Тампонажная смесь

 

Изобретение относится к области глубокого бурения. Цель изобретения - повышение седиментационной устойчивости тампонажного раствора, повышение прочно сти цементного камня и предотвращение его усадки при температуре от 22 до160°С. Тампонажная смесь для цементирования нефтяных и газовых скважин включает вя жущее и в качестве минеральной добавки сульфоэлюминатно-силикатный цемент (САСЦ) при следующем соотношении компонентов , мас.%: вяжущее 75-96; САСЦ 4-25. САСЦ получают путем низкотемпературной

СОЗОЗ СОВ3-3СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с)

Q1

Д ,(Л (л)

> (21) 4678250/03 (22) )3.01.89 (46) 07.06.91. Бюл. ¹ 21 (71) Ташкентский политехнический институт им. А. Р, Бируни и Всесоюзный научно-ис следовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) М,-Т. М.-Ю, Мир-Рахимов, М, Искандарова, С. К. Парпиев, Б. Г. Дэетль и Ш, Абдуллаев (53) 622,245.42(088,8) (56) Атакузиев T. А. и др. Физико-химическое исследование сульфатсодержащих цементов и разработка низкотемпературной технологии их получения. Ташкент; ФАН, 1983, с. 88- 112.

Авторское свидетельство СССР

¹ 730953. кл. Е 21 В ЗЗ/138, 1980. (54) ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ (57) Изобретение относится к области глубокого бурения. Цель изобретения — повышеИзобретение относится к глубокому бурению, в частности к составам для цементирования высокотемпературных скважин при наличии в разрезе агрессивных гипсосоленосных отложений.

Цель изобретения — повышение седиментационной устойчивости тампонажнога раствора, повышение прочности цементного камня и предотвращение его усадки при

22-160 С.

Тампонажная смесь для цемен(иравэния нефтяных и газовых скважин включает вяжущее и в качестве минеральной добавки — сул ьфоал юминатно-силикатный цемент при следующем соотношении компонентов, мас.,ь;

Вяжущее 75- 96

Сульфоалюминатносиликатный цемент 4-25

SU 1654543 А1 ние седиментационной устойчивости тампонажного раствора, повышение прочности цементного камня и предотвращение его усэдки при температуре от 22 до160"С.

Тампонажная смесь для цементирования нефтяных и газовых скважин включает вяжущее и в качестве минеральной добавки сульфоэлюминатно-силикатный цемент (САСЦ) при следующем соотношении компонентов, мас.%: вяжущее 75-96; САСЦ 4-25.

САСЦ получают путем низкотемпературнои (1200 -1300 С) сырьевой смеси, состоящей из иэвас1няка, фосфагипса и каалинонаи (Ièны. Тампонажный раствор Ia основе т;,мпо нажнаи смеси отличается понижен(1ым водоотделением, а цементный камень ха рак теризуется отсутствие(л усэдо ных деформаций и повышенной прочностью.

2 табл.

Для эvñïåðèментànüной проверки сG станов тампонажной смеси падготоглены 6 смесей ингредиентов (табл. I). В качес1нс вяжущего используют тампонажныи цел1ент (при необходимости допускается введение нэпалнителя), который смешивают с уль фоалюминатна-силикатным (САС) цем нтал1 и заданных соотношениях и ээтноря(ат водой.

При необходимости в жидкосгь раст (арения добавляют ээмедлигели схватывэ>1ич. Зэтварение тал1понажного раствора и ог(ред(:лен(1е основнык его cBovl(; (н производят по об(це.1звестнаи методике.

САС цемент получают nyIe; ((изкатемпературнога обжига (1200 1300 () сырьеваи ших131 состоящеи иэ извес(няк.( фасфогипсэ и каалиноной глинн(. t г > ми(е рэлагический состав предста(1(1(13 ми>1 рэл 3 I 1 и: с У л ь (1) О э 31 ю м и н э 1 0 M 1 С л А 3 i (1654543 сульфосиликатом (С Я Я), белитом (C2S) и избытком сульфата кальция (Са304иэб). Минералогический состав указанного цемента регулируется значениями коэффициента насыщения (КН) и сульфосиликатного модуля (п ). Путем изменения этих параметров можно получать САС цементы с различными показателями сроков схватывания.

Применяемый в качестве добавки к тампонажному раствору САС цемент получают при КН=0,667 и п =1,0, температура обжига

1250 С. Он характеризуется следующим минералогическим.составом : С4Аз$9,13;

CsS2S+CzS 85,60: Слизь. 0,43; Cg.).

В табл. 1 представлены полученные структурно-механические свойства тампонажной смеси с различным соотношением ингредиентов и известных составов, Пример 1. Берут тампонажный портландцемент, добавляют измельченный САС цемент при следующем соотношении компонентов, мас. :

Вяжущее 96,0

САС цемент 4,0

Сухую смесь затворяют пресной или минералиэованной водой при В/T=0,5. Режим испытания следующий: Т=22 С, Р=1 атм.

Растекаемость тампонажного раствора составляет 21 см, плотность 1800 кг/м, водоз отстой 0 9, что примерно в 15 раэ меньше, чем у известной смеси. Прочность цементного камня через 48 ч твердения образцов составляет; при изгибе 6,0 МПа, при сжатии

12,3 МПа. Образцы не дали усадку.

Пример 2. Тампонажная смесь, содержащая мас. :

Вяжущее 90,0

САС цемент 10,0

Приготовление и испытание тампонажного раствора производят описанным способом. В/T=0,45, Т-120 С, Р=ЗО МПа, растекаемость 21 см, плотность 1790 кг/м, водоотстой 0,4 . Прочность затвердевающего камня через 48 Ч составляет: при изгибе 10,7 МПа, при сжатии 16,0 МПа, что в 2,5 раза выше, чем у известной смеси, Камень беэусадочный, Данные табл. 1 показывают, что тампонажный раствор на основе тампонажной смеси обеспечивает резкое снижение водо-. отстоя и повышение прочности цементного камня, который характеризуется отсутствием усадочных деформаций.

Формула изобретения

Тампонажная смесь для цементирования нефтяных и газовых скважин, включающая вяжущее и минеральную добавку, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости тампонажного раствора, повышения прочности цементного камня и предотвращения его усадки при температуре 22-.160 С, в качестве минеральной добавки она содержит сульфоалюминатно-силикатный цемент при следующем соотношении компонентов, мас. ;

Вяжущее 75-96

Сульфоалюминатносиликатный цемент

4-25

При содержании 3,0;6 САС цемента в составе тампонажного раствора обеспечивается положительный эффект по части снижения водоотстоя и повышения прочности

5 цементного камня. Однако такого количества САС цемента недостаточно для компенсации его усадки.

Увеличение содержания CAC цемента свыше 25ф> (30ь) также благоприятно ска10 зывается на росте прочности цементного камня и снижении водоотстоя, Однако вследствие бурной кристаллизации гидросульфоалюминатов кальция (особенно трехсульфатной формы) происходит интенсивное расширение, 15 темп и сила которого превосходит таковые набора прочности цементного камня, в результате чего он растрескивается.

Тампонажный раствор на основе тампонажной смеси может применяться для це20 ментирования глубоких скважин.

В табл. 2 представлены результаты по определению сроков схватывания тампонажного раствора.

Определяют сроки схватывания тампо25 нажного раствора, содержащего наибольшее количество САС цемента (25 ). К этому составу добавляют известные реагенты-эамедлители схватывания в количестве 0,05—

0,1;(, от массы сухой смеси.

30 Как видно из табл, 2 начало схватывания тампонажного раствора, содержащего САС цемент, незначительно сокращается, Использование данной тампонажной смеси позволяет обеспечить длительный

35 срок службы скважин вследствие высокой прочности, термо- и солестойкости цементного камня, а также отказаться от дорогостоящих ремонтно-изоляционных работ по наращиванию цементного кольца и повтор40 ной герметизации мест перетоков эа счет отсутствия усадки, водоотстоя и увеличения в объеме цементного камня.

1654543 (C

1 э х х х э

z x

Э Э

Р Е (O 6) о х х х

» C! (d

В, Э (о !

I 1 х Х а à

Х В 4

Н х ф н

v v v (d f-O d(О» Э ((» (d х

C( (d

>»

М (1

О

dI

Ю

С!

N

1 !

С! чо ( (Ч л г (Ч о о т о (»1

Ю

I ! I

I о о (:! о ф х о

f»

v с (о - (( о о о

1 о (4

Cl х о с

Д»»

Е

v . о ( х у

1 (» о о о

» (Ч о

Ю (O о ф

О(I

1

I 1

v о.

1 z э v

Ю

N!

С х э с6 с!хУ

z e (.

Э о о

Э

С .z а

I

»о (Ч (4

I !! Э х о х

Э 2 о о х

1 I о а

Э Э

Ф (f.

- с ф (:!

Щ Щ

Щ т

o o o.o

Ю (1

Щ

Ю

» (Ю

Щ о — г — 4 (I cd I о

5 К

d! Э х z х и о (, о а о и х х! !

I о л

Ю о о о!

If (d

5 ЭЕ

cd

Ц ( е хох (!

I (( (( аф (d +

»»

И

Н—

Ф».О х (» и

Э (»( х

I

I

1 !

Э (v о

СЭ о о х

d! х

j х о (I а о о

&.

cd

Э х о

И р

cd

I

I

1 (°

v о х х а(1 о а о

I c

»! Ф (Э э а( а э

1 N d I х э о С

Е а а о

С

1 о а х о (Х (4 (ч (о ф о С!

Ф (4»О (! СЧ

N (Ч

О О ю o o С!

О О О(О» оО ф ф оо л л л (Ю C(l (4 N (Ч (4 N — I! с о Ю Ю (4 N (4 О»О »О 1

С4 гч I

I о щ щ Ю

Р1 (4 () (О О Щ Щ

О CC» CC» CC((д Е ..(щ о

1б54543

Таблица2

Составитель Л,Бестужева

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор Н.Рогулич

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

Заказ 1938 Тираж 368 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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