Утяжеленная тампонажная смесь
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ ()949159 с
Сотоз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 29. 10. 80 (21) 3215705/22-03 (51)М. Кл.
Е 21 В 33/138 с присоединением заявки М (23) Приоритет—
3Ъеударстеапвй кекктет
СССР мо демам мзееретекнй и еткрытмЯ (5З) УДК 622. 245. .42(088.8) Опубликовано 07. 08. 82. Бюллетень Фв 29
Дата опубликования описания 07.08. 82
Н. Х. Каримов, Л. С. Запорожец, Т. К. Рахм
Б. Е. Милецкий, М. А; Танкибаев, В. С. Дан
Б. Н. Хахаев и В. И. Петерс (72) Авторы изобретения
Актюбинское отделение Казахского научно-ис геологоразведочного нефтяного института (71) Заявитель (54) УТЯЖЕЛЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ
Изобретение относится к технологии цементирования глубоких скважин, в частности, к составам для цементирования скважин с аномально высоким пластовым давлением.
Известны утяжеленные тампонажные цементы марок УЦГ-1 и УЦГ-2, которые в качестве вяжущего содержат цемент для "горячих" скважин Новороссийского завода или гранулированные шлаки
Константиновского и Краматорского металлургических заводов, а утяжелителем является руда Криворожского месторождения (1).
Утяжеленные цементы УЦГ-1 и УЦГ-2 включают до 303 железной руды. Железосодержащие соединения активно взаимодействуют с сероводородом, образуя сульфиды, при этом железо из трехвалентного в сероводородной среде пере- 2о ходит в двухвалентное, что сопровождается увеличением объема и приводит к разрушению структуры цементного камня.
Известен более стойкий цементный. камень к агрессивной среде, образующий смесь цемент-хромитовая руда..
Утяжеленная тампонажная смесь обычного приготовления содержит, в r: цемента 50-100 и утяжеляющей добавки хромитовой руды 30-50. Соединения хрома с сероводородом образуют в противоположность железу не сульфиды, а оксиды, в частности оксиды хрома, которые характеризуются низкой растворимостью, поэтому в целом цементный камень, образованный утяжеленной тампонажной смесью с такой добавкой более стоек к сероводородной коррозии 12 .
Однако цементный камень на основе цемента " хромитовой руды включает силикаты и алюминаты кальция и гидроксид кальция. Гидроксид кальция является наиболее уязвимым компонентом ,цементного камня, так как подвергается выщелачиванию пресными и пластовыми водами, а высокоосновные си949159 ликаты и алюминаты кальция при воздействии пластовых вод также образуют гидроксид кальция и поэтому являются не стойкими к коррозии выщелачивания..
Кроме того, высокоосновные алюминаты кальция не стойки к сульфатной коррозии, так как они с сульфатными ионами образуют эттрингит, который, откладываясь в порах цементного камня, приводит к его разрушению. Относитель- о но высокая растворимость гидросиликатов и гидроалюминатов кальция приводит к тому, что цементный камень оказывается также нестойким к сероводороду, образующему с гидроксидом 15 кальция легкорастворимый гидросульфид кальция.
Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости цементного камня.
Указанная цель достигается тем, что а известной утяжеленной тампонаж" ной смеси, включающей цемент и утяжеляющую добавку, в качестве утяжеляющей добавки она содержит целестиновую руду при следующем соотношении компонентов вес.3:
Цемент 40-70
Целестиновая руда 30-60
Повышение коррозионной стойкости цементного камня основано на замене силикатов, алюминатов и гидроксида кальция на аналогичные соединения бария и стронция.
Дальнейшее увеличение (более
60 вес.3) количества целестиновой руды нецелесообразно, так как ухудшаются технологические параметры, например прочность цементного камня из предлагаемой тампонажной смеси.
Уменьшение количества целестиновой руды (менее 30 вес.l) приводит к снижению плотности тампонажного раствора.
Средний химический состав целестиновой руды Аурташского месторождения на Иангышлаке приведен в табл. 1 вес.у.
Соединения бария и стронция характеризуются большей химической инертностью и более высокой водостойкостью по сравнению с солями кальция. Кроме о того, гидрооксид бария и стронция образует очень мелкодисперсный осадок, который кольматирует поры цементного камня, повышая плотность его структуры и способствуя повышению его корро- зионной стойкости. Предлагаемая тампонажная. смесь на основе солей бария и стронция является коррозионностойкой. Это объясняется кристаллохимическими особенностями соединений стронция и бария, заключающимися в том, что эти соли имеют более плотную упаковку атомов в структуре соединений, что понижает их растворимость в воде и повышает стойкость к многообразным агрессивным воздействиям (высоким температурам и дав— лениям, солям магния, сульфатам, сероводороду, выщелачиванию и т. д.), встречающимся в сложных геологических условиях глубоких скважин.
Для получения утяжеленной тампонажной смеси, исходя из технологических требований, проверялись конкретные составы смеси в следующих соотношениях, указанных в табл. 2, вес.Ф.
Целестиновую руду после измельчения в дробилке подвергают более тонкому измельчению в дезинтеграторе при скорости соударения частиц 80120 м/с совместно с цементом, поступающим сюда же. Соотношение компонентов регулируют через дозирующее устройство. Полученную сухую смесь затаривают в мешки и доставляют на буровую, где по известной технологии затворяют водой.
Измельчение тампонажной смеси в дезинтеграторе позволяет равномерно смешать компоненты и получить относительно высокую удельную поверхность, т. е. тонко диспергировать, и создать равнопрочный цементный камень, Утяжеленная тампонажная смесь имеет следующие технологические параметры, представленные в табл. 3 и 4.
Утяжеленная тампонажная смесь имеет более длительные сроки хранения в атмосферных условиях, так как при приготовлении в дезинтеграторе активные поверхности цементного клинкера закрываются инертными частицами целестиновой руды, предотвращая доступ воздуха и влаги. За счет равномерности измельчаемых частиц не происходит расслоения смеси при транспортировке. 1ампонажная смесь на основе солей бария и стронция более термостойка, отличается быстрым набором прочности и характеризуется более высокими значениями ранней и поздней прочности.
Утяжеленная тампонажная смесь данного состава имеет плотность 2,1
2,3 г/см, седиментационно устойчива и имеет хорошую прокачиваемость, что
16 029 038 05 01 014 0028
22,5 33,7 32 5 4,2
° В Ф
Табли ц а 2
50 б0
Цемент
Целестиновая руда 30
50 40 уменьшает потери на гидравлические сопротивления, тем самым уменьшая
949159 б избыточное давление на пласты, предотвращая их гидрораэрыв.
Таблица 1
949159
I (I
t t! ) t Э 1
1 S 1
1 )- 1
I Щ (I 3((и
I I
I I
1 ( t
f t
1 I
)о
1 Х I
I 1 (1 Ф (I S
) 1
I t
»С о . ф (v
Э
С)»С
1Х
L о
X л
Ln м
О
СЧ
СЧ
СЧ
I ( (I
1
1
I ) I ,t ,1
,(II
X
2i а о о
Y (>j >л (g К а s (g Z
У Э ч л а
I- Э
v m о (т
У о а: м о
О О о сЧ
CV СЧ
1 lg
Э а с >о (-о
Э Щ а о о
>О О
Ю О (Ч СЧ с» (Ч
1 I
1 1
1,& 1
1 Э I
1 Z ( о
I r 1 !
1 —
1 1
I I о
1 Ц (1 lg (1 У 1 (0 .1
I Z (I 1
an О
° — м
1 оо л
Ln o
°
1 I
=(С» м
Ln о м
I (-1.
S
Х
Л Z
{- S (О X х и и
S У
Y о
CL о
I I
С». О м
СЧ СЧ
С»
И \
I м
an м
-б -б
Ю
I (Ч (Ч
I м
1 t
Л t
t- 1 и о.
X .
Э 1
lU (Y X
Э и
t и щ с
t с.
1
) (0 1 а о
Ф
1- (.01 С»
° — (Ч
cFl ю
° (Ч и
CL I
1
ji а (1- 1
Э
X. ( щ с
CL (Щ
Л
t и(С>
o x. i и
I о(-() t
--й (Ч м л
СЧ (Ч о м (Ч л (Ч СЧ
Ln л
СЧ
Ь вЂ” -
1 t
О I (C> I
t I м
Ф о о м м л л о о м м
° ° л о о м м л л о о м
Ln л
С»
t
Щ
Ф о
Z (Щ 1 ч 1
v>,i эа( (-..
Ф 1
::Т I
Э
Z»
Х (и о
У о
1
1 о о и
Ф (m t
{ с
S t
O 1
Э 1
1 с» о
-0 Ln
О О м с» о м an
О О и
С» м\!
{- t х
Э (1
Э 1
""Г !
Э!
Ф ) (0
1- ) и о о
t с» о О an о ю о л о аА о .c»
Н1 О
С»
tI
f
Я I
Z
Э
Э а с о (0
I о
{
1
1
O i
Э. и
:Е
1 о !
K (Щ f
Z о с
Щ 1
1- (1
> 1 о х
Э
Ц 1
Qj (%
)- (О>
S с (g I
{- I
Щ 1 (0 1
lU. I
1 о с ю иъ Ln ю
Л 1 (» о Сп о о (Ч вЂ” (Ч СЧ
an c> -4 Ln т» м сЧ >—
СЧ СЧ CV
1 (t
I (I
1
1
1
1
1
1
1
l
f
t (I
1
1
1
1
1
1
1
1
1
t
I
I
1 ()
t
1
1
1
1 (1
I
I
I
I
t
1
I
I !
1
1
1 (1
f
1
t
1 (I
t
I
t
I;
t (I
Z (g
2i
1lg
gj e хх
uS
Ф (0
om
Yr о и
CL и
>5
Э (0
Э о
iС; К ч
Ф Э
X (0 Э (О -!
Э
S CL
Э ч э
Ф
Ф (D (g (с и Э
X о, а с а о
la о о
Ю S
СО
Э
Э
1,S
lU х а
> Э
X (0 а (Э Э
X: с
Э О!
lS )а, 949159 л л
СЧ
СЧ л
СЧ
С7
СЧ
СЧ с:ю
СО
1
l
I
1 ю
l !
I
1
t
I ! !
1
1
I
I
t в м
C) . СЧ!
)СВ
Р
S х
)Ф
C).
ID о
X и
1 L
1 Y
t
«
0l
О)
r )0 и
Ф !
)-= 1 с
0)
I 0) о. ! Ф
i y л
I S
t S 1 lI П)
%. и
S а ! с ! .Я
)О
О
I Х
I Х о
СО
CV о с ч вл
X и
Ф
>Х о х
ft)
Z о с
Щ
IЮ О
СЧ
)S о
Х
Ф с
Ф
1° з м
)МЪ
СЧ
- 3
СЧ
СЧ х
)Е
Ф и
СО
СЧ х з х
U и
Ф а
0) « л
v Е о и
Х N
x v о ) а )с с
6;
Х
СХ о х и м
СЭ
СЧ
C4 .
СЧ
o4?
Ф
6l
)6 вх
Ф
Е
Ф
=у
l2
0)
lU о
С) Iи о х
)S о
1юэ
f I
1! I
1 ч) 1 CV I
t Ю t «- l юл ою! с0 Ю вЂ”.— ) ю z ) в
I I 1 в а) О в о
I 03 и
I f0 t l а ) м
l I! >S t ) I л В 1
1 Z ) I
I 1 ) I
ВМ))Л! в влв «в
1 I " )! 1
Г Т 3
16 I 1
0Е о
С0 I СЧ 1 т
ЮХ 1 1
ft) В I
Z Ю В
СХ 1 о
О.) 1
О I 1
СЕ ) .О о
0) l 1
О Ю вЂ” 1) а 1
0) 1 I и
I .М 1
f): 1
fg I I х
Х 11
Ф t 1
g в д
V tèiI
Ig ! т t
I t
1 t 1
) в в
I t «» о
U) t I вв
l t t
o. t
I О tiО t
m ! )» ) ) и ! Щ l 1 а ю м в
I эх t t
2i I I ! Х вв
I В 1 1 ваевю!
Щ л ю
I I
I ! p t
fg
t I
6l
I !
О ro х) в o
В 0) !
1 ц ! Ф
t «у
f I
t 1» f
1 Z 1
1 Ф 1
1 в
I Ф I
I ! 1
I в
1
) в
I
I
t
I
t
I
I !
1
I !
t
1
1
I
I !
1
I
)
1 !
1
t
1 !
t
I
1 !
I !
I
)
I
I
I
t
I
1
t
1
t
I
t
t
t
I
I
t
I
I
1 !
I
I
I
1
I
I
l
I
949159
Составитель В. Гришанов
Редактор С. Запесочный Техред E.Харитончик Корректор Н. Король
Тираж 623 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.
113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 5720/14 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
11
Формула изобретения
Утяжеленная тампонажная смесь на основе цемента и утяжеляющей добавки, отличающаяся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости цементного камня, в каче" стве утежеляющей добавки содержит целестиновую руду при следующем со" отношении компонентов, вес.3:
Цемент 40»70
Целестиновая руда 30-60
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Каримов Н. Х. и др. Тампонажные смеси для скважин с аномальными пластовыми давлениями. М °, "Недра", 1977 с. 97.
2. Каримов Н. Х. и др; Тампонажные смеси для скважин с аномальными
1В пластовыми давлениями. М., "Недра", 1977, с. 103-104 (прототип.).
