Тампонажный цемент

 

Сущность изобретения1 та.мпонажный цемент содержит, % портландцементный клинкер 80-90, гипс 3,0-5,0, минеральную добавку 5,0-15,0. Параметры клинкера: симодуль 3,0-3,5, глиноземный модуль 5,0-7,0. коэффициент насыщения 0,88-0,92 Компоненты размалывают в шаровой мельнице до удельной поверхности 2800-3000 см2/г. Тампонажные растворы готовят с водоцементным фактором 0,5. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИ IECKMX

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4872051/03 (22) 27.07,90 (46) 30.07,92. Бюл, М 28 (71) Среднеазиатский научно-исследовательский государственный и проектный институт природного газа (72) В,С. Екшибаров и Т,P. Хасанов (56) Данюшевский 8,С. Проектирование оптимальных составов темпонажных цементов. М,; Недра, 1978, с.258.

Булатов А.И„Данюшевский В,С. Тампонажные материалы. М„Недра, 1987, с.146, Изобретение относится к цементированию скважин и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известен расширяющийся тампонажный цемент, получаемый путем смешения молотой негашеной извести с портландцементом.

Недостаток такого расширяющегося тампонажного цемента — трудность его практического применения.

Наиболее близким к изобретению является тампонажный цемент, содержащий портландцементный клинкер, минеральную добавку и гипс.

Однако известный тампонажный цемент характеризуется низкой величиной эффективного расширения при низких температурах(до 50 С), Цель изобретения — улучшение качества цемента за счет повышения величины эффективного расширения при температурах до50 С, Поставленная цель достигается гам, что тампбнажный цемент, включающий портландцементный клинкер, гипс и минеральную добавку, в качестве портландце„„SU „„1751298 А1

/ (я)л Е 21 В ЗЗ/138

Н"1 09 (54) ТАМПОНАЖНАЙ ЦЕМЕНТ (57) Сущность изобретения: тампонажный цемент содержит, % портландцементный клинкер 80 — 90; гипс 3,0-5,0; минеральную добавку 5,0 — 15,0, Параметры клинкера: силикатный модуль 3,0 — 3,5, глиноземный модуль 5,0-7,0, коэффициент насыщения

0,88 — 0,92. Компоненты размалывают в шаровой мельнице до удельной поверхности

2800-3000 см /г. Тампонажные растворы готовят с водоцементным фактором 0,5.

3 табл. ментного клинкера содержит клинкер с па- раметрами;

Силикатный модуль 3 0 — 3.5

Глиноземный модуль 5,0 — 7,0

Коэффициент насыщения 0,88 — 0,9" при этом портландцементный клинкер, гипс и минеральную добавку берут в соотношении, мас.%:

Портландцементный клинкер 800 900

Гипс, 3,0-5,0

Минеральная добавка 5,0 — 15,0

Пример. Для получения тампонажного цемента берут портландцементный клинкер, характеризующийся следующими параметрами:

Силикатный модуль 3,0-3,5

Глиноземный модуль 5,0 — 7,0

Коэффициент насыщения 0,88 — 0,92 в количестве 80-90 мас., а также гипс (3,05,0 мас,%) и минеральную добавку, например глиеж, в количестве 5,0-15,0 мас. .

Данные компоненты размалывают в шаро1751298 вой мельнице до удельной поверхности

2800 — 3000 см /г.

Расчет сырьевой смеси для получения клинкера с вышеуказанными параметрами . производят по известным методикам. 5

Из полученного тампонажного цемента приготавливают тампона>кные растворы с водоцементным фактором, равным 0,5, Согласно действующих методик определяют сроки схватывания цементного 10 раствора, эффективное расширение цементного камня (после начала схватывания

22о С)

Результаты экспериментов сведены в табл.1. Как видно из табл. 1, тампонажный 15 цемент с низкими величинами глиноземного и силикатного модулей (прим. 19, 20, 21) обладает низкой величиной эффективного расширения. Увеличение силикатного и гли " ноземного модулей до 3 и 5 при коэффици- 20 енте насыщения в пределах 0,88 — 0,92 приводит к повышению величины эффективного расширения до 1,6%, Дальнейшее увеличение модулей до 3,5 и 6,5 соответственно приводит к повышению эффектив- 25 ного расширения до 2,2%. Увеличение силикатного и глиноземного модулей свыше

3,5 и 7 соответственно не приводит к су- щественному увеличению эффективного расширения, однако при этом резко уве- 30 личивается расход энергии и времени на обжиг клинкера, что затрудняет практическое его получение, Как показывают результаты экспериментов, наиболее устойчивые результаты 35 достигаются при величинах силикатного и глиноземного модулей в пределах 3-3,5 и

5 — 7 соответственно, при коэффициенте насыщения 0,88-0,92, В табл. 2 приведены химико-минерала- 40 гический состав и параметры клийкера, используемого для получения предлагаемого расширяющегося тампонажного цемента.

Как видно из табл. 2, минералогический состав клинкера с параметрамй : глинозем- 45 ный модуль 5-7; силикатный модуль 3-3,5 при коэффициенте насыщения 0,88-0,92 (прим, 2, 3, 4> „характеризуется повышенным содержанием трехкальциевого силиката, определяющего высокую прочность 50 цементного камня, и трехкальциевого алюI мината, определяющего повышенную гидратационную активность цемента. Так, предлагаемый цемент содер>кит трехкальциевого алюмината почти в два раза больше, чем цемент по прототипу (прим, 1).

Технологические параметры цементных растворов и камня, полученные из предлагаемого цемента и цемента по прототипу, приведены в табл, 3.

Как видно из табл. 3, технологические характеристики цементных растворов и камней, полученных их предлагаемых цементов )прим. 1, 2, 3, 4, 5), полностью соответствуют требованиям ГОСТ "Портландцементы тампонажные" для цементов для низких и нормальных температур ПЦТД20-50 и обеспеЧивают эффективное расширение до 2,2%, тогда как цемент по прототипу в идентичных условиях характеризуется повышенными сроками схватывания цементных растворов, низкой прочностью и малой величиной эффективного расширения (прим. 10, 11). . Таким образом, предлагаемый тампонажный цемент обладает высокой активностью и большой величиной эффективного расширения при низких забойных температурах (до 50 С), превосходящей известные технические решения, что обеспечивает высокое качество цементирования обсадных колонн.

Формула изобретения

Тампонажный цемент, включающий портландцементный клинкер, гипс и минеральную добавку, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества цемента за счет повышения эффективного расширения при температурах до 50 С, он в качестве портландцементного клинкера содержит клинкер с показа елями: .

Силикатный модуль 3,0-3,5

Глиноземный модуль 5,0-7;0

Коэффициент насыщения ... 0,88 — 0,92 при этом портландцементный клинкер, гипс и минеральную добавку берут в следующем соотношении, мас,%:

Портландцементн ый клинкер 80-90

Гипс 3 — 5

Минеральная добавка 5-15

1751298

Таблица 1

Состав цемента, мас. ч

Эффективность расширения, о

Пример, М

Кали

Гипс твбпица 2

Твбпица в(ц

Состав тампамажмого емента. мас. ч

Пример.

С оки скватмаанип

Эффективное расшнремив. 7г

flpowoсть при изгибе, МПв

Плотмость. кг/м

Растекаеиость. см

Гипс

Мине пьмая обавка

Кяинкер

Начвпо, Конец. мин

Гпиеж

Топпмвмая зона

Аморфмыв кремнезем

3.2

3.Г

2.9

3,0

2.9

2.8

3,4

33

3.0

1

3

6

6

1О

8

82

62

62

92.230

218

212

420 I7B0 .

1790

27О

29О

247

248

530

1.8

1,75

1.70

1.70

1.60

1 85

1,82

0,32

034

5

3

5

5

15

0.5

0.5

0.5

0.5

0,5

0.5

0.5

21

22

21

22

19

20.5

25.0

15

15

Редактор М,Бандура

Заказ 2669 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

4

7

11

12

13

16

17

18

19

92

82

92

82

92

82

92

82

92

82

92

82

92

5

3

5 . 3

6

3

3

5

3

3

3

Составитель В.Екшибаров

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С,Черни

1,4

1,6

1,38

1,80

1,85

1,80

1,90

1,95

1,85

2,10

2,0

2,0

2,15

2,2 2,10

2,10

2,2

2,12

0,25

0,32

0,21