Тампонажный состав для крепления скважин

 

Использование: бурение и крепление нефтяных и газовых скважин. Сущность: тампонажный состав содержит, мас.%: тампонажный портландцемент 20 - 40, полуобожженная доломитовая мука 20 - 30 и трепел 40 - 50. Полуобожженная доломитовая мука содержит окиси магния и кальция в сумме не более 50% и имеет размер гранул не более 3 мм. 1 табл.

Изобретение относится к бурению скважин в интервале геостатических температур от 20 до 150оС.

Известен облегченный тампонажный материал, состоящий из доломитового вяжущего - пылевидной фракции отходов металлургического доломита и облегчающей добавки - пылевидной золы-унос [1]. Тампонажный раствор на основе данного материала имеет плотность 1500-1650 кг/м3, не обладает достаточным временем прокачивания (загустевания) для осуществления безаварийного процесса цементирования. Цементный камень из рассматриваемого тампонажного материала имеет малую величину суточной прочности, что увеличивает период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ).

Известен облегченный тампонажный материал, состоящий из тампонажного портландцемента, активной минеральной добавки - доменного гранулированного шлака и облегчающей добавки трепела - прототип (2). Тампонажный раствор на основе данного материала обладает плотностью 1400-1500 кг/м3, однако при температурах 100-150оС он технологически неприемлем вследствие быстрого структурообразования и преждевременного загустевания. Кроме того, образующийся цементный камень имеет недостаточную суточную прочность.

Задачей изобретения является обеспечение необходимого времени прокачивания тампонажного раствора, повышение суточной прочности камня, сокращение времени ожидания затвердевания цемента. Тампонажный материал предназначен для использования при температурах 20-150оС.

Сущность изобретения заключается в том, что тампонажный материал, состоящий из портландцемента, активной минеральной добавки, содержит полуобожженную доломитовую муку при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Тампонажный портландцемент 20-40 Полуобожженная доломитовая мука 20-30 Трепел 40-50 При производстве металлургического доломита образуются отходы различных фракций. Наиболее применение получили пылевидные отходы, содержащие свободные окислы СаО + MgO до 75%. Однако высокое содержание окислов препятствует равномерному твердению камня при температурах свыше 100оС и не обеспечивает необходимую водостойкость камня.

Для повышения задачи изобретения необходимо использовать полуобожженную доломитовую муку - отход производства металлургического доломита фракции < 3,0 мм, содержащую свободные окислы в меньшем количестве - СаО + MgO < 50%.

Полуобожженная доломитовая мука имеет следующий состав, мас.%: CaO - 34-87; MgO - 21,86; SiO2 - 8,30; Al2O3 - 4,76; Fe2O3 - 4,0; SO3 - 5.72; п. п.п. - 20,48.

Технический эффект достигается тем, что смесь совместно измельченных полуобожженной доломитовой муки и трепела с добавкой портландцемента образуют соединения - силикаты магния, повышающие термостойкость камня до 150оС и обеспечивающие рост его суточной прочности.

Состав готовят путем смешивания совместно измельченных полуобожженной доломитовой муки (ТУ 14-14-147-85) и трепела с тампонажным портландцементом. К полученной смеси добавляют воду. Растекаемость раствора определяют по конусу АзНИИ, плотность - пикнометром, время загустевания на КЦ-3, предел прочности при изгибе и при сжатии (через 24 ч) - на прессе ПСУ-10. Все измерения проводят по ГОСТ 26798.0-85 - 26798.2-85.

П р и м е р. Для приготовления 1 кг тампонажного материала необходимо взять 400 г портландцемента, 200 г доломитовой муки полуобожженной и 400 г трепела. К полученной смеси добавляют 950 мл воды. Полученный раствор перемешивают в течение 3-х мин, после чего определяют растекаемость (20,5 см), плотность (1,49 г/см3), время загустевания (6 ч 10 мин) на консистометре КЦ-3. Раствор заливают в вертикальные формы размером 10х20х110 мм и оставляют на 24 часа при температуре 20оС и давлении 0,1 МПа. Через сутки (24 ч) предел прочности при температуре 20оС и давлении 0,1 МПа: на изгиб 0,9 МПа; на сжатие 1,6 МПа.

Остальные составы, используемые в примерах и таблице, были приготовлены аналогичным образом.

Формула изобретения

ТАМПОНАЖНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН, включающий тампонажный портландцемент, активную минеральную добавку и трепел, отличающийся тем, что в качестве активной минеральной добавки он содержит полуобожженную доломитовую муку с размером гранул не более 3 мм с суммарным содержанием окиси магния и кальция не более 50% при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Тампонажный портландцемент 20 - 40 Полуобожженная доломитовая мука с размером гранул не более 3 мм с суммарным содержанием окиси магния и кальция не более 50% 20 - 30 Трепел 40 - 50

РИСУНКИ

Рисунок 1