Расширяющийся тампонажный материал

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к области производства специальных цементно-тампонажных материалов для крепления нефтяных и газовых скважин. В тампонажном материале в качестве расширяющей добавки используют продукт обжига мела с адипинатом натрия в соотношении 95: 5 по массе, причем количество расширяющей добавки в тампонажном материале составляет 2-10%. Технический результат - повышение давления расширения тампонажного материала при его твердении для обеспечения надежного контакта цементного камня с горной породой и обсадной колонной и предупреждения межколонных давлений и нефтегазопроявлений.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и конкретно к области производства специальных цементов - тампонажных материалов для крепления нефтяных и газовых скважин.

Известны расширяющиеся цементы, включающие вяжущее и расширяющие добавки, причем в качестве вяжущего могут использоваться портландцементы [1], шлаковые [2], глиноземистые [3], магнезиальные [4] цементы и др. В качестве расширяющей добавки используют вещества, содержащие ионы Ca⁺⁺, Al⁺⁺⁺, SO₄^--, например гипс, смесь с высокоглиноземистым шлаком, безводный сульфоалюминат [5].

Известно также использование в качестве расширяющей добавки сульфатного шлама, содержащего вышеуказанные ионы [6].

Известно использование в качестве расширяющей добавки обожженного магнезита, в котором расширение обеспечивается гидратацией оксида магния (MgO), образующегося при обжиге магнезита.

Недостатком указанных материалов является незначительная величина расширения.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является тампонажный материал, включающий портландцемент в качестве вяжущего и в качестве расширяющей добавки 10-25% молотой негашеной "медленногасящейся" извести с активностью не менее 70% [7].

Недостатком указанного тампонажного материала является невысокая величина давления расширения.

Целью изобретения является повышение давления расширения тампонажного материала при его твердении. Это необходимо для обеспечения надежного контакта цементного камня с горной породой и обсадной колонной и предупреждения межколонных давлений и нефтегазопроявлений.

Поставленная цель достигается тем, что в тампонажном материале в качестве расширяющей добавки используют продукт обжига мела с адипинатом натрия в соотношении 95:5 по массе, причем количество расширяющей добавки в тампонажном материале составляет 2-10%. Мел и адипинат натрия, подвергаясь совместному обжигу, обеспечивают образование оксида кальция (CaO) при меньших температурах. Если образование CaO без адипината натрия происходит при Т = 950 - 1100^oC, то добавка адипината натрия снижает температуру обжига до 850-900^oC, при этом кристаллы образующегося CaO отличаются формой и размерами, поэтому при взаимодействии с водой они обеспечивают расширение цементного камня в более поздние сроки. Таким образом, в предлагаемом изобретении используются новые ингредиенты - продукт обжига мела с адипинатом натрия, что дает основание утверждать о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна".

В научно-технической и патентной литературе известно использование продукта обжига известнякового компонента и адипината натрия в качестве сырьевой смеси для получения разрушающего материала В то же время неизвестно применение данного продукта в качестве расширяющей добавки к тампонажному материалу. Таким образом, сказанное подтверждает соответствие заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Пример реализации изобретения. Для приготовления тампонажного материала готовится 1000 г материала, включающего 950 г вяжущего, например портландцемента ПЦТ-ДО-20 и 50 г продукта обжига. Для получения последнего берут 95 г мела и 5 г адипината натрия, тщательно перемешивают и обжигают при Т = 850^oC течение 25 мин. После охлаждения продукт обжига измельчают в дезинтеграторе до удельной поверхности 5000 см²/г. Затем 50 г размолотого продукта обжига смешивают с 950 г цемента и затворяют в 500 мл воды. Водоцементное отношение при этом составляет 0,5. У полученного раствора измеряются согласно ГОСТ растекаемость и плотность. Кроме этого, заливаются балочки для определения прочности цементного камня. Простота приготовления раствора и контроля свойств свидетельствуют о соответствии его критерию "практическая применимость".

Свойства полученного раствора и камня из предлагаемого тампонажного материала приведены в таблице.

На основании представленных данных можно сделать вывод о том, что заявляемый тампонажный материал с использованием в качестве расширяющей добавки продукта обжига мела с адипинатом натрия имеет существенно повышенную величину давления расширения и величину расширения по сравнению с прототипом и обычно применяемыми материалами. При этом свойства раствора и камня находятся в пределах требований ГОСТ 1581-93.

Источники информации: 7.Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам., М., Недра, 1987, стр. 160.

1. То же, стр. 154.

2. То же, стр. 161.

3. То же, стр. 157.

4. То же, стр. 160.

5. То же, стр. 159.

6. То же, стр. 158.

Формула изобретения

Расширяющийся тампонажный материал, включающий вяжущее и расширяющую добавку, отличающийся тем, что в качестве расширяющего компонента используют продукт обжига мела с адипинатом натрия в соотношении 95 : 5 по массе, причем количество расширяющей добавки в тампонажном материале составляет 2 - 10%.