Добавка к тампонажным цементным растворам

 

Изобретение относится к нефтегазодобыванщей промышленности, а именно к тампонажным материалам, предназначенным для приготовления облегченных тампонажных растворов для крепления обсадных колонн в скважинах . Целью является создание добавки для тампонажных растворов, повышающей их стабильность, снижающей водоотделение и увеличивающей плотность контакта камня с металлом,, В качестве добавки применяют минерально-органический порошок (МОП) отход переработки водорослей лаьмнарии на апьгинат натрия при фильтрации альгинатных растворов о Применение МОП увеличивает стабильность растворов за счет волокнистой упругой поверхности частиц МОП, которые при перамешивании с ними цементных частиц хорошо внедряются, образуя прочное сцепление . Наличие в органической части МОП камеди и слизи уменьшает водоотсто% а наличие клетчатки увеличивает прочность контакта цементного камня с металлом и позьш1ает прочность цементного камня, 2 табл„ se СО сд QD 00

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3946861/22-03 (22) 10,07,85 (46) 23,02.88. Бюл. 11 7 (71) Архангельское производственное геологическое объединение, Архангельский опытный водорослевый комбинат и

Ленинградская лесотехническая академия им. С.М.Кирова (72) А,Г,Казаков, Ю.С.Зиновьев, А.М,Костомаров, Л.И.Зиновьева, Н,Г.Хлус, Т.Е.Полянская и В.Б.Некрасова (53) 622.245.42 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 848593, кл. Е 21 В 33/138, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 739217, кл. F. 21 В 33/138, 1980 ° (54) ДОБАВКА К ТАМПОНАЖНЫМ ЦЕМЕНТНЫМ

РАСТВОРАМ (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к тампонажным материалам, предназначенным для приготовления облегченных тампонажных растворов для крепления обсадных колонн в скважинах. Целью является создание добавки для тампонажных растворов, повышающей их стабильность, снижающей водоотделение и увеличивающей плотность контакта камня с металлом. В качестве добавки применяют минерально-органический порошок (МОП) - отход переработки водорослей ламинарии на альгинат натрия при фильтрации альгинатных растворов. Применение МОП увеличивает стабильность растворов за счет волокнистой упругой поверхности частиц МОП, которые при пере мешивании с ними цементных частицхорошо внедряются, образуя прочное сцепление. Наличие в органической части

МОП камеди и слизи уменьшает водоотстой, а наличие клетчатки увеличивает прочность контакта цементного камня с метаплом и подьппает прочность цементного камня, 2 табл .

l 375798

28-31

l8 8-19,5

4,9-5,5

5,0-5,3 камеди слизи 35 э

Объемная масса МОП 200-231 кг/м плотность 1080-1990 кг/M, влажность з до 3,57, остаток на сите (сито 9008)

8-107, 40

Состав МОП представлен в табл,1.

МОП добавляют в тампонажные растворы в количестве 5-7 мас, . Применение МОП в качестве добавки для 45 тампонажных растворов позволяет увеличить стабильность раствора за счет того, что частицы порошка имеют волокнистую упругую поверхность и при перемешивании с ними цементных

50 частиц хорошо внедряются, образуя прочное сцепление, так что проскальзывание цемейтных частиц затруднено, благодаря чему тампонажный раствор не коагулирует, остается однородным, 55 седиментационно устойчив. Прочная структура тампонажного материала обеспечивается сцеплением цементных частиц с пшерально-органической доИзобретение относится к тампонажным материалам, конкретно к облегчающим добавкам для тампонажных растворов, которые могут быть испольэова- 5 нь| для приготовления облегченных тампонажных растворов, предназначенных для крепления обсадных колонн в скважинах с большой высотой подъема раствора в эатрубном пространстве, 10 и скважин, пласты которых склонны к гидрораэрыву.

Целью изобретения является создание добавки для тампонажных растворов, повышающей их стабильность, 15 снижающей водоотделение и увеличивающей плотность контакта камня с металлом.

В качестве добавки для тампонажных растворов применяют минерально- 20 органический порошок — отход переработки ламинарии на альгинат натрия при фильтрации альгинатных растворов, Минерально-органический порошок (MOII) представляет собой бурую рас- 25 сыпчатую массу с запахом водоросли.

Химический состав МОП, :

Минеральная часть 69-72

Органическая часть, в которой клетчатки бавкой как за счет сумки минеральных компонентов, так и наличием органи-с ческой части, в которой камедь и слизь способствуют уменьшению водоотстоя, а наличие клетчатки увеличивает прочность контакта цементного камня с металлом и повышает прочность цементного камня. При содержании 5-7 мас. предлагаемая добавка придает наилучшие свойства тамлонажным растворам, Пример. Тампонажный материал получают из 1900 г портландцемента для "холодных скважин" и 100 r МОП (95 и S мас. ), засыпают в чашу для затворения цемента и энергично перемешивают лопаткой в течение 20-25 с до однородности тампонажной смеси, 1600 r приготовленного тампонажного материала затворяют 1120 r воды при водоцементном отношении В/Ц 0,7, Плотность полученного тампонажного раствора 1620 кг/м, растекаемость 22 см, з

Часть раствора заливают в формы-балочки о и оставляют при t 22 2 С для твердения.

Оставшийся раствор заливают в цилиидз ры объемом 250 см для определения водоотстоя, а также в станки КЦ-3 для определения времени загустевания. После испытания получены следующие результаты: водоотстой 3,27 о через 2 ч при 40 С твердения, время загустевания раствора 290 мин, предел прочности камня при изгибе через

48 ч твердения при ?2+2 С 1,4 МПа, усилие при выдавливании цементного камня иэ металлического кольца после двух суток выдержки 44 кг/см .

Состав и свойства цементных растворов и камня при других соотношениях компонентов приведены в табл,2, Из табл,2 следует, что наиболее оптимальным количеством MOII в качестве добавки в тампонажный раствор является 5-7 мас, при водоцементном соотношении В/Ц, равном 0,7-0,8.

При добавлении МОП менее 5 мас.7. увеличивается плотность тампонажного раствора и снижается подвижность, т.е, увеличиваются гидравлические сопротивления при закачке раствора в скважину, При добавлении MOII более

7 мас. требуется увеличивать водоцементное отношение, чтобы снизить плотность тампонажног0 раствора, но при этом увеличивается водоотстой, снижается прочность камня и плот1375798

15

Химический состав, Ж

МОП, партия

ТаО

Si0

СаО Ng0

Al О

S0ç

Ге О

Партия

49,83 8,2

0,57

Партия

0,67

8,4

0,71

48,1

Партия

47,90 8,5

Продолжение табл.1

ХОП, партия

ПлотNa 0 К,О

Потери при прокаливаний

Остаток на сите

N 008,X

Объемно-насыпная ность, кг/м ность, X масса, кг/м

Партия

1850

205

3,57 28,08 3,2

4,06

Дар тия

3,6 29,95 3,0

1880

220

3,9

Партия

1890

231

3,4 30,2 3,5

3,9 ность контакта камня с металлом, что приводит к образованию каналов и промоин в затрубном пространстве и к быстрому разрушению камня при эксплуатации скважин, При сравнении физико-механических свойств тампонажного раствора.с добавками МОП в количестве 5-7 мас.7 и перлита фильтровального (прототип) в тех же количествах видно, что водоотстой в 2 раза меньше при добавке МОП. Это повышает стабильность тампонажного раствора. Предел прочности камня нри изгибе через 48 ч твердения при температуре испытания

27+2 С на 0,27-0,4 ИПа выше, чем у прототипа, а усилие выдавливания, цементного камня из металлического кольца через 2 сут на 8-11 кг/см больше, чем камня при добавлении в материал перлита, Примерно на час сокращается время загустевания тампонажного раствора.

Формула изобретения

Применение минерально-органического порошка — отхода переработки водорослей ламинарии на альгинат натрия в качестве добавки к тампонажным цементным растворам.

Таблица 1

О, 10 3,38 1. 24 0,84

0,08 3,27 1,32

0,69 0,12 3,42 1,15 0,72

Физико-механические свойства

1375798

Таблкцб 2

Coats тмеюаююго магеряааа, ма««,Х вЂ” « йеравт «970 тр Ф

2Ь ЗО 4 5

30 2Ь

t ° 47

О,б

2 О,б

0 7 ао з9 39 з9

33 ЗЗ . 32 ЗЗ

1790 1;б! . ао 40 з,г

I,ЭЗ

6,8

J 720 э,з а о 7 «690

l,S3

ЗЬ 37

О,7

34 Э2

7,о

«,О

5 0,7

0,8

7 О,Ь

45 44 3,2

1620 tq4

26 26 «0,0

0,74

I 530 1, I

3,5

33 34

0,9 о,ь

l2 0

149о

t0

21 19

l0 0,9,1,1

23, 22

0,92

5,7

14 30

0,37

14

l3 l3

1420

Ъ.

15 I !

0,4Э

17

17 20

11,3

Составитель Л.Бестужева

Техред Л.Сердк«кова

Редактор А.Шандор

Корректор В,Бутяга

Заказ 755/33 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дапам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул,Проектная,4

9Ь 2

МЬ

96 4

96

95 . 5.

ЗО Эг

42 40 эа эа

44 ао

25 24

ЗО 32

l9 22 гз 24

14 «З

20 18

ЗО 32

45 44

25 27 за зо

20 19 гг 23