Модифицированная гипсоцементная смесь

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин. Технический результат - повышение морозостойкости и снижение степени деструкции цементного камня. Модифицированная гипсоцементная тампонажная смесь, включающая портландцемент, гипс и гидрокарбоалюминат кальция, дополнительно содержит хингидрон при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 50-96, гипс 2-25, гидрокарбоалюминат кальция 1,98-24,95, хингидрон 0,02-0,05. 1 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин.

Известны гипсоцементные растворы зарубежных фирм (Халлибуртон, Байрон Джексон, Шлюмберже и др.), включающие портландцемент и гипс при соотношении от 50/50 до 60/40 [1]. Тампонажный камень, сформированный из этих смесей характеризуется низкими водостойкостью и морозостойкостью цементного камня, а также его высокой степенью деструкции. Эти факторы оказывают отрицательное влияние на качество цементирования и долговечность крепи скважины.

Наиболее близкой по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является гипсоцементная тампонажная смесь, включающая портландцемент, гипс и гидрокарбоалюминат кальция - попутный продукт комплексной переработки нефелинов на глинозем [2] . Указанная смесь, хотя и обладает рядом улучшенных свойств (нулевой водоотстой, повышенная водостойкость и расширение), но для нее характерны низкая морозостойкость и высокая степень деструкции цементного камня. В совокупности указанные недостатки снижают надежность и долговечность скважины как сооружения в сложных геокриологических условиях Крайнего Севера.

При создании изобретения решалась задача повышения качества крепления и надежности скважин в условиях многолетнемерзлых пород за счет повышения морозостойкости и снижения степени деструкции цементного камня.

Техническим результатом изобретения является разработка тампонажного раствора формирующего цементный камень с повышенной морозостойкостью и пониженной степенью деструкции.

Решение поставленной задачи достигается тем, что модифицированная гипсоцементная тампонажная смесь, включающая портландцемент, гипс и гидрокарбоалюминат кальция, дополнительно содержит хингидрон при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент - 50-96 Гипс - 2-25 Гидрокарбоалюминат кальция - 1,98-24,95 Хингидрон - 0,02-0,05 Хингидрон получают взаимодействием эквимолекулярных количеств парабензохинона и гидрохинона. Выкристаллизовывается в виде темно-зеленых ромбических кристаллов с характерным металлическим блеском. Физико-механические свойства: молекулярная масса - 218,21, плотность - 1400 кг/м³, температура плавления - 171^oС.

Приготовление гипсоцементной смеси в заводских условиях осуществляется по существующей технологии и сводится к дозировке отдельных компонентов с помощью тарельчатых питателей или весовых дозаторов и последующему помолу в шаровых мельницах. В полевых условиях приготовление гипсоцементной смеси может быть осуществлено с помощью цементосмесительных машин СМН-20, а хингидрон вводится в жидкость затворения, приготавливаемую с помощью цементировочных агрегатов ЦА-320.

Были приготовлены состав известной гипсоцементной смеси, включающей портландцемент, гипс и гидрокарбоалюминат кальция, а также пять составов гипсоцементной тампонажной смеси согласно изобретению (портландцемент, гипс, гидрокарбоалюминат кальция и хингидрон) при водосмесевом отношении 0,38 с граничным и средним содержанием компонентов, а также с их содержанием ниже и выше граничных пределов при температуре 0±2^oС.

Определение морозостойкости осуществлялось в соответствии с методикой предложенной в работе [3] по коэффициенту морозостойкости, характеризующему отношение прочности на сжатие образцов, испытанных в течение трех циклов по заданному режиму к прочности контрольных образцов, хранившихся в течение всего этого периода при температуре 5^oС. Степень деструкции цементного камня оценивалась по отношению прочности образцов на сжатие к прочности на изгиб в двухсуточном возрасте.

Результаты испытаний представлены в таблице. Полученные данные свидетельствуют о том, что предлагаемая гипсоцементная смесь с оптимальным соотношением компонентов обладает лучшими свойствами, чем известная, а именно: - коэффициент морозостойкости увеличился в среднем на 25%; - степень деструкции сформированного камня снизилась в среднем на 36%.

При содержании компонентов выше верхнего предела ухудшаются реологические свойства раствора, а при содержании компонентов ниже нижнего предела повышается степень деструкции цементного камня.

Повышение морозостойкости и снижение степени деструкции цементного камня в совокупности способствуют повышению качества крепления и надежности скважины в условиях многолетнемерзлых пород.

Источники информации 1. В. И. Вяхирев, А.В. Рудницкий, А.А. Рябоконь и др. Тампонажные материалы и химреагенты зарубежных фирм//Обз. Информ. Сер. Бурение газовых и газоконденсатных скважин. - М.: ИРЦ ОАО "Газпром", 1997, - 44 с.

2. Патент 2127798 РФ, МПК 6 E 21 B 33/138. Гипсоцементная тампонажная смесь. - Заявл. 19.07.96, 96114502/03; опубл. 20.03.99, бюл. 8 (прототип).

3. Методические указания по испытанию тампонажных материалов для условий многолетнемерзлых пород". - М.: Мингазпром, 1982, - 32 с.

Формула изобретения

Модифицированная гипсоцементная тампонажная смесь, включающая портландцемент, гипс и гидрокарбоалюминат кальция, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит хингидрон при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Портландцемент - 50 - 96
Гипс - 2 - 25
Гидрокарбоалюминат кальция - 1,98 - 24,95
Хингидрон - 0,02 - 0,05а

РИСУНКИ

Рисунок 1