Вяжущее для тампонажных растворов

 

Изобретение относится к составам вяжущих для приготовления тампонажных растворов при цементировании нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: вяжущее для тампонажных растворов содержит в мас.%: портландцементный клинкер - 80-87, клиноптилолитсодержащая горная порода - 7-10, гипс - 3-10, причем указанная порода термообработана при 200-250^oC в течение 1-1,5 часов, измельчена до удельной поверхности, характеризуемой остатком на сите 008 не более 1% и имеет минералогический состав в мас.%: карбонат кальция - 5-6, клиноптилолит 13-30, монтмориллонит - 10-18, опал-кристоболит - 17-49, кварц - остальное. Предел прочности при изгибе через 2 суток - до 5,4 МПа, коэффициент сульфатостойкости - 0,97. 1 табл.

Изобретение относится к составам вяжущих для изготовления тампонажных растворов, используемых при цементировании нефтяных и газовых скважин.

Известно вяжущее для тампонажных растворов, включающее 100 мас. ч. портландцементного клинкера и 25-65 мас.ч. тонкомолотой горной породы-песчаника. Вяжущее содержит гипс в количестве 3% от веса клинкера [1].

Известно также вяжущее для тампонажных растворов, содержащее портландцемент (портландцементный клинкер и 3-5% гипса с добавкой карбонатно-глинистой породы [2].

Наиболее близким из аналогов по технической сущности и достигаемому результату является вяжущее в тампонажном растворе, содержащее портландцемент и добавку клиноптилолитсодержащей породы. Причем указанная порода выполняет роль минеральной добавки [3].

Задачей предлагаемого изобретения является создание вяжущего, позволяющего получить тампонажный раствор, обладающий повышенной прочностью при изгибе, а также высокой водоудерживающей способностью, водостойкостью и сульфатостойкостью.

Поставленная задача решается за счет того, что вяжущее для тампонажных растворов, включающее портландцементный клинкер, гипс и клиноптилолитсодержащую горную породу, содержит термообработанную при 200-250^oC в течение 1-1,5 ч, с удельной поверхностью, характеризуемой остатком на сите 008 не более 1%, клиноптилолитсодержащую горную породу следующего минералогического состава мас.%: карбонат кальция - 5-6, клиноптилолит - 13-30, монтмориллонит 10-18, опал-кристобалит - 17 - 49, кварц - остальное, а вяжущее содержит компоненты при следующем соотношении мас.%: Портландцементный клинкер - 80-87 Указанная клиноптилолитсодержащая горная порода - 7-10 Гипс - 3-10.

Используемая клиноптилолитсодержащая горная порода имеет следующий химический состав: SiO₂ - 54-60, Al₂O₃ - 4-4,5, Fe₂O₃ - 2-2,5, CaO - 14-16, MgO - 0,9-1,9, Na₂O - 0,3-0,74, K₂O - 0,9-1,5, п.п.п. - остальное.

Минералогический состав используемой в вяжущем по изобретению горной породы, мас.%: карбонат кальция - 5-6, клиноптилолит - 13-30, монтмориллонит - 10-18, опал - кристобалит - 17-49, кварц - остальное. Клиноптилолитсодержащая горная порода, используемая в вяжущем по изобретению, отличается от ранее использовавшихся горных пород того же класса наличием значительного количества активной формы кремнезема - опала-кристобалита. Кроме того, клиноптилолитсодержащая горная порода указанного состава является термомеханохимически активированной за счет термообработки при 200-250^oC в течение 1-1,5 ч и последующего измельчения до остатка на сите 008 не более 1%. В процессе тонкого измельчения происходит механохимическая активация кремнеземистых компонентов породы, приводящая к аморфизации кремнеземистых частиц, за счет чего повышается химическая активность добавки при ее взаимодействии с основным продуктом гидратации цемента - гидроксидом кальция с образованием дополнительного количества гидросиликатов кальция, преимущественно низкоосновных.

Пример осуществления изобретения.

При приготовлении вяжущего портландцементный клинкер и гипс (составляющие портландцемента) измельчают в шаровой мельнице до тонкости помола, характеризуемой остатком на сите 008 не более 5%. Клиноптилолитсодержащую горную породу предварительно термообрабатывают при температуре 200^oC в течение 1 ч и затем измельчают до остатка на сите 008 не более 1%. Затем измельченную горную породу смешивают с заранее измельченными клинкером и гипсом, т. е. с портландцементом. Физико-механические свойства вяжущего определяют по ГОСТУу 26798-85 "Цементы тампонажные, методы испытаний". Составы вяжущих и результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, предлагаемый состав вяжущего для тампонажных растворов удовлетворяет требованиям ГОСТ 1581-91 по физико-механическим свойствам.

Прирост прочности цементного камня при изгибе по сравнению с составом вяжущего без добавки составляет 60%, сульфатостойкости - 28-38%, а водонепроницаемости в 3 раза. По сравнению с вяжущим по ближайшему из аналогов вяжущее по изобретению повышает прочность тампонажного раствора при изгибе более чем в три раза.

Формула изобретения

Вяжущее для тампонажных растворов, включающее портландцементный клинкер, гипс и клиноптилолитсодержащую горную породу, отличающееся тем, что оно содержит термообработанную при 200 - 250^oС в течение 1 - 1,5 ч с удельной поверхностью, характеризуемой остатком на сите 008 не более 1%, клиноптилолитсодержащую горную породу следующего минералогического состава, мас.%: Карбонат кальция - 5 - 6 Клиноптилолит - 13 - 30 Монтмориллонит - 10 - 18 Опал-кристобалит - 17 - 49 Кварц - Остальное
а вяжущее содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Портландцементный клинкер - 80 - 87
Гипс - 3 - 10
Указанная клиноптилолитсодержащая горная порода - 7 - 10е

РИСУНКИ

Рисунок 1