Тампонажный состав
Сущность изобретения: состав содержит , мас.%: минеральное вяжущее 6-40 и королек - отход производства шлаковаты 60-94. В качестве минерального вяжущего состав содержит портландцемент или известь , или гипс, или каустический магнезит . Компоненты состава механически перемешивают и затворяют жидкостью при ,42. Характеристика состава: повышается устойчивость цементного камня к магнезиальной коррозии при сохранении прочности цементного камня в температурном диапазоне 20-300°С. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИ АЛ ИСТИЧ ЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s1>s Е 21 В 33/138
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4928904/03 (22) 05.03.91 (46) 15.11.92. Бюл. N 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (72) Л.И.Рябова, Ш.M.ÐàxèìáàåB, Г.НЛышко, С.Е.Додонова, Л.А.Лошманкина и
Н.M.Àâåðøèíà (76) Л.И.Рябова. Ш.M.Ðàõèìáàåâ, Г.Н.Лышко, С.Е.Додонова, Л.А,Лошманкина и
Н.М.Авершина (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 199744, кл. С 04 В, 1965.
Авторское свидетельство СССР
N775295,,кл. Е 21 В 33/138, 1979.
Изобретение относится к строительству нефтегазодобывающих скважин и может быть использовано при приготовлении тампонажных составов.
Известен тампонажный состав, включающий тампонажное вяжущее и кремнеземистую добавку — хвосты флота ции алунитовых руд. Однако, он обладает недостаточной коррозионной стойкостью, как термической, так и химической.
Известен тампонажный состав для высокотемпературных скважин, включающий доменный гранулированный шлак, кварцевый песок и известково-глиноземистый шлак. Недостатком его является недостаточная коррозионная устойчивость в условиях сероводородной и магнезиальной агрессии, а цементный камень нестоек пир температурах 150 — 300 С вследствие наличия известково-глиноземистого компонента, являющегося нетермостойким и
„„Ы1„„ 1776292 А3 (54) ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ(57) Сущность изобретения: состав содержит, мас.7;: минеральное вяжущее 6-40 и королек - отход производства шлаковаты
60 — 94. В качестве минерального вяжущего состав содержит портландцемент или известь, или гипс, или каустический магнезит. Компоненты состава механически перемешивают и затворяют жидкостью при В/Ц= 0,42, Характеристика состава: повышается устойчивость цементного камня к магнезиальной коррозии при сохранении прочности цементного камня в температурном диапазоне 20-300 С. 1 з.п.ф-л ы, 1 табл. активным по ионному обмену с пластовыми флюидами от начала схватывания тампонажного раствора до конца схватывания, что позволяет флюидам проникать по стволу раствора.
Известен тампонажный состав, включа- " ющий минеральное вяжущее и королек— отход производства шлаковаты, имеющий . повышенную прочность и долговечность цементного камня в температурном диапазоне 20-300 С. Недостатком его является недостаточная устойчивость цементного камня к магнезиальной агрессии.
Целью изобретения является повышение устойчивости цементного камня к магнезиальной агрессии при сохранении устойчивости к сероводородной агрессии и прочности цементного камня в температурном диапазоне 20-300 С.
Поставленная задача достигается тем, что тампонажный состав, включающий ми1776292
60-94 неральное вяжущее и,королек — отход производства шлаковаты, содержит вышеуказанные компоненты при следующем их соотношении, мас. :
Минеральное вяжущее 6 — 40
Королек — отход производства шлаковаты 60-94, при этом в качестве минерального вяжущего он содержит портландцемент или гипс, или каустический магнезит.
Королек является бросовым отходом производства минеральной ваты, получаемой в результате переработки силикатного расплава доменного шлака с базальтовой лавой. "Корольки" содержат 10 — 20 нитевидных фракций, превращающихся при помоле в частицы игольчатой формы и выполняющих армирующую функцию. Благодаря высокому содержанию в корольке
А Оз, отношению CaO+MgO к SiOz, повышенной свободной внутренней энергии за счет максимальной степени "застеклованности", тампонажный состав, включающий королек и минеральное вяжущее, имеет высокую устойчивость цементного камня к магнезиальной агрессии при сохранении устойчивости к сероводородной агрессии и прочности цементного камня в температурном диапазоне 20 — 300 С, Тампонажный состав готовят путем Ro мола "королька" в мельницах с последующим добавлением вяжущего портландцемента, гипса, извести, магнезита, После этого готовят тампонажный раствор путем затворения массы вяжущего расчетным количеством жидкости затворения согласно существующим ГОСтам.
Определяют показатели раствора, а затем цементного камня.
Коэффициент коррозионной стойкости определяют по отношению прочностных показателей образца, твердевшего в агрессивной среде, к показателям образца, твердевшего в воде (Кст).
Коэффициент набора прочности находят, как отношение показателей начала загустевания к концу схватывания тампонажного раствора, Прочностные характеристики тампонажного камня определяют с 22 до 300 С, причем заданные технологические характеристики тампонажного раствора на полученном вяжущем регулируются, как реагентами ускорителями, так и замедлителями, Пример 1 (прототип). Берут вяжущее, приготовленное по прототипу 100 r и затворя ют водой из расчета В/Ц = 0,45. 3 а меря ют показания раствора, через сутки измеряют прочностные характеристики камня, твер5
55 девшего в различных средах и рассчитывают К т К т = 0,3 в газовом сероводороде; 0,5 в хлористом магнии. Прочность при 250 С твердения 0,25/4,8 МПа o>,ter<+ . Коэффициент набора и рочн ости соста вляет 0,2.
Пример 2. Берут 6,0 r портландцемента и смешивают с 94 г королька. Смесь
100 r затворяют жидкостью затворения
В/Ц= 0,42 (42 мл). При этом предел прочности а,/п ж равен 7,1/19,6 МПа К = 1,23 в сероводородной среде и 1,3 в кислой среде.
Коэффициент набора прочности 0,80.
Пример 3. Берут 50 г королька и смешивают с 50 г каустического магнезита.
Приготовленную смесь затворяют, делают замеры раствора, а затем камня.
Предел прочности при высокой температуре 5,2/12,5 МПа Gina/Осж, а К„
0,92/1,82 в сероводородной и кислой среде.
Причем данная смесь более стойкая в магнезиальной среде.
Коэффициент набора прочности 0,80.
Остальные составы готовят аналогичным образом. Как видно из таблицы, цементный камень на основе тампонажного состава отличается по сравнению с прототипом высокой устойчивостью к магнезиальной агрессии, При этом при содержании в составе корольков меньше 60 мас. положительный, эффект не достигается вследствие наличия щелочных компонентов, В зависимости от конкретных горно-геологических условий в состав дополнительно вводят наполнитель, например, гравий или кварцевый песок.
Кроме этого свойства тампонажных растворов легко регулируются, как реагентами-ускорителями, так и реагентами-замедлителями, расширяя температурный диапазон твердения от низких до высоких температур.
Применение данного тампона>кного состава позволит повысить надежность крепи скважин на 30-50 сохранить недра и экологию региона, где бурятся скважины.
Формула изобретения
1. Тампонажный состав, включающий минеральное вяжущее и королек-отход производства шлаковаты, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости цементного камня к магнезиальной агрессии при сохранении прочности цементного камня в температурном диапазоне 20300 С, он содержит компоненты при следующем их соотношении, мас, :
Минеральное вяжущее 6-40
Королек — отход производства шлаковаты
1776292
2, Состав по п1, отл и ча ю щи и с я тем, что в качестве минерального вяжущего он содержит портландцемент или известь, или гипс, или каустический магнезит.
Технологические свойства тампонамного вяиуцего
0/Ц
К кор.стойкости
Прочность кання, Ala
Козффи циент набора проч" ности
Д, см
Состав вяяуцего
Условия твердения ггсн королек, 8 . минеральный акти- ватор
Т, С РИПа с бнь
0,2 0,25 4,8
0,45 21 1,82
0,3 0,5
О, I
Прототип
Запредельный
1,8z
1,82
0,71 0,58
0,81 0,80
0,42
0,42
58
0,6
0,6
42 ПЦ
4 известь
l eZ 20
1,82 20
10,1
9,3
3,1
4,0
Составитель Л.Рябова
Техред М.Моргентал Корректор И.Муска
Редактор
Заказ 4048 Тираж 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
94
77
40 ПЦ
6,0 ПЦ
23 ПЦ
10 ПЦ
10 ПЦ
10 ПЦ
40 гипс
10 известь
10 каустик
22
22
0,1
0,1
0,3
0,1
0,1
0,1
Заявляемый диап
0,45 22
0,42 20
0,42 20
0,42 20
0,42 20
0,42 20
0,42 19,5
0,4z 19
0,42 20 язон
l,82
1,82
1,82
1,82
1,82
1,82
1,82
1,ео
1,82
0,91 1,2
1,23 1,3
1,20 1,8
1,2 1,2
1,2 1 ° 2
1 ° 3 1ю3
1,0 1,0
0,91 1,0
0,92 1,9
0,80 . 8,5 20,7
0,80 7,1 19. 6
0,85 8,0 18,5
0,9 8,7 19,2
09 91 195
0,95 9,3 20,3
0,70 5,4 15,7
0,7 5,1 10,3
0,75 5,2 12,5
