ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1998 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к составу тампонажного материала и может найти применение при цементировании нефтяных и газовых скважин.

Известна смесь для тампонирования нефтяных и газовых скважин, содержащая тампонажный портландцемент - (40 - 60) мас.% и золу-унос с влажностью (10 - 20)% - (40 - 60) мас.% (см. авт. свид. СССР N 1802089, кл E 21 B 33/138 от 15.03.93). Известен также тампонажный материал, содержащий тампонажный портландцемент (портландцементный клинкер + (3 - 5)% гипса) - (20 - 50) мас.% и высокоалюминатную золу-унос с содержанием Al₂O₃ не менее 18% (50 - 80) мас.% (см. авт. свид. СССР N 1838582 кл E 21 B 33/138 от 30.08.93 г.) Последний тампонажный материал является наиболее близким аналогом к предложенному изобретению.

Настоящее изобретение решает задачу получения более прочного тампонажного материала, обладающего свойствами безусадочности и самонапряжения при использовании портландцементного клинкера с повышенным содержанием оксида кальция.

Указанная задача решается за счет того, что тампонажный материал, включающий портландцементный клинкер, гипс и золу-унос, содержит портландцементный клинкер с 0,5 - 3,0 мас.% CaO_св и топливную золу-унос от сжигания каменных или бурых углей и/или от сжигания горючих сланцев или отвальную золу от сжигания тех же видов топлива, содержащую не менее 35 мас.% SiO₂ и не менее 17 мас.% Al₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гипс - 3 - 6
Указанная топливная зола - 12 - 25
Потрландцементный клинкер - Остальное,
причем для тампонирования скважин с температурой до 50^oC используют портландцементный клинкер, содержащий, мас.%:
C₃S - 50 - 62
C₂S - 15 - 30
C₃A - 5 - 8
C₄AF - 12 - 15
а для тампонирования скважин с более высокой температурой используют портландцементный клинкер, содержащий, мас.%:
C₃S - 45 - 55
C₂S - 20 - 35
C₃A - 5 - 8
C₄AF - 10 - 18
Пример осуществления изобретения:
Для приготовления тампонажного материала используют портландцементный клинкер, гипс и топливную золу-унос или отвальную золу как от сжигания каменных углей, так и от сжигания бурых углей или горючих сланцев, или смесь двух последних видов зол. При этом основным условием, позволяющим использовать топливную золу, является содержание в ней SiO₂ не менее 35 мас.% и Al₂O₃ не менее 17 мас. %, что определяет ее активность, т.е. способность взаимодействовать со свободным оксидом кальция, содержащемся в клинкере. При этом золы бурых углей и горючих сланцев могут быть использованы в смеси при любом соотношении. Тампонажный материал готовят совместным помолом его составляющих до удельной поверхности (280 - 400) м²/кг или тщательным смешением всех составляющих смолотых отдельно до той же удельной поверхности. При тампонировании тампонажный материал затворяют водой. Согласно ГОСТ 26798.0 при испытаниях тампонажного материала с содержанием золы до 20% водоцементное отношение должно быть в/ц = 0,5, при большем содержании золы в/ц увеличивается для сохранения подвижности.

Прочность тампонажного материала определяют по ГОСТ 26798.2-85, линейное расширение - по ГОСТ 10052-74, самонапряжение - по специальной методике.

Состав зол приведен в табл. 1, результаты испытаний - в табл. 2.

В примерах 1 - 3 использован портландцементный клинкер, содержащий мас. %:
C₃S - 60
C₂S - 20
C₃A - 5
C₄AF - 15
CaO_св - 2,0
В примерах 3 - 6 соответственно
C₃S - 45
C₂S - 30
C₃A - 8
C₄AF - 14
CaO_св - 3,0
В примере 1 использована каменноугольная зола-унос, в примере 2 - буроугольная зола-унос, в примере 3 - буроугольная зола-отвал, в примере 4 - каменноугольная зола-отвал; в примере 5 - сланцевая зола-унос; в примере 6 - смесь буроугольных и сланцевых зол-унос в соотношении 1:1.

Как видно из результатов испытаний, тампонажный материал может быть использован для тампонирования скважин с низкой, нормальной и повышенной температурой, имеет повышенную прочность при сжатии и изгибе и обеспечивает безусадочность тампонажного материала благодаря наличию небольшого линейного расширения и самонапряжения.

Тампонажный материал может найти применение при цементировании нефтяных и газовых скважин. Тампонажный материал, включает, мас.%: гипс 3-6, топливную золу 12-25, портландцементный клинкер - остальное, причем используют топливную золу-унос или отвальную золу от сжигания каменных углей или бурых углей и/или от сжигания горючих сланцев, содержащую не менее 35 мас.% SiО₂ и не менее 17,0 мас.% Al₂O₃, а портландцементный клинкер содержит 0,5-3,0 мас. % CaO свободной. Изобретение позволяет получить более прочный тампонажный материал. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Тампонажный материал, включающий портландцементный клинкер, гипс и золу-унос, отличающийся тем, что он содержит портландцементный клинкер с 0,5 - 3,0 мас. % CaO свободной и топливную золу-унос или овальную от сжигания каменных углей или бурых углей и/или от сжигания горючих сланцев, содержащую не менее 35% SiO₂ и не менее 17,0 мас.% Al₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гипс - 3 - 6
Указанная топливная или отвальная зола - 12 - 25
Портландцементный клинкер - Остальное
2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что портландцементный клинкер содержит, мас.%:
C₃S - 50 - 62
C₂S - 15 - 30
C₃A - 5 - 8
C₄AF - 12 - 18
3. Материал по п. 1, отличающийся тем, что портландцементный клинкер содержит, мас.%:
C₃S - 45 - 55
C₂S - 20 - 35
C₃A - 5 - 8
C₄AF - 10 - 18с