Тампонажный цемент

 

Изобретение относится к строительству скважин о Цель - увеличение объема цементного камня в ранние сроки твердения и уменьшение его arpec-i сивности по отношению к буровому раствору при одновременном увеличении и прочности, Цемент содержит компоненты в соотношении, мас.%: портландцементный клинкер 68-81; минеральная добавка 10-20; отход производства противозадирной присадки к смазочным маслам (соляной концентрат) 9-12. Отход содержит сульфат натрия, а также гипс, серную кислоту и др. Цемент готовят смешением компонентов перед помолом клинкера. Цементный шлам, попадающий при разбуривании в буровой раст-ч вор практически не ухудшает его свойства . 3 табл. (Л с

„„SU„;, 1629485

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 E 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

10-20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4656486/03 (22) 28 ..02 ° 89 (46) 23.02.91. Бюл. М 7 (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче.и переработке сероводородсодержащих газов (72) Н,A. Рябинин, А.П. Тарнавский, Д.А. Галян, Н.П. Чадина, И.В. Белов, P.À, Шамсиев и В.Г. Абдрахимова (53) 622.245.42 (088,8) (56) Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалаи. - M. Недра, 198?, с. 25, Круглицкий Н,Н. и др, физико-хи,мическая механика тампонажных растворов. — Киев: Наукова думка, 1974, с. 30.

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин, в частности к составам тампонажных материалов, применяемых при цементировании обсадных колонн.

Цель изобретения — увеличение объема цементного камня в ранние сро. ки твердения и уменьшение его агрессивности по отношению к буровому раствору при одновременном увеличении прочности.

Тампонажный цемент содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Ж:

Портландцементный клинкер 68-8 1

Минеральная добавка

2 (54) ТАМПОНАЖНЫИ ЦЕМЕНТ (57) Изобретение относится к строительству скважин. Цель - увеличение объема цементного камня в ранние сроки твердения и уменьшение его агрес-r сивности по отношению к буровому раствору при одновременном увеличении . прочности. Цемент содержит компоненты в соотношении, мас.7: портландцементный клинкер 68-8 1; мш;еральная добавка 10-20; отход производства противозадирной присадки к смазочным маслам (соляной концентрат) 9-12 ° Отход содержит сульфат натрия, а также гипс, серную кислоту и др. Цемент готовят смешением компонентов перед помолом клинкера. Цементный шлам, попадающий при разбуривании в буровой раст-, вор практически не ухудшает его свойства. 3 табл.

Отход производства противозадирной присадки к смазочным маслам (соляной концентрации) 9-12

Соляной концентрат представляет собой термически обработанные (при

1000-1060 С) отходы производства противозадирной присадки к смазочным маслам, получаемые на стадии очист ки осерненных фракций полимера амина или тетрамера пропилена.

Соляной концентрат марки Б имеет следующий состав, мас.X: Na

CaS0@ не более 8,0; N S Na S03 не более 1,0; Na<0 не более 0„02;

3 t 62948

Ре О йе более 0,05; Н БО не более

7,0) нерастворимого. в воде остатка не более 2 0, рН раствора 1-5.

Компоненты отхода производства противозадирной присадки к смазочным маслам регулируют свойства тампонажного портландцемента.: Так, Ma<804 в виду хорошей растворимости обеспе.чивает быстрое и знергичное формирование гидросульфоалюминатов кальция, сопровождающееся объемным расширением цементного раствораг NaCl, СаБО4 регулируют скорость схватывания.

Более быстрое и полное формирование гидросульфоалюмннатов кальция способствует повышению прочности цементного камня в период ОЗЦ. Кроме того избыток сульфата натрия регулируР ет концентрацию ионов кальция при раз20 буривании цемента в пределах растворимости CaSO в результате чего буровой раствор при разбуривании цементного камня не ухудшает своих технологических параметров. Соляной концентрат и минеральная добавка вводятся в состав на стадии помола клинкера.

Свойства тампонажного состава исследованы при различном cOGTHollleEHH

ЗО компонентов.

Объемное расширение тампонажной суспензии определяют следующим образом: цементный раствор после трехминутного перемешивания заливают до метки в предварительно смазанный тон- 35 ким слоем минерального масла стакан прибора КЦ-5, на поддон. которого положен вырезанный по внутреннему диаметру стакана кружок фильтровальной бумаги. Сверху на цементный раствор 40 через такой же кружок фильтровальной бумаги помещают металлическую подвих<ную мембрану. Перемещение мембраны фиксируют укрепленным сверху на стакане индикатором. Стакан с цементным

45 раствором погружают в сосуд с водой.

Об агрессии цементного шлама судят по сравнению показателей глинистого раствора следующего состава, мас.,: бентонит 10,0; NaOH 0,2; Ма СОз 0,5; SO

NaC1 10,0; КИЦ 1,0; вода 78,3, после контакта с измельченным ф «» 1 мм цементным камнем в течение 1 ч и 24ч..

L 55

Для измерения технологических параметров бурового раствора (плотности ), условной вязкости — УВ, статического напряжения сдвига — СНС, во5 - 4 доотдачи — В и рН) используют стандартные приборы и методики.

В табл.1 приведены качественные и количественные составы тампонажных ландцементов; в табл.2 - сравнительные данные физических.и механических свойств тампонажных растворов; в табл.3 — свойства глинистого бурового раствора до и после контакта с цементным камнем.

В качестве минеральной добавки используют шлак, известняк и кварцевый песок.

Тампонажный состав в лабораторных условиях готовят следующим образом.

Пример. К 810 r измельченного портландцементного клинкера добавляют 90 r соляного концентрата и 100 г известняка, все перемешивают. Срстав приготовленного цемента, мас.X: портландцементный клинкер 81,0; соляной концентрат 9 0; известняк 10,0 (опыт 6. табл. 1) .Аналогично готовят составы, которые предс.тавлены в табл.1.

Как следует из табл.2 (опыты 3-8), тампонажный цемент дает расширяю- . щийся цементный камень с увеличением объема от 0,37 до 0,437..

Состав тампонажного цемента обеспечивает получение прочного цементного камня; предел прочности цементного камня при изгибе 4,08-4,8 KIa, при сжатии 16,0-19,8 MIa (опыты 3-8 табл.2).

Из приведенных в табл.3 (опыты

2,4 и 6) данных видно, что буровой раствор выдерживает агрессию измельченного цементного камня, приготовленного из тампонажного состава, технологические параметры раствора изменились незначительно.

Увеличение концентрации отхода производства противозадирной присадки к смазочным маслам выше указанных пределов вызывает уменьшение предела прочности цементного камня при изгибе до 3,4-3,1 МПа, при сжатии до 12,6 f2,0 MIa (составы 10 и 12), а уменьшение ниже заявленных пределов приводит к уменьшению расширения объема цементного камня до 0,22-0,21Х к получению сроков схватывания., не отвечающих существующимн требованиями.

Использование тампонажного цемента позволяет утилизировать отход производства противозадирной присадки, способствует улучшению качества креп. 1629485

6 содержит в качестве сульфатной добавки соляной концентрат — отхог, производства противозадирной присадки к смазочным маслам при следующем е т е н и я соотношении компонентов, мас.32

Портландцементный клинкер 68-81

Минеральная добавка

Соляной концентрат — отход производства противозадирной присадки к смазочным маслам 9-12

Таблица 1 ления скважин, сохранить качество бурового раствора после разбуривания цементного камня.

Формула изобр

Тампонажный цемент, включающий портландцементный клинкер, минеральную добавку и сульфатную добавку, отличающийся тем, что, с целью увеличения объема цементного камня в ранние сроки твердения и уменьшение его агрессивности по отношению к буровому раствору при одновременном увеличении прочности, он

10-20

Содержание компонентов в составе, мас.7.

Состав раствора

Портланд- Двувод- Соляной Минеральцементный ный концент-, ная добавкпинкер гипс рат — Б ка

Табавца2

-0,5

3,7

2,55!

4 !! 50

1820 25, О

Воаоаровоцвва вааа

0,5 75

O,S 75

0,5 75

0,5 75

05 75

0,5 75

0,5 7S

0,5 75

0,$ 75O,S, 7S

0S 75

0,5 75

«0,46

40,3

0,38

+0,4

40,33

+O,4!

М,4Э

+о,г!

М,43

+0 22

О,4О

»

«»»

»

«»»

° >

>I

»

° >

»

»

15,* ш,о

16,8 !

6,2

17,2

19,5 !

9, 8 !

4>Э !

2,О

t6,0

12,6

3,9

4,08

4>2

4>5

4,3

4>76

4,8

3,74

3,1

4>1

3,4

2,52

2,55

2,58

3,05 г,эо

2,55

2 58

1 ° 05

3.1О

0,50

2,50 .

1,45

1,48

1>52

1 56

1,46

1,51

1,50

0,45 г,oS о,эо

1. 50

1830 25 0 .1820 25 ° 0

1820 25,0

182о 25,0

1830 25,0

t830 25,0

18ЗО 2S,О

1820 25,0

1620 25,О

1630 25,0

1820 25,0

2 з

$

6.

7 8

11

1

3

5

7

9

11

77

84

71

69,5

68

81

79,5

78

73

66

83

9 20

10,5 20

12 20

9 10

10,5 10

12 10

7 20

74 20

7 10

14 10

1629485

Т ° блиц ° 3 антанта с цемантаьв> 6>taN>tk ° тане>а>а

l22O 34 9 . 18 8 81

8,3 1250 36 9 18

1250 36

12 18 6

8 ° 5 8,3

36 40 10 8 4 1250 58 39 4$

1250 42

11,5 8>43

12 21 8 5 885 1270 40 15 21

1270 38

8,5 885

15 ° 0 8>8

1300 40 18 24 9

9 ° 2 1300 42 18 27

9,0 9,2

П р н н е ч в н н е. Состава 2,4,6 соцернат цементньаь алан не твьеьоналаото цемента, соцераацеьо аортланццемеат, мннералъеув добавну ц саиной нолцантраэ майнц В (слетаем 3-6, табл.!). Сватаем 3,5,7 содарлат ценентньаь алан аа та>а>славного цаме>там, оооебвьа837р аортландцемент, мннералавуа добавау а дву волн>Ф гнцс (состава 1,2, табл.>1.

С ос та в ит ель Л, Бес тужев а

Редактор В,Бугренкова Техред А.Кравчук Корректор М,Самборская Заказ 418 Тираж ЗбО Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гаг,1рина, 101

Вуровой раствор, содврнацнйь бентоннт 10,01

БаОН 0,21 Na2COt

O>$t ttaCl t0>O;

БЭШ 1>01 вола

78 ° Э.

Буровой раствор

100+цементнмй алан 3

Буровой раствор

100+цементнмй алан 3 .

Буровой раствор

100+цементнмй алам 5

Буровой раствор

100>ценентньаЬ алан 5

Буровой раствор

100+ценентнмй алан 10

Буровой раствор

100+ценентнмй алан 10

1270 70 60 93 12,5 8>8 1270 76 63 99

1300 130 t35 138 15,5 9,2 1300 130 141 165 18,0 9,25