Изобретение относится к материалам, используемым в строительстве нефтяных и газовых скважин с аномально низким пластовым давлением, и может быть использовано в сборном и монолитном строительстве.
Известна сырьевая смесь для цементных растворов, состоящая из портландцемента, наполнителя, порообразователя и воды (пат. РФ N 1745893, E 21 B 33/138 от 07.12.89) и недостатки данной системы: усадочный раствор, несоответствие заданной плотности, так как процесс образования газовой дисперсии опережает стадию стабилизации, низкая пластическая прочность цементного раствора-камня.
В качеств порообразователя-структурообразователя взят неонолоксиэтилированный моноалкилфенол, который экологически вреден и не придает образовавшемуся камню гидрофобные свойства.
Наиболее близкой к заявленному по технической сущности и достигаемым результатам является композиция аэрированных тампонажных растворов, содержащих, мас.%: портландцемента 43-79, порообразователя - отход производства сульфонола 0,05-0,5, воздух 0,01-0,1, вода остальное, (пат. РФ 2084427, E 21 B 33/138, C 04 B 38/02 - прототип).
Недостатки: усадочный раствор при плотности 800-250 кг/см3, несоответствие заданной плотности, низкая пластическая прочность.
Задачей изобретения является получение повышенной пластической прочности в ранние сроки твердения цементного раствора, его седиментационная устойчивость, получение безусадочного тампонажного камня за счет повышения его однородности и соответствие теоретически возможной плотности полученной в пределах 800-300 кг/м3, сохраняющих гидрофобные свойства.
Сущность изобретения заключается в том, что композиция аэрированного тампонажного раствора, содержащая вяжущее, порообразователь, структурообразователь, воздух и воду, в качестве структурообразователя содержит отход фарфорофаянсового производства в виде пасты ОФФП, содержащей, мас.%: доломит 20- 30, силикат натрия 12-20, глинозем 15-20, каолин 10-15, фритта фаянса 10-20 и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
вяжущее - 55-65,5
порообразователь - 0,01-0,2
структурообразователь ОФФП - 0,3-0,6
воздух - 0,01-0,2
вода - остальное
Структурообразователь представляет собой пасту, состоящую из мелкодисперсных окислов, серо-голубого цвета, плотностью 1,34 - 1,60 г/см3, pH 7, с частицами 0,01-0,001 мм до 80 - 90% и 10-20% воды.
Данный реагент получают на фарфорофянсовых заводах при шлифовке обоженной посуды и после покрытия ее глазурью.
При ее производстве используется высококачественное сырье, поставляемое по ГОСТам.
1 Доломит, выпускаемый по ТУ ГОСТ 23672-70, содержащий не более 34% CaO.
2. Силикат натрия, ГОСТ 2189-78, РСГРФ 43 - 77.
3. Глинозем ГОСТ 135835-81, 21-21612-81 с частицами 0,01-0,001 мм не менее 62% и содержащего Al2O3 - 33-36%.
4. Каолин, обожженный для керамических изделий, ГОСТ 21286-82 Al2O3 -36%.
5. Фритта фаянса (глазурь), ТУ 17 РФ 20-7298-91.
Все сырье применяется для приготовления пищевой посуды, является не токсичным, не взрывоопасным, не горючим, экологически чистым.
Показатели структурообразователя должны соответствовать нормам:
1. Массовая доля твердого вещества - 70-90
2. Массовая доля воды,% - 30-10
3. Плотность раствора, г/см3 - 1,5- 1,3
4. pH раствора - 7
5. Размер частиц, мм - 0,01-0,001
6. Срок хранения, год - 2
Данный реагент структурирует систему, дает безусадочный материал в соответствии с реальной и теоретической плотностью за счет равномерного распределения газа или воздуха в дисперсии. Кроме этого повышается пластическая прочность в ранние сроки и прочность на сжатие цементного камня. Особенно это важно при получении цементного раствора плотностью 800 - 300 кг/м3.
С применением данного структурообразователя снижается потребление порообразователя, физико-химические характеристики системы улучшены по сравнению с прототипом, благодаря сочетанию составляющих компонентов и их мелкодисперсности.
Рентгенографический анализ обнаружил соединения минерала гидрогерлита в составе системы, который имеет сложную решетку. Кристалл его состоит из двойных слоев гидроксильных групп, между которыми находятся атомы алюминия. Его одноядерные комплексоны полимеризуются в комплексоны многоядерные, которые связаны с длинной цепочкой SiO2. Такой комплекс позволяет расположиться максимальному количеству газа или воздуха в системе аэрированного раствора. Молекулярные частицы других минералов располагаются в газонаполненной системе, повышая ее прочность.
В качестве вяжущего берется портландцемент любой марки и любого завода изготовителя. Все компоненты смешиваются с водой, затем подается еще воздух с помощью компрессора, аэрируется раствор.
Порообразователь вступает во взаимодействие со структурообразователем и вяжущим. Воздухововлечение идет естественно за счет растворения пенообразователя и принудительной подачи за счет аэрирования. Причем объем выхода раствора по сравнению с прототипом четко соответствует расчетной плотности и стабилен в течение всего процесса приготовления и твердения.
После аэрации цементный раствор исследуется на физико-механические показатели (табл. 1). Соответствие расчетной плотности раствора и камня полное, пластическая прочность выше, чем у прототипа.
Прочность на изгиб определялась на приборе МИИ - 100, на сжатие с помощью гидравлического пресса типа ПСУ-20, пластическая прочность на приборе "Хеплера".
В качестве порообразователя может быть применен сульфонат, морпен, ОП и др.
Пример N 1.
Берем 48 г портландцемента, вводим 0,1 г сульфоната - реагента порообразователя и 0,45 г ОФФП - структурообразователя и 44,68 г воды, размешиваем, аэрируем (воздух 0,105). Замеряем плотность исходного раствора и рассчитываем плотность полученного камня. Усадка раствора - 0, исходная плотность раствора 500 кг/м3, расчетная и фактическая плотность цементного камня 800 кг/м3. Пластическая прочность 0,19 МПа, устойчивость аэрированного раствора 100%, гидрофобность камня - более 4 часов.
Пример N 2.
Портландцемент 65,5 г вводим 0,2 г морпена - порообразователя и 0,6 г ОФФП и 33,50 г воды, аэрируем (0,2 г). Пластическая прочность 0,29 МПа. Плотность раствора 200 кг/м3, плотность расчетная и фактическая полученного камня совпадают и равны 400 кг/м3.
Усадка аэрированного раствора и камня - 0%. Гидрофобность аэрированного камня - более 14 часов.
Пример N 3.
Портландцемента 55 г. Порообразователя - сульфоната 0,15 г, 44,75 г воды, аэрируем (0,1 г воздуха). Пластическая прочность - 0,05 МПа. Раствор при плотности 500 кг/м3 не однороден, камень усадочный - 0,2%.
Расчетная плотность камня не соответствует фактической (700 кг/м3, а фактически 800 кг/м3 - прототип).
При использовании аэрированных растворов для цементирования скважин.
Величина гидравлических потерь в затрубном пространстве для глубин до 3500 м, как правило, не превышает 10% гидростатического забойного давления в конце процесса продавливания.
Разработан расчет процесса цементирования и выбора степени аэрации тампонажного раствора, позволяющий получать устойчивые аэрированные тампонажные системы и повысить качество крепления скважин.
При строительстве данный состав может быть использован в монолитном строительстве для получения конструкционного и термоконструкционного материала.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ОБЛЕГЧЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 1999 |
|
RU2165006C1 |
КОМПЛЕКСНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ АЭРИРОВАННЫХ ЦЕМЕНТНЫХ РАСТВОРОВ | 2003 |
|
RU2240421C1 |
АЭРИРУЕМЫЙ ЦЕМЕНТНЫЙ РАСТВОР | 1994 |
|
RU2084427C1 |
Тампонажная добавка | 2002 |
|
RU2224876C1 |
ТЕРМОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ | 1998 |
|
RU2163580C2 |
РАСШИРЯЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА | 2008 |
|
RU2387690C1 |
РЕАГЕНТ ДЛЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ, ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР | 2007 |
|
RU2359004C2 |
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ НЕАВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ | 1995 |
|
RU2081097C1 |
Тампонажный состав для паронагнетательных скважин | 2001 |
|
RU2220275C2 |
КОМПЛЕКСНЫЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ | 2008 |
|
RU2380393C1 |
Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, а именно к креплению скважин с АНПД, а также к монолитному строительству с получением термоизоляционного материала. Композиция содержит вяжущее, порообразователь, структурообразователь, воздух и воду. Структурообразователь представляет собой отход фарфорофаянсового производства ОФФП в виде пасты, содержащей, маc. %: доломит 20-30, силикат натрия 12-20, глинозем 15-20, каолин 10-15, фритту фаянса 10-20 и воду. Технический результат - получение повышенной пластической прочности в ранние сроки твердения цементного раствора, седиментационной устойчивости, безусадочного тампонажного камня за счет повышения его однородности и соответствия теоретически возможной плотности, полученной в пределах 800-300 кг/м3 сохраняющей гидрофобные свойства. 1 табл.
Композиция аэрированного цементного раствора, содержащая вяжущее, порообразователь, структурообразователь, воздух и воду, отличающаяся тем, что в качестве структурообразователя она содержит отход фарфорофаянсового производства в виде пасты ОФФП, содержащей, мас.%: доломит 20 - 30, силикат натрия 12 - 20, глинозем 15 - 20, каолин 10 - 15, фритт фаянса 10 - 20 и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Вяжущее - 55 - 65,5
Порообразователь - 0,01 - 0,2
Структурообразователь - ОФФП - 0,3 - 0,6
Воздух - 0,01 - 0,2
Вода - Остальное
АЭРИРУЕМЫЙ ЦЕМЕНТНЫЙ РАСТВОР | 1994 |
|
RU2084427C1 |
Композиция для приготовления аэрированного тампонажного раствора | 1989 |
|
SU1745893A1 |
Аэрированный тампонажный раствор | 1985 |
|
SU1416668A1 |
Тампонажный пеноцементный раствор | 1988 |
|
SU1633092A1 |
Композиция для приготовления пеноцементного тампонажного раствора | 1990 |
|
SU1802085A1 |
Ячеистобетонная смесь | 1977 |
|
SU655677A1 |
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ НЕАВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ | 1995 |
|
RU2081097C1 |
US 3563930 A, 16.02.1971 | |||
US 3963507 A, 15.07.1976 | |||
US 4871395 A, 03.10.1989. |
Авторы
Даты
2001-06-27—Публикация
1999-11-22—Подача