Способ приготовления тампонажного раствора

 

Использование: крепление скважин в районах Крайнего Севера при бурении. Сущность изобретения: цементе различной степенью активности (свежий и лежалый) охлаждают. Затворяют при В/Ц 0,66-0,76. Помещают в электрогидравлическую камеру для диспергирования.,Режим обработки электрическим импульсом: частота следования импульсов 0,8-1,2 Гц, энергия импульса 0,6-1,4 кДж, напряжение в цепи 50 кВ, продолжительность 20-250 импульсов. Улучшается качество тампонажного раствора, что позволяет повысить прочность на сжатие цементного камня. 3 табл. (/ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 3

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ 4 ,О (О с

> ,Cd (21) 4947943/03 (22) 24.06.91 (46) 23,01,93, Бюл. N 3 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) А,У, Шарипов, С,И, Долганская и M.Ñ.

Ильин (72) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (56) Пятый международный конгресс по химии цемента, — М.: Стройиздат, 1973, с. 326—

327.

Авторское свидетельство СССР

¹ 821683, кл. Е 21 В 33/138, 1979.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к креплению скважин, Известен способ приготовления тампонажного раствора путем смешения цемента, добавок и воды.

Недостатком известного способа является то, что добавки не дают возможности получить тампонажный камень высокой прочности при низких температурах, Известен способ приготовления тампонажного раствора, состоящий в том, что перед смешением цемента с водой его охлаждают до отрицательной температуры, Целью изобретения является улучшение качества тампонажного раствора из цемента с различной степенью активности и увеличенным водоцементным фактором для повышения прочности цементного камня на сжатие, „„. ЖÄÄ 1790670 А3 (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА (57) Использование: крепление скважин в районах Крайнего Севера при бурении, Сущность изобретения: цемент с различной степенью активности (свежий и лежалый) охлаждают. Затворяют при В/Ц 0,66 — 0,76, Помещают в электрогидравлическую камеру для диспергирования„Режим обработки электрическим импульсом; частота следования импульсов 0,8 — 1,2 Гц, энергия импульса

0,6 — 1,4 кДж, напряжение в цепи 50 кВ, продолжительность 20 — 250 импульсов, Улучшается качество тампонажного раствора, что позволяет повысить прочность на сжатие цементного камня. 3 табл.

Способ приготовления тампонажного раствора включает затворение цемента, предварительно охлажденного до отрицательйых температур, водой, При этом одновременно с затворением цемента водой его подвергают электрогидравлическому диспергированию путем обработки электрическим импульсом с частотой следования импульсов 0,8 — 1,2 Гц, энергией в импульсе

0,6 — 1,4 кДж, напряжением в цепи 50 кВ, а продолжительность обработки составляет

20-50 импул ьсов.

Технология приготовления облегченного тампонажного раствора состоит в следующем. Предварительно охлажденный до отрицательных температур цемент (-8...

-32 С) помещают в камеру, заполненную водой, и сразу же начинают обрабатывать электроимпульсами в определенном режиме: частота следования импульсов 0,8 — 1,2

1790670

Гц, энергия в импульсе 0,6 — 1,4 кДж, количество пропускаемых импульсов 20 — 250 при общем напряжении в цепи 50 кВ.

Пример 1. В электрогидравлическую (ЭГ) камеру (объем 3 л) заливаем 1 л воды и включаем напряжение 50 кВ при частоте 0,8

Гц. Загружаем предварительно охлажденный цемент до -8, -9 С в количестве 1,5 кг (В/Ц=0,66) и подаем 150 импульсов (по счетчику). Затем останавливаем электрообработку, из образовавшегося тампонажного раствора формируем призмы 1х1х4 см для испытания прочности камня на сжатие и определяем реологические параметры раствора. Результаты определений: растекаемость 21 см, водоотдача О/, прочность камня на сжатие через 2 суток 10,4 МПа, через 7 суток 17,7 МПа, через 28 суток 23,1

МПа.

Пример 2. В ЭГ-камеру объемом 0,8 л заливаем 200 мл воды и включаем напряжение 50 кВ при частоте следования импульсов 1,0 Гц, Загружаем предварительно охлажденный до -20 С цемент в количестве

300 г (В/Ц = 0,66) и подаем 100 импульсов по счетчику. Затем электрообработку останавливаем. Из образовавшегося цементного раствора формируем призмы 1х1х4 см и определяем реологические свойства. Прочность на сжатие определяем через 2,7,28 суток. Результаты определений: растекаемость 22 см, водоотдача 0 /,, прочность камня на сжатие через 2 суток 11,4 МПа, через

7 суток 17,3 МПа, через 28 суток 24,7 МПа.

Пример 3, В ЭГ-камеру емкостью 2 л заливаем 0,85 л, включаем напряжение 50 кВ, загружаем 1,130 кг предварительно охлажденного до -32 C цемента (В/Ц = 0,75) и пропускаем 70 импульсов при частоте их следования 1,2 Гц. Затем снимаем напряжеФормула изобретения

Способ приготовления тампона>кного раствора, включающий затворение цемента, предварительно охлажденного до отрицательных температур, водой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения качества тампонажного раствора из цемента с различной степенью активности и увеличенным водоцементным фактором для повыше5

40 ние, системы выключаем, формируем призмы. Определяем реологические свойства раствора, призмы составляем на 2, 7, 28 суток, Результаты определений; растекаемость 20,5 см, водоотдача 0,27;, прочность камня на сжатие через 2 суток 9,6 МПа, через 7 суток 12,3 МПа, через 28 суток 22,0

МПа.

Остальные примеры приведены в табл.

1, 2, 3. Из их рассмотрения видно, что при помощи обработки электроимпульсами цемент приобретает новое свойство и образующийся цементный камень обладает прочностью на сжатие, превышающей прочность камня, полученного из необработанного цемента; из тампонажного раствора с увеличенным водоцементным фактором, обработанного электроимпульсами, образуется тампонажный камень, обладающий такими же высокими прочностными свойствами, как и камень, полученный из раствора с В/Ц = 0,5; при увеличении водоцементного фактора требуется меньшее количество импульсов (меньшее время) для обработки тампонажного раствора, При ртом для достижения прочности на сжатие от 1,0 до 3,0

МПа при В/Ц = 0,66-0,76 необходимо и достаточно провести обработку в следующем режиме; частота следования импульсов 0,8—

1,2 Гц, количество импульсов 20 — 200. энергия в импульсе 0,7 — 1,4 кДж, общее напряжение 50 кВ, Таким образом, предлагаемый способ приготовления тампонажного раствора позволяет получить облегченный тампонажный раствор и упрочненный тампонажный камень без опасения смятия колонны, Одна из областей применения способа — восстановление свойств лежалых цементов. ния прочности на сжатие цементного камня, одновременно с затворением цемента водой его подвергают электрогидравлическому диспергированию путем обработки электрическим импульсом с частотой следования импульсов 0,8 — 1,2 Гц, энергией в импульсе 0,6 — 1,4 кДж, напряжением в цепи 50 кВ и с продолжительностью обработки 20—

250 импульсов, 1790670

Таблица1

Влияние параметров обработки цементных растворов на прочность цементного камня (свежий цемент ) П очность на сжатие МПа, че ез с т

Номер

10,4

17,7

23,1

0,66

150

10,5

17,6

24,7

200

10,3

17,8

23,8

100

150

10,8

17,2

24,3

200

10,7

24,2

17,2

100

11,2

29,4

17,7

31,2

11,4

17,6

17.6

31,9

11,4

11,2

1 6.8

24,0

150

11,0

17,1

24,0

200

11,0

24,7

17,3

100

29,4

11,4

17,5

70

11,4

17,6

30,3

11,2

14

17,2

26,2

17,0

24,0

16.8

10.6

0,70

28,5

10,0

0,74

14,9

24,0

17

9,6

0,76

12,3

22,0

Параметры обработки, тип камеры

ЭГ- камера, Зл

ЭГ- камера, 0,8 л

ЭГ -камера, 2л

Водоцемент отношение

Количество импульсов

-..1790670

Таблица 2

Влияние параметров электрогидравлической обработки растворов из лежалых цементов на прочность на сжатие лежалого камня (отбор проб через три месяца ) П очность на сжатие, МПа

Энергия в импульсе, кДж

Количество импульсов

Напряжение, кВ

Состав раствора и обработка

Частота следования импульсов, Гц

Номер

Через 2 Через 7 сут, сут.

Через

28 сут, 24,6

0,5

14,8

39,2

18,1

10,2

27,3

0,5

23,2

0,2

0,8

120

34,8

0,5

14,1

23,9

0,5

0,4

1,0

120

14,4

37,7

14,7

38,9

0,5

24.3

0,6

1,2 обработка

0,5

1,0

15,2

24,8

42,3

0,8

15,0

24,6

0;5

1,0

0,8

41,1

Таблица3

Влияние параметров электрогидравлической обработки, растворов из лежалых цементов на прочность на сжатие цементного камня

Прочность на сжатие, МПа

Напряжение, кВ

Водоцементное отнош" ние, В/Ц

Состав раствора и обработка

Номер

Энергия в

Частота следования имКоличество

Температура охлаждения, С

Через

2 сут, Через

7 сут.

Через

28 сут. импульсе, кДж импульсов пульсов, Гц

Свежий цемент+ вода

0,5

39,2

14,8

24,6

Цемент (лежалый) + вода

-32

0,5

11,8

19,4

31,2

Цемент (свежий)

+ вода

Цемент (лежалый) + вода

Цемент (лежалый) + вода

Водоцементное отношние, В/Ц

1790670

Продолжение табл,3

Номер

Напряжение, кВ

Прочность на сжатие, МПа

Количество

Через

2 сут.

Через

28 сут.

Через

7 сут. импул ьсов

180

1,2

Цемент

0,8

25,8 41,8

-32

15,4

0,5 (лежалый) 0.5

1,4

1,0

26,4 42,3

24,6 40,2

-32

200 50

220 50

15,9

15,0

0,5

0,6

-32

1,2

+ вада

+ обработка

0,8

0,5

1,0

-20

240

15,0

24,4

40,1

Составитель С.Долганская

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Редактор О.Стенина

Заказ 370 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

Состав раствора и обработка

Водоцементное отношние, В/Ц

0,5

0,66

0,66

0,70

0,70

0,75

0,75

Энергия в импульсе, кДж

1,0

0,6

1,4

0,6

1.4

0,6

1,4

Частота следования импульсов, Гц

0,8

0,8

1,2

0,8

1,2

0,8

1,2

250

Температура охлаждения, OC

-8

-8

-8, -20

-20

-32

-32

15,5

15,8

16,4

16,7

17,9

14,8

16,3

25,6

24,8

25,7

25,2

26.0

24,9

24,7

41.,7

39,7

39,9

40,2

41,0

40,7

40,9