Тампонажный состав

 

Использование: крепление нефтяных и газовых скважин. Сущность: тампонажный состав получают следующим образом: готовят жидкость затворения смешением иэобутилового спирта, жидкометаллического сплава С-ГИО с водой. Затем тампонажный портландцемент затворяют на полученном растворе. Исходные ингредиенты используют при следующем соотношении, мас.%: тампонажный портландцемент 63,4-65,0; изобутиловый спирт-0,13-0,17: жидкометаллический сплав С-ГИО 0,13-0,17 и вода - остальное . Жидкометаллический сплав С-ГИО представляет собой сплав гзлия. индия и олова с температурой плавления 10.5°С. 3 табл.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИ -1ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я}5 Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСГ!АТЕНТ СССР) Ъ |;:i": ".,.,:

Бяс |-, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ выше 2000"С менее

10 мм рт. ст.

-12 (21) 4876590/03 . (22) 23.10.90 (46) 15.03.93, Бюл, N 10 (71) Туркменский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) P. А, Аллэхвердиев, Базар Хыдаркулиев и Н. В. Резников (56) Авторское свидетельство СССР 1. 840290, кл, Е 21 В 33/138. 1980, Авторское свидетельство СССР

N.. 1398481, кл. Е 21 В 33/138, 1985.

Изобретение относится к строительству и ремонту нефтяных и газовых скважин, а именно к тампонажным составам для изоля. ционных работ.

Целью изобретения является повышение прочности цементного камня.

Поставленная цель достигается тем, что тампонажный состав, включаюьций цемент, спирт и воду, дополнительно содержит жидко-металлический сплав С-ГИО-сплав галия, индия и олова с температурой плавления

10,5 С, а в качестве спирта — изобутиловый спирт при следующем соотношении ингредиентов, мас. 7:

Тампонажный портландцемент 63,4-65,0 изобутиловый спирт 0,13-0,17 жидкометаллический сплав С-ГИО-сплав галия, индия и олова с темпе„„Я „„1802082 А1 (54) ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ (57) Использование: крепление нефтяных и газовых скважин. Сущность: тампонажный состав получают следующим образом: готовят жидкость затворения смешением иэобутилового спирта, жидкометаллического сплава С-ГИО с водой. Затем тампонажный портландцемент затворяют на полученном растворе, Исходные ингредиенты используют при следующем соотношении, мас.%: тампонажный портландцемент 63,4-65,0; изобутиловый спирт — 0,13-0,17; жидкометаллический сплав С-ГИО 0,13 — 0,17 и вода — остальное. Жидкометаллический сплав С-ГИО представляет собой сплав галия, индия и олова с температурой плавления 10.5 С, 3 табл, ратурой плавления 10,5 С 0,13 — 0,17 вода остальное

Предлагаемый состав готовится следующим образом. Сначала смешивают изобутиловый спирт, сплав С-ГИО и воду. Затем тампонажный цемент затворяют на полученном водном растворе и смесь тщательно перемешивают.

Жидкометаллический сплав представляет собой тройную эвтектику галий-индийолово. Выпускаемый промышленностью сплав марки С-ГИО имеет следующую техническую характеристику: температура плавления 10,5|-0,1 С температура кипения упругость паров при 20 С

1802082 плотность при 20 С 6.397 г/см вязкость при 25" С 0,34 мм /сек при 200 С 0,13 мм /сек поверхностное натяжение: при 25"С 533,1 н/м при 200 С 505,1 н/м теплоемкость при

200" С 346,3 ж/кг д х х град. удельное злектросопротивление: при 25 С 3 10 смм при 200 С 4,6 10 смм температурный коэффициент объемного расширения в интервале 20 — 200 С 1,31 10 1/ С

Сплав не вызывает коррозии нержавеющих сталей до 250 С, и ее сплавов — до

35 С, фторопласта — до 250"С; алюминий растворяет при комнатной температуре; не рекомендован для исследования воды, нефтей в отношении большинства нефтей.

В статических условиях сплав покрыт тонкой окисной пленкой, защищающей его от дальнейшего окисления и может храниться неограничено долго при температуре выше 10 С, Для его хранения можно использовать полиэтиленовую посуду (тара завода) или сосуды из нержавеющей стали.

Перед заполнением аппаратуры сплавом окисную пленку необходимо удалить растворением в кислотах или щелочах или снять ее с поверхности сплава фильтровальной бумагой.

Ввиду низкой упругости паров, сплав не представляет опасности для человеческого организма; не оказывает агрессивного действия на кожу и слизистую оболочку, не обладает кумулятивным свойством.

Изобутиловый спирт получают из метилпропена (изобутилена) нефтяных газов, а также из ацетона и метилмагниевой соли, СНзСОСНз+ CkzMgI ="(СНЭ)з COMg I (СНз)з COMg I + Н2О

- (СНз)з СОН + Mg (Qk) I.

Изобутиловый спирт регламентирован

ГОСТом 6016 — 72. Физико-химические свойства спирта приведены в табл. 1, В качестве жидкости затворения использовали воду Каспийского моря, химический состав которой приведен в табл. 2.

Механизм твердения тампонажного раствора состоит s следующем.

При растворении в морской воде компонентов сплава С-ГИО и изобутилового спир5

50 та, указанная смесь обладает довольно сильным магнитным моментом и большим молекулярным весом, при этом образуется суспензия. Компоненты сплава С-ГИО и изобутилового спирта содействуют усиленной полимеризации и кристаллизации дисперсных частиц портландцемента и смеси изобутилового спирта и магнитной жидкометаллической жидкости с образованием конденсационно-кристаллизационной структуры. Полизлектролиты, образованные при смешивании изобутилового спирта с морской водой и жидкометаллическим сплавом С-ГИО обладают высоким молекулярным весом, При этом полизлектролиты следует применять в очень малых количествах, так как их избыток стабилизирует суспензии. В результате реакции происходит так называемая флокуляция, она может происходить за счет того, что длинные цепи молекул изобутилового спирта адсорбируются одним концом на одной частице цементной суспензии, другим — на другой частице, образуя между частицами достаточно прочный мостик, прочность которого увеличивается в связи большим магнитным моментом, жидкометаллического сплава галий-индий-о lово.

Таким образом, формируется цементный камень высокой прочности и полимеризуе мости.

Были проведены лабораторные исследования свойств предлагаемого тампонажного раствора.

Пример. Состав готовился следующим образом. В мензурке с помощью стеклянной палочки смешивают 0,4 r изобутилового спирта, 0,4 г сплава С-ГИО и 100 r морской воды. В чашку для приготовления цементного раствора насыпают 200 г портландцемента и добавляют полученную жидкость.

Смесь тщательно перемешивают мешалкой

МР-45 при 600 об/мин в течении 5 мин.

Затем готовый раствор заливают в специальные формочки с закрывающейся крышкой, подвергают вибрационному воздействию вибратором ТН-2 в течение 5 мин, помещают в водяную баню, выдерживают при температуре 130" С.

Физико-химические свойства тампонажного раствора определяют по ГОСТ

1581-78.

Сравнительные показатели физико-химических свойств известного (прототипа) и предлагаемого тампонажного составов приведены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что наиболее оптимальным является состав, содержащий в мас.%:

1802082

63,4-65,0

0 13-0,17

Таблица i

Таблица 2 тампонажный цемент изобутиловый спирт жидкометаллический сплав С-ГИО 0,13-0,17 вода остальное

Образующийся цементный камень обладает высокой прочностью (21,823,4 МПа).

Оптимальное содержание входящих в состав компонентов выбрано по результатам лабораторных исследований, При содержании изобутилового спирта и жидко-металлического сплава С-ГИО менее

0,13 или более 0,177;, как видно из табл. 3, прочность структуры цементного камня снижается.

Преимущества предлагаемого тампонажного состава заключаются в следующем: — повышение прочности цементного камня в 1,5-3 раза; — присутствие сплава С-ГИО в тампонажном растворе позволит предотвратить коррозию металлических конструкций; — благодаря повышенной проникающей способности раствора. радиус обработки призабойной зоны увеличивается, Это позволит повысить качество изоляционных ра5 бот, Формула изобретения

Тампонажный cocTRB, содержащий тампонажный портландцемент, спирт и воду, отличающийся тем, что, с целью

10 повышения прочности образующегося цементного камня, он дополнительно содержит жидкометаллический сплав С-ГИОсплав галия, индия и олова с температурой плавления 10,5 С, а в качестве спирта — изо15 бутиловый спирт при следующем соотношении ингредиентов, мас. : тампонажный портландцемент 63,4 — 65,0; изобутиловый спирт 0,13-0,17

20 жидкометаллический сплав С-ГИО-сплав галлия, индия и олова с температурой плавления 10 5"С 0,13 — 0,17; вода остальное.

1802082

Таблица 3

Сравнительные показатели физико — химических свойств известного и предлагаемого состава

Компоненты состава, мас.

Условия опыта

Плотность, г/см

Сроки схватывания

Вода морская

Р, МПа Начало

Изобу- Жидкотило- металвый личесспирт кий

Конец сплав

Известный состав че ез2с т

18,5- 1,75- 100- 30-50 2,00- 2-30- 6,0-21 -1 76 -140 — 4,45 -5-50 16 8

Тампонажный цемент

+ ПВС+ ТПФН

П е агаемый состав

3-30

4-10

4 — 15

Составитель P. Аллахвердиев

Техред М.Моргентал Корректор 3, Салко

Редактор

Заказ 835 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

Тампонажный цемент

66,6

65,0

63,4

65,0

66,4

66,3

0,07

0,14

0,13

О,t7

0,20

0,20

0,07

0,16

0,13.

0,17

0,18

0,23

33,26

34,70

36.34

34,66

33,22

33,27

Растекаемость, см

22,0

21,0

23,0

21,5

21,8

20,7

1,86

1,83

1,88

1,88

1,86

1,88

130

5-15

5 — 20

5 — 10

4 — 42

5 — 30

5 — 10

Прочность камня, МПа

20,4

218

22,9

23,4

19,8

197