Тампонажный материал

 

Изобретение относится к бурению и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Цель - обеспечение термостойкости и снижение проницаемости тампонажного камня при циклическом нагреве до 400°С при одновременном повышении его сцепления с обсадными трубами Тампонажный материал содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: тампонажный портландцемент 55-77; кварцевый песок 20- 35, шлак синтетический известково-глиноземистый 3-10. Последний является отходом при рафинировании стали. Добавка известковоглиноземистого шлака способствует формированию минералов гидрогранатного типа наиболее устойчивых при 350 410°С При приготовлении тампонажного материала вначале осуществляют совместный помол песка и шлака, затем добавляют воду и тща тельно перемешивают 2 табл

1654540 понажного материала обладает стабильными физико-механическими свойствами. Кроме то;о, при введении в тампонажный материал добавки синтетического известково-глиноземистого шлака в контактном слое 5 тампонажного камня с желеэосодержащими минералами обсадных труб происходит химическое взаимодействие однокальциевого двухалюмината с окислами железа. В результате хемосорбции указанного мине- 10 рала на поверхности металла (стали) образуется гидроалюмоферрит кальция, что является причиной увеличения силы сцепления камня с поверхностью металла (обсадной трубы), что в конечном счете. 15 определяет величину адгезии.

На протяжении всего температурного диапазона 20 — 3000С тампонажный камень имеет высокие адгезионные показатели.

В табл. 1 даны свойства раствора и там- 20 понажного камня.

Пример 1. Для приготовления 1 кг тампонажного материала необходимо 700 г тампонажного портландцемента, 250 г кварцевого песка и 50 г шлака синтетиче- 25 ского известково-глиноземистого. Вначале осуществляют совместный помол шлака и песка, Затем 300 r полученной шлакопесчаной смеси смешивают с 700 г тампонажного портландцемента. Затем к полученным 30

1000 г материала добавляют 420 мл воды, Приготовленный тампонажный раствор заливают в формочки для формирования стандартных образцов тампонажного камня.

Полученный тампонажный камень обладает 35 следующими свойствами:

Прочность, МПа, через 24 ч при 22+

+ 20С изгиб 1,3 сжатие 1,8 40 после 1-го цикла теплового воздействия; изгиб 10,6 сжатие 316 после 10-го цикла теплового воздейст- 45 вия: изгиб 11,3 сжатие 34,5

Проницаемость К х 10-, м, при теп15 ловом воздействии: 50

После 1-го цикла 0,04 после 10-го цикла 0.03.

Пример 2. Для приготовления 1 кг тампонажного материала необходимо 650 г тампонажного портландцемента. 270 г 55 кварцевого песка и 80 г шлака синтетического известково-глиноземистого, Вначале осуществляют совместный помол шлака и песка. Затем 350 r полученной шлакопесчаной смеси смешивают с 650 г тампонажного портландцемента, Затем к полученным

1000 r материала добавляют 420 мл воды.

Приготовленный тампонажный раствор заливают в формочки для формирования стандартных образцов тампонажного камня.

Полученный тампонажный камень обладает следующими свойствами:

Прочность, МПа, через 24 ч при 22+ ф- 20С; изгиб 1,4 сжатие 2,0

После 1-го цикла теплового воздействия изгиб 11,0 сжатие 32,0

После 10-го цикла теплового воздействия изгиб 11,40 сжатие 36,7 — 15 2

Проницаемость К х 10 м, при тепловом воздействии: после 1-ro цикла 0,01 после 10-го цикла 0,02

Пример 3. Для приготовления 1 кг тампонажного материала необходимо 550 г тампонажного портландцемента, 350 г кварцевого песка и 100 r шлака синтетического известково-глиноземистого. Вначале осуществляют совместный помол шлака и песка. Затем 450 г полученной шлакопесчаной смеси смешивают с 550 г тампонажного портландцемента. Затем к полученным

1000 r добавляют 450 мл воды. Приготовленный тампонажный раствор заливают B формочки для формирования стандартных образцов тампонажного камня. Полученный тампонажный камень обладает следующими свойствами:

Прочность, МПа, через 24 ч при 22+

+ 20С изгиб 1,5 сжатие 2,1 после I-го цикла теплового воздействия: изгиб 11,2 сжатие 34,1 после 10-го цикла теплового воздействия изгиб 11,8 сжатие 38,2

-15 2

Проницаемость, К х 10, м, при тепловом воздействии: после 1-го цикла 0,02 после 10-го цикла 0,01

Применение запредельных значений предлагаемого тампонажного материала меняет величину модуля основности и модуля активности, вследствие чего нарушаются условия синтезирования гидрогранатов и

1654540

Т а б л и ц а !

Опыт Состав тампонажного материала, мас,7;

Сроки схвзтыванин ири 22 Г, ч-мин о

В/Ц

Гасте каемость

Квар- це в ььй

Шлак литей—

Шлак произ— водства пеТампонажиый,1

Начало ! конец см ный песок портландцемент редель ного чугуна! — -ч

3 — 10 4 — 30

0,42

20,5

25

3-50

20,0

2-50

0,42

65

3-20

2-00

2 — 30

20,0

0,42

55

1 — 10

20,5

0,45

35

Продолжение табл.1

Предел прочности при 22"2 С через

2ч ч, MIIa

Опыт

Свойство камин после циклических прогревов от 22 до

400 С после 1-го цикла йосле 1О-и цикле .

Изгиб

Сжатие

Прочность> 1!Пф

ПроницнПрочность, !!Па

Про.ии!ле†мос ri . l 5

"10 и емость i р

"l0, и

Сжатие

Изгиб

11з ги 6

Сжатие

1,3

l,8

10,6

31,6 0,04

32,0 0,0

34,1 0,02

17,9 1,344

34,5

11,3

0,03

0,02

1I,0

1,ч

2,0

36,7

I I,ч

l,5

2,1

11,2

38,2

11,8

0,01

1,6

8,8

1 3,2

7,3

6,23 ухудшаются физико-механические свойства камня, В табл. 2 представлены результаты испытаний тампонажного камня на сцепление 5 со сталью (методом на отрыв).

Как видно из табл.2, сила сцепления тампонажного камня при введении известково-глиноземистого шлака увеличивается более чем на 40ф,. 10

Использование предлагаемого тампонажного материала позволяет повысить герметичность затрубного пространства скважины в процессе термического воздействия на пласт и сократить число ремонтов 15 в процессе эксплуатации.

Шлак синте— тич е:— кий известковоглино— земистый

Формула изобретения

Тампонажный материал, включающий тампонажный портландцемент, кварцевый песок и шлак, отличающийся тем, что, с целью обеспечения термостойкости и снижения проницаемости тампонажного камня при циклическом нагреве до 400 С при одновременном повышении его сцепления с обсадными трубами, он в качестве шлака содержит шлак синтетический иэвестковоглиноэемистый при следующем соотношении компонентов, мас. :

Тампонажный портландцемент 55-77

Кварцевый песок 20-35

Шлак синтетический известково-глиноэемистый 3-10

1654540 бл ица 2

Состав тампонааного материала, мас,Z

Опыт

В/Ц

Растекауслов я испытаний емость, с

Шлак син те гический иэве

Темпера тура, С

Давление, НПа стково глиноэемнстый

77

Oil

l 4

25

150

3,9

27

300

5,6

l8

Oil

0,9

5 50

0,44 21,5 300

20

3,1

0,45 20 5

0,45 20,0

0,1

300

3,7

Составитель Л.Бестужева

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор Н. Рогулич

Заказ 1938 Тираж 367 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Портлянццемент

0,42 19,5

0,42 19,0

0,42 18,5

0,4 20,0

Сила сцепления

TRèïîHààíîãо камня с металлом, ИПа, череэ

24 ч