Облегченный тампонажный раствор

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, к производству специальных тампонажных материалов для крепления глубоких скважин. Технический результат - снижение плотности тампонажного раствора и увеличение прочности цементного камня из него. Облегченный тампонажный раствор содержит портландцемент тампонажный, добавку - алюмосиликаты и жидкость затворения, в качестве добавки используют алюмосиликаты в смеси с соляной кислотой в соотношении от 1:5 до 1:12, при этом количество добавки составляет от 3,5 до 28% от веса цемента при водоцементном соотношении 0,7-1,0, причем алюмосиликаты предварительно растворяют в 8%-ной соляной кислоте и затем смешивают с жидкостью затворения, на которой проводят приготовление раствора. 1 табл.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и конкретно к области производства специальных тампонажных материалов для крепления глубоких скважин.

Как правило, для получения облегченных тампонажных растворов применяют добавки с повышенной водопотребностью (глина, опока и др.), которые за счет связывания большого количества свободной воды обеспечивают повышенное водосодержание раствора и его облегчение [1].

Другим способом получения облегченных тампонажных растворов является применение добавок, имеющих существенно меньшую плотность по сравнению с цементом, например стеклянные и керамические шарики и газонаполненные микробаллоны [2, 3].

Недостатками указанных способов являются в первом случае снижение прочности цементного камня за счет уменьшения количества гидросиликатной связки в объеме цементного камня, а во втором случае - повышение плотности цементного раствора в скважинных условиях за счет разрушения микробаллонов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому - прототипом - является облегченный тампонажный раствор, содержащий портландцемент тампонажный, добавку - алюмосиликаты и жидкость затворения [4].

Недостатком указанного тампонажного раствора является низкая прочность получаемого цементного камня.

Технической задачей изобретения является увеличение прочности цементного камня.

Поставленная цель достигается тем, что в облегченном тампонажном растворе, содержащем портландцемент тампонажный, добавку-алюмосиликаты и жидкость затворения, в качестве добавки используют алюмосиликаты в смеси с 8% соляной кислотой в соотношении от 1:5 до 1:12, при этом количество добавки составляет от 3,5 до 28% от веса цемента при водоцементном отношении 0,7...1,0. При этом алюмосиликат предварительно растворяют в 8%-ной соляной кислоте и затем смешивают с жидкостью затворения, на которой проводят приготовление раствора.

Алюмосиликаты, состоящие, в основном, из оксидов кремния и алюминия, растворяясь в соляной кислоте, образуют композиции, способные взаимно коагулироваться с переходом в гели, состоящие из аморфных положительно заряженных оксидов алюминия и отрицательно заряженных поликремниевых кислот, расположенных в определенном соотношении. Благодаря заряду этих гелей они адсорбируют на себе большое количество свободной воды, обеспечивая облегчение раствора. Одновременно аморфный кремнегель и гель оксида алюминия, имея химическое сродство с минералами портландцементного клинкера, участвуют в формировании структуры камня, обеспечивая сохранение прочности камня на высоком уровне. Раствор алюмосиликата в соляной кислоте имеет рН ниже 7 и жидкость затворения также имеет кислую реакцию. В результате этого при затворении цемента указанной жидкостью ускоряются процессы гидратации портландцемента и твердения портландцементного раствора, что также повышает прочность полученного камня. Указанные признаки свидетельствуют о соответствии заявляемого объекта критерию "новизна".

Из патентной и научно-технической литературы известно использование добавок, обладающих поверхностным зарядом, для связывания свободной воды. Для этого используют добавки карбоната кальция или известьсодержащие компоненты [5]. В то же время в литературе неизвестен ввод в портландцементные растворы искусственно созданных композиций с высоким поверхностным зарядом, в частности получаемых при взаимодействии алюмосиликата с кислотой. Это подтверждает соответствие предлагаемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Результаты экспериментов по подбору композиций приведены в таблице.

Пример реализации изобретения.

Для приготовления раствора состава 3 берется 1000 г портландцемента и 70 г добавки. Добавка готовится следующим образом. Берется 11,7 г алюмосиликата и 58,3 г 8%-ной соляной кислоты. ГОК и соляная кислота перемешиваются до полного растворения в течение 15-30 мин. В этот раствор вводится вода до объема 700 мл, что обеспечивает водоцементное отношение 0,7, и этот раствор является жидкостью затворения. На этой жидкости затворяется цемент. Водотвердое отношение при этом 0,7. У полученного раствора измеряются согласно ГОСТ растекаемость, плотность и водоотдача. Затем заливаются образцы балочек для определения прочности камня. Простота приготовления раствора и контроля свойств свидетельствуют о соответствии его критерию "практическая применимость".

Источники информации 1. Справочное руководство по тампонажным материалам. В.С.Данюшевский, Р. М.Алиев, И.Ф.Толстых. - М.: Недра, 1987, с. 107-108.

2. Патент США 3804058, кл. 166-292, опубл. 1974.

3. Крылов В. И. Изоляция поглощающих пластов в глубоких скважинах. М.: Недра, 1980, c. 132-134.

4. А.с. 1735572, Е 21 В 33/138. Облегченный тампонажный раствор, опубл. 23.05.1992, БИ 19 (прототип).

5. А.с. 578434. Способ снижения водоотдачи, 1997, БИ 40.

Формула изобретения

Облегченный тампонажный раствор, содержащий портландцемент тампонажный, добавку - алюмосиликаты и жидкость затворения, отличающийся тем, что в качестве добавки используют алюмосиликаты в смеси с соляной кислотой в соотношении от 1: 5 до 1: 12, при этом количество добавки составляет от 3,5 до 28% от веса цемента при водоцементном отношении 0,7 - 1,0, причем алюмосиликаты предварительно растворяют в 8%-ной соляной кислоте и затем смешивают с жидкостью затворения, на которой проводят приготовление раствора.

РИСУНКИ

Рисунок 1