Дисперсно-армированный тампонажный материал для крепления скважин Советский патент 1984 года по МПК E21B33/138 

Ияобретенне относится к проичвод-ству тампонажиых материалов д.пя цементироваяня нефтя:чьгх н гаювых сквлЖИ 1 .

Известен тампонажный раствор, содержащий асбестовое минеральное волокиОз например с хризотил-асбестом,, гидросиликатам магния р и т.змпонал(-мый материал 5 содержащий портландцемент и декстрин (,дО)у 2j.

Недостатком этих материалов является их недостаточная сила сцапления со стенками сквалсины и с колонной обсадных труб вследствие низких ад- гезионных свойств цементного камня.

Наиболее близким по составу и технической сущности к предлагаемому является дисперсно-армированнь;й тампонажный материал для крепления скважин, содержащий, мае. %: портландцемент 96,5-99,5; декстрин 0,2-1,0 и минеральное волокно с хризотил-асбестом более 50% - 0,3-2,5, Нзвестньв материал имеет повьш енные ;1Дгезионные свойства по сравнению с; составами, перечисленными вьпие )|

Однако эффект увеличения сцепления цементного камня с металлом составляет 0,5 кг/см и деформативпые свойства известного материала неве1 ИКИ .

Это обусловлено тем, что минераль)юе волокно с хризотил-асбестом не имеет достаточного с- епления с пементным камнем из-за отсутствия прочных химических связей. Волокнистая часть представляет собой агрегаты (ассодиаты) фибрилл хризотил-асбеста н в силу этого не обладает высокими армирующими свойствами5 кроме того неравномерное ее распределение по объему цементной композиции предопределяет неравномерность (анизотропность) прочностных5 деформативньк и адгезионных свойств цементного камня .

Цель изобретения - улучпгание адгезионных свойств цементного камня .ЕУтем Увеличения адгезии мелсду цементным камнем и волокном, i. также .уве/шчения деформативности цементного камня.

Указанная цель достигается тем, что дисперсно--армированга)Ш тампонажН61Й материал для крепления скважин, сэдержаи1Ий портландцемент, воду и минеральное волокно с хризотил-асбесГС)-,, /юпопиителько содержит кислую co.-Fij 11-оливалеит1 О Ч) металла шт смес ЗТ1-ГХ Силе,, си:,г1икокристалпит и водорг.створимьп при с/гкдующем с : отпо пении ком :сНептов 5 мае. ч:

1 00

Портландцемент

Мит;рральное во,п()кно 0,5-5,0

с хризотил-асбестом

Кислая со,7Ь по,тиваrjEHTiioro мета,п,та или

О,1-1,0

смесь этих солей 20-30

(летикокрпсталлит

;- оде р а с т в 1Э р пм iiiii

0,01-0,5

полн:мер 100-130

RcV-Ui

1С И1 отовление i acTBOpa осугаествля;;гся Б следукяцэй ггос,:гедовательностн; гначапа осугдествлякгг активацию вяжущего с мик(:)ол 5мирующей добавкой путем их совместного помола в помольно--сме,сителы1о,й установке типа дезинтсгпатора, затем отовят 0,1-1%-ный jiacTBop на сзснова кислой соли полиня,- пптного металла, после этого в р,аствор вво,аи:тся коротксволокяистьЕ асбест ,и получен ая химически актиниг),1я сусггензия перемешивается, кпггме тоо в по,,ггучеР1чую суспензию Fi)v;);iHTc,4 водорасгворимьш полимер и инг)1;ь осуществ;;яется перемешивание, 1ослс чего механо ;им11чески активированная тампо1-:ажная смесь затворяется химмческн активированной суспеьзией.

при в заимодей(:тн}ии ионов 1Ю,,пентного металла с поверхностными rpynriaMH асбеста,, Бо,г1окна минерала, приобретают высокую сорбционную активность. Кроме того, под воздейстпием кислой среды, образующейся за (,-. гидролиза кислых са,г1еЙ5 происходит интаисиБное вымывание малоактипиых окислов (bigO, СаО) из асбеста, ггс увеличивает псзверхность минерала количество активных центров. При ввеij, в суспензию, содержащую химичксри активированный асбест полимер,н, последний связывается с поверх}1ос:п ью асбеста, образуя ггрочнуК) полимер-ми,н ралы-:ую структуру. стойку о к Ес здействию температуры и минерализованной средьк По,ц действием кислой средь; волокна асбеста расщепляются i-a э,пемектарные иголки (фибриллы) , Б рез:/лнтате чего значительно увеличивается их арм,ирутощая способность, определяемая отношетп ем (L/D), Посл чаТВорения механохимически активированной ампонажной смеси суспензий,

содержащих химически активированное асбестовое волокно, активные центры последнего взаимодействуют с Са(ОН). образуя единую и прочную органоминеральную композицию, обладающую высокими адгезионными и деформативными свойствами.

В опытах использовался асбест 5,6 и 7-го сортов (Р-5-50, П-6-30, К-6-30, 7-450 по ГОСТ 12871-67 Асбест хризотиловый).

Кислая соль металла выбирается из группы - алюминий, железо, хром, медь, цинк.

В качестве смеси кислых солей поливалентных металлов можно использовать отход расплавов титановых хлораторов (ОРТХ) со следующим средним химическим составом, мае. %: Ti 1,5-7,0; Fe 5,0-15,0; At 1,5-10,0; Na 5,0-16,0; Mg 0,5-3,0; Cr 0,2-2,0; Cl 50,0-60,0; Ca 0,2-2,0; Cu 0,2-1,5. Данный отход получают при хлорировании титановых шламов.

Водорастворимые полимеры - полиакрил амид (ПАЛ) , реагенты на основе

Мт/- / М Птг П1

полиакрилонитрила К-ч , К-У , гипан, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), крахмальный реагент (КР), силикокристаллит - микроармирующая добавка. Известны слоистые вЪлокнистые и каркасные силикокристаллиты.

Составы и свойства предлагаемого тампонажного материала приведены в табл. 1 и 2.

Анализ табл. 1 и 2 показьшает, что предлагаемый тампонажный материал при содержании компонентов в допустимых пределах и способ его приготовления позволяет значительно (на 30-90%) повысить деформативкость и адгезионные свойства цементного камня, что дает возможность повысить качество и обеспечить долговременную изоляцию пластов. Указанные составы имеют необходимые технологические свойства, отвечающие требованиям ГОСТ-1581-78 Портландцементы тампонажные.

о

U

.;

CJ Cj

и

ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННЫЙ ТАМ-ПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН, содержащий потландцемент, воду и минеральное волокно с хризотил-асбестом, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения адгезионных свойств цементного камня путем увеличения адгезии между цементным камнем и волокном, а также увеличения деформативности цементного камня, материал дополнительно содержит кислую соль поливалентного металла или смесь этих солей, силикокристаллит и водорастворимый полимер при следующем соотношении компонентов , нас. ч,: Портландцемент100 Минеральное волокно с хризотил-асбестом 0,5-5,0 Кислая соль поливалентного металла или смесь этих солей 0,1-1,0 Силикокристаллит 20-30 Водорастворимый полимер0,01-0,5 Вода100-130

(-

Cj Р Uj О

С1)

Ч

о я

о

г

а ж о,

;э j :j

,q

кЭ

кЗЩ

exЛ

a)о

у ;Q

ti;:0

ЩЧ

2О

1)CQ

и

и

а D, о кto эт

К Т

сс tc; о m

га (Л Ш S