Способ получения гидрогранатного тампонажного вяжущего
ОП ИСАНИЕ
ИЗОВРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советсних
Социаяистичесиык ,Реснублии (i t)867894 (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 17.08.79 (21) 2812064/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет(51)М. Кл.
С 04 В 7/36
Я3еудафстееннык KDMNToY
СССР ае делан изобретений и вткрытнй
Опубликовано 30.09.81 Бюллетень № 36 (53) УДК 666. .92(088.8) Дата опубликования описания 03.10,81
В. B. Тимашев, Л. С. Запорожец, . Х. ариев-,-Н
Б, H. Хахаев и H. И. Эпштейн
Актюбинское отделение Казахског Йаучно - исследоват геологоразведочного нефтяного ин итута: и, Мос ордена Ленина и ордена Трудовог Красного Зн технологический институт им. Д. И. Менделеева (72) Авторы изобретения иконова, кого (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОГРАНАТНОГО
ТАМПОНАЖНОГО ВЯ ЖУЩЕГО
Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к способу получения вяжушего, пригодного для цементирования глубоких и сверхглубоких нефтяных и газовых скважин.
Известен способ получения гидрогра5 натного тампонажного вяжушего для цементирования нефтяных скважин путем помола шлаковой композиции и последующего синтеза гидрогранатов в гидротермальных условиях 11, l0
Согласно известному способу желеэис то-шлаковой тампонажный материал, представляюший собой шлаковую комц, состоящую %: гранулированный доменный шлак 85, 10 пиритные огарки 10 и известь-кипелка 5, измельчают до тонкос-. ти помола, соответствуюшей 10-12% остатка на сите % 008.
1й
Железисто-шлаковый тампонажный материал имеет химический состав исходных сырьевых материалов, приведенный в табл. 1.
В табл. 2 представлен расчетный со-. став оксидов железисто-шлакового тампонажного материала при указанном выше количественном и качественном составе компонентов.
Затем при 175-350 С и давлении
600 атм в результате гидротермального синтеза образуется кроме низкоосновных гидросиликатов кальция некоторое количестко,ферритных и алюмоферритных гидрогранатов до 25-28% теоретически) .
Такой состав продуктов твердения (по данным авторов) обеспечивает солестойкость, в частности стойкость в 5%-ных растворах сульфатов магния и натрия.
Однако тампонажный материал, полученный таким способом, не является стойким к сероводородной агрессии, потому что ферритные ЗСа0 ° Ре О,п 0 (6-2n)HgО, и алюмоферритные ЗСа0 ° хА1о0 .(l-х)g к ре ф g. gg 0 (6-2п) QO гидрогранаты в своем составе содержат оксид желееа в трехвалентном состоянии Fe<0, который в восстановительной среде, соэдава867894 емой сероводородом (H 1 за, что приводит к полному рассыпанию образующегося цементного камня. Цель изобретения — повышение стойкости вяжущего к. сероводородной агрессии. Указанная пель достигается тем, что * способе получения гидрогранатного тампонажного вяжущего для цементирования нефтяных скважин путем помола шлаковой композиции, содержащей оксиды кальция, кремния, алюминия и последующего синтеза гйдрогранатов в гидротермальных условиях, помол шлаковой композиции осуществляют до удельной поверхности 4000-9000 см /r, а синтез гидрогранаТоВ проводят в присутствии щелочного активатора в количестве 6-9% от веса шлаковой композиции. Благодаря такому режиму обработки увеличивается реакционная способность вещественного состава шлаков, содержащих в шлаковом тампонажном материале, Щелочной активатор, создавая щелочную среду, также повышает реакционную способность компонентов, входящих в состав шлакового тампонажного материала. Алюминатные гидрогранаты, полученные в результате гидротермального синтеза, в отличие от ферритных содержат оксиды алюминия, отличающиеся химической инертностью и, в тоь» числе, неспособностью к окислительно-восстановительным реакциям, что обуславливает стойкость алюминатных гидрогранатов к сероводородной агрессии. Способ осуществляют следующим образом. Тампонажный материал. содержащий %: оксиды кальция 25,4-36; оксиды кремния 10,24-17,28; оксиды алюминия 30-45,4, остальное приМеси; подвергают совместному помолу в деэинтеграторе при режимах, обеспечивающих скорость соударения частиц 40-110 м/с при 3-9 тыс. об/мин, что обуславливает удельную поверхность материала 4000-9000 см /г. Полученную смесь затворяют водой, со.держащей щелочной активатор, например жидкое стекло, Полученный раствор подвергают гидротермальной обработке при80-250. С и давлении 30-100 МПа, т.е.. раствор обрабатывают в условиях, приближенных к скважинным, у Через 48 ч обработки в продуктах тэердения получают свыше 80% алюминатных гидрогранатов, типа ЗСаО ° A9gO (1,5-1,6) S4 0 (2,8-3)Н10, Тампонажный материал на основе высокоалюминатного и кремнеэемсодержа щего шлаков с вышеуказанным соотношением оксидов, например шлак алюмотермического 1 производства ферротитана и шлак рафиниро-, ванного феррохрома в соотношениях, вес.%: 1) 50:50 .; 2) 40:60; 3) 60:40, подвергают обработке в дезинтеграторе при ско рости 6000 об/мин, Каждую из полученных смесей затворяют водой, в которую вводят щелочной активатор, например, жидкое стекло, в коли15 честве от 60 до 90 кг на 1 т шлаков (каждая композиция проверялась с различными содержанием жидкого стекла), что в вес.% составляет 6-9, а полученный раствор подвергащт гидротермальной обрао 20. ботке при 130 С и давлении 50 МПа для синтеза алюминатных гидрогранатов, Проведенный количественный рентгенофазовый анализ продуктов твердения показал,, что шлаковая композиция, содержа25 шая шлаки ферротитановой и рафинированного феррохрома и имеющая следующий окисный, состав,%: СаО 25,4-36; ;„. О 1 О, 24-1 7,28;:. А100 g 30-45,4%, затвердевает с образованием гидрограна30 тов обшей формулы ЗСаО;А1 0 .(1,5-1,6) S 0g" (2,8-3) Н О. Количество гидрогранатов во всех составах примерно одинаковое и составляет 79-85%. Гидрогранатное вяжущее имеет высокие прочностные показатели 127-207 кгс/см через 0. 48 ч твердения при 130 С и давлении 50 МПа. В табл. 3 приведены физико -химические показатели тампонажного материала. Предлагаемый способ может быть осуществлен также на следующих тампонажных материалах, содержащих вышеуказанное соотношение оксидов, например известьзола, известь-глинистые материалы 45 с добавлением компонента, содержащего оксиды алюминия. В табл, 4 приведена стойкость гидрогранатного тампонажного материала (50: 50:9) в сероводородной среде в течение года с контролем прочности цементного 50 камня, изменения его структуры по,скорости прохождения ультразвука, а также с контролем рН и химического состава агрессивной среды. Данные, приведенные в табл. 4 показывают, что тампонажный материал гидрогранатного типа, полученный по предлагаемому способу, имеет высокую стойкость в сероводородной среде, Прочность камня 867894 Таблица 1 Известь кипелка 1,12 1,11 0,16 88,18 0,92 -0,20 Пиритные огарки 5,24 1530 5,10 6735 333 087 267 Гранулированный доменный шлак 36,86 15,91 1,25 41,42 2,82 0,98 0,98 Таблица 2 Известькипелка 5 Пиритные огарки 10 40 14 7,83 32,9 2,47 1,10 1,7 Гранулированный доменный шлак 85 Таблица 3 30,7 13,76 37,7 1 83 ЗСа0 АВеО х и(1,5-1,6) . Эо 2,8Н 0 50:50 . 7,5 196 207. 151 79-83 25,4 10,24 45,4 То же 40;60 164 7,5 180 60:40. 79-82.127 36 17,28 30 143 7,5 162 при хранении в агрессивной среде в течеme года не только не падает, но и растет с 207 до 225 кгс/см по сжатию. Постоянство величины скорости прохождения ультразвука через образец тампонажного материала гидрогранатного типа, составляющей 1,06-1,016 км/с говорит о том, что структура тампонажного материала в сероводородной среде не нарушается. О стойкости предлагаемого тампонаж- ного материала свидетельствует характеристика, из которой видно, что ионы магния вообще отсутствуют в среде, а ионы кальция не выплачиваются из образца или выщелачиваются в очень незу ачйтель-. ном количестве. Предлагаемый способ получения тамп нажного материала, в котором содержатся только алюминатные гидрогранаты и ис« ключается содержание оксидов железа в 30 составе гидрогранатов, обуславливает вы- . сокую стойкость тампонажного материала в сероводородной среде, 867894 Таблица 4 Исходные Д,ительность,, мес Парамегры Среда 0,5 1,5 3 6 9 12 Серов одо Ь с,„, кг с/см 1 родная 2 О,„ г кгс/см Скорость ультра250 мг-/л) звука, км/с 2,67 1,06 3,05 рН среды Отсутствует Са, м ддв л M g, ь в л Отсутствует Составитель A. Кулабухова РедактоР М. ЛысогоРова Техред А.Савка КоРРектоР 0. МакаРенко Подписное Заказ 8232/28 Тираж 663 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5 филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобретения Способ получения гидрогранатного тампонажного вяжущего для цементирования 25 нефтяных скважин путем помола шлаковой композиции, содержащей оксиды кальция, кремния, алюминия, и последующего синтеза гидрогранатов в гидротермальных условиях, о т л и ч а ю ш и и с я тем., что, с целью повышения стойкости вяжущего 30 к сероводородной агрессии, .помол шлако21 1 235 207 213 227 225 34 38 39 24 41 37 0,98 1,09 1,06 1,11 1,016 1,014 ll,9 11,75 12,75 12,35 12,05 1.2,00 0,25 0,31 0,46 0,52 0,83 0,80 вой композиции осуществляют до удельной поверхности,4000-9000 см /г, а синтез 1 гидрогранатов цроводят в присутствии щелочного активатора в количестве 6-9% от веса шлаковой композиции. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Тихонов В, А. и др. Исследование солестойкости железисто-шлакового ndмента, Киев, "Наукова Думка", 1971, с. 17-21.
