ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ Российский патент 1995 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к креплению обсадных колонн в скважинах.

Известна тампонажная смесь, включающая смолы, кислотный отвердитель, поверхностно-активное вещество и алюминиевую пудру [1].

Недостаток известной тампонажной смеси - непригодность для крепления скважин вследствие небольших сроков схватывания раствора и недостаточной прочности формируемого камня.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является тампонажная смесь, включающая портландцемент, алюминиевую гидрофобизированную пудру и воду [2].

Недостаток известной смеси в том, что при ее использовании создается недостаточное напряжение и пониженное сцепление камня. Кроме того, алюминиевая пудра дефицитна.

Цель изобретения - улучшение эффективности использования смеси за счет создания повышенного напряжения в растворе при одновременном увеличении силы сцепления цементного камня с ограничивающими поверхностями.

Цель достигается тем, что в известной смеси, содержащей портландцемент и алюминийсодержащую добавку, в качестве последней используется шлаковая пыль - отход производства алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент 93,46-98,04
Шлаковая пыль -
отход производства алюминия 1,96-6,54
В процессе производства алюминия образуются шлаки, в которых в связанном виде содержится 50-60% чистого алюминия. Для его извлечения шлаки подвергаются вторичной переработке. Перед поступлением на переработку шлаки предварительно рассеивают по фракциям. Самая мелкая, пылевидная фракция не подлежит переработке и выбрасывается в отвалы. Состав отходов следующий, мас.%: Алюминий 8-10%
Окислы металлов
переменной валентности остальное
Проведенными исследованиями установлена возможность использования отходов в тампонажных смесях, что попутно решит проблему утилизации отходов. Технические условия на указанный продукт будут разработаны при реализации его для нефтегазодобывающей промышленности. Физико-химические показатели отходов: Плотность 1,11-1,15 гс/см³ Внешний вид Пыль с
незначительными
примесями волокон.

Физико-механические свойства тампонажной смеси, включающей портландцемент и шлаковую пыль - отход производства алюминия, определяли согласно действующих нормативных документов. Использовали тампонажный портландцемент для низких и нормальных температур, выпускаемый ПО "Сухоложцемент" по ГОСТ 1581-91, и отходы производства Сухоложского комбината "Вторцветмет". Для приготовления раствора шлаковую пыль - отход производства алюминия перемешивали с портландцементом и полученную тампонажную смесь затворяли на технической воде при водоцементном отношении 0,5. Параллельно готовили и испытывали растворы из известных тампонажных смесей.

Раствор заливали в камеру специального стенда, позволяющего формировать в скважинных условиях образец камня из тампонажной смеси и определяли силу сцепления камня с ограничивающими поверхностями. Другую часть раствора помещали в стенд, позволяющий создавать на раствор первоначально заданное давление, и замеряли напряжение. Результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р.

Определяют влияние добавок шлаковой пыли - отходов производства алюминия на создание напряжения в растворе и силу сцепления камня с ограничивающими поверхностями. Для этого 1000 г тампонажного портландцемента перемешивают с 30 г шлаковой пыли (см. тампонажную смесь 6 в таблице), затворяют смесь на 500 г воды, перемешивают. Часть полученного раствора заливают в камеру первого стенда и формируют образец камня при давлении 40 МПа и температуре 75^оС. Через сутки твердения определяют силу сцепления камня с ограничивающими поверхностями. Часть раствора заливают в камеру второго стенда, изолируют его поршнем, закрывают крышку и создают на поршень начальное давление масляным прессом. Начальное давление изменяют от 10 до 50 МПа. В процессе реакции компонентов цементного раствора с алюминием, содержащимся в шлаковой пыли, выделяется газ - водород, который создает напряжение в цементном растворе-камне, превышающее первоначальное заданное давление.

Как видно из таблицы, использование шлаковой пыли - отходов производства алюминия обеспечивает увеличение напряжения в растворе-камне и повышенное сцепление камня по сравнению с тампонажной смесью по прототипу. При содержании шлаковой пыли менее 1,96 мас.% эффективность использования тампонажной смеси резко снижается. При содержании шлаковой пыли более 6,54 мас. % для получения прокачиваемого раствора необходимо увеличивать количество воды, что приводит к ухудшению свойств раствора, который нельзя использовать для разобщения пластов.

Изобретение реализуют следующим образом. На централизованном узле приготовления тампонажных смесей перемешивают портландцемент и шлаковую пыль. Полученную смесь завозят на скважину, затворяют технической водой и закачивают в обсадную колонну.

Использование тампонажной смеси при креплении позволит надежно разобщить вскрытые скважиной пласты.

Сущность изобретения: тампонажная жидкость содержит, мас.% : портландцемент 93,46 - 98,04 и шлаковую пыль - отход производства алюминия. Шлаковую пыль - отход производства алюминия перемешивают с портландцементом. Смесь затворяют технической водой при водоцементном отношении 0,5. Характеристика смеси: улучшается эффективность использования смеси за счет создания повышенного напряжения в растворе при одновременном увеличении силы сцепления цементного камня с ограничивающими поверхностями. 1 табл.

ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ, включающая портландцемент и алюминийсодержащую добавку, отличающаяся тем, что в качестве алюминийсодержащей добавки смесь содержит шлаковую пыль-отход производства алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент - 93,46 - 98,04
Шлаковая пыль-отход производства алюминия - 1,96 - 6,54