Тампонажный материал Советский патент 1984 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин. Известны тампонажные материалы, ПЦГ, ШПЦС-120, ШЦС-200, широко используемые при цементировании нефтяных и газовых скважин, однако камень из этих иатериалов обладает повышен; Ным термическим коэффициентом линейного расширения, следовательно, и большей деформативной способностью. Переменное воздействие повышенной и пониженной температур на цементную оболочку из материалов создает опасные разрывные напряжения, и как след ствие, приводит к нарушению герме-тичности затрубного пространства fij . Известен тампонажньй материал на основе вяж5Ш1его портландцемента я активной минеральной добавки, барита, шамотного песка, тонкомолотого шамота и суперпластификатора С-3 {2j. Данный тампонажный материал обладает повьшенной жаростойкостью (700-1000 с), но не обладает стойкостью к температурным колебаниям. Введение в материал одновременно Дву видов добавок шамота с различными удельными поверхностями шамотного п ка cSu. 1900 и тонкомолото-, го шамота с5дд 3JOO снижа ет усталостную прочность тампонажного камня и услсжняет технологию приготовления тампонажного материала. 3572 Целью изобретения является обеспечение устойчивости цементного камня к температурньм колебаниям при 80-250С. Указанная цель достигается тем, что таг понажный. материал, состоящий из вяжущего и молотого шамота, содержит молотый шамот, который имеет удельную поверхность 2300-2700 при следующем соотношении компонентов, (в мас.%): Вяжущее60-80 Мопотый шамот с удельной поверхностью 23002700 20-40 Добавка молотого шамота с5ид 25001200 понижает термический коэффициент линейного распирения, уменьшая тем,самьв величину внутренних напряжений, возникающих вследствие термоусталости та11шонажного камня. Шамот, измельченный до удельной поверхности 25001 200 , поБЬШ1ает теплопроводность материала, что позволяет тампонажному камню быстро HarpesaTbQH и охлаждаться при температурных колебаниях и обеспечивает устойчивость к температурньм колебаниям (таблица). Шамот - обожженная до спекания . глина плотностью 3,0-3,2 г/см. Хиьш

ТАШОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из вяжущего и молотого шамота, отличающийся тем, что, с целью обеспечения устрйчивости цементного камня к температурным колебаниям при 80-250 С, материал содержит молотый шамот с удельной поверхностью 2300-2700 см /г при следующем соотношении компонентов, мас.%: Вяжущее60-80 Молотый шамот с удельной поверхностью 23002700 см2/г20-40

цг too

0,5 1,84

80

20 0,47 1,84

X)i« ж

35 to 35 20 0,35 1,96

too

0,43 1,81

60 35

40

- 0,4 1,80

.

35 20 0,35 1,97

10

ческий состав шамота, %: 40-45 SiOj, 30-35 , 8-11 XsjО,, 0,5-1,2 CaO 2-3 MrfO. П.п.п. 10,5% (по ГОСТу 2095675).

, -

П р и м е р 1. Для приготовления

f кг таютонажного материала (опыт 5) кеобходамо смешать 600 г портландце мента и 400 г молотого шамота. Приготовленный таким образом материал затворяют водой при ,4. Данный та а1онажн раствор обладает плотностью И 1,8 г/см, растекаемостью Д в 20,5 см. Ta шoяaжный камень из данного раствора обладает следующими эйко-химическики свойствами: при постоянной температуреd f 4,4 Щ (jj tO, Ша, |ti 0,21 мд, при воздейстюю температуртлзс колебаний после циклов даг 4,2 MTa;6jj 1Ю,0 М1а; Ц| вд.Пример 2. Для приготовления t кг тамлонажного материала (опыт 8) . необходиио сме1вать 700 г портландцемента и 300 г молотого шамота. Тампонажный раствор на основе приготовленного тамяойажного материала (при В/Ц-О А) имеет плотность f l,81 г/см и растекаейосТь Д см. Тампонажнь й камень из данного раствора обладгет следуюсцими эико-меха1шчесКИМ1 свойства : при постоянной тем nepaTyped jf Ша,. Ша; ,|Л 0,38 MKt при воздействии температурных колебаний после четырех 1щкловб „г 4,4. Mna;Gj.. 11,Ь МПа; М 0,41 МП..

- Пример 3. Для приготовления

1 кг тампонажного материала (опыт 11) необходимо , смешать 800 г тампо важного цемента ШПЦС-200 с 200 г молотого шамота. ТампонажньЙ раствор на основе приготовленного тампонажного материала (при В/Ц 0,37) имеет плотность fl 1,84 г/см и растекаемость Д 21 см. Тампонажный камень из данного раствора обладает следукхцими физиюо-механическими свойствами: при постоянной температуре 5,7 Ша,бс 18,2 МПа;/и-0,04 мд 1пй1 воздействии температурных колебаний после четырех циклоб, 0 Idct 18,1 Mlai (К 0,1 мя.

Приготовленный тампонажный раствор i указанных составов (таблица) заливают в спехщальную цилиндрическую форму и помещают в специальную автоклавную установку для исследования тампонажного камня под действием те1«1ературных колебаний. Далее после испытания тампонажного камня на термоусталость и визуального осмотра, (ятределяют усталости ™ проч,ность по ОСТу 39-051-77 (таблица), Которая характеризует запас устойчивости к температурным колебаниям.

9,1

8,0

5,9

10,0

10,0

6,2

SSA 2300 см2/г 5,jA 2700 см2/г, V 3800 , 5ч. 800 ,

. °°

Примечание . Твердение в течение 24 ч при постоянной температуре

тыре цикла (по 6ч) изменения температуры : охлаждение Как видно из таблицы, добавление молотого шамота обеспечивает запас устойчивости предлагаемого тампокажного материала к циклическим температурным колебаниям, а также позволяет повысить усталостную прочность тампонажного камня, тогда как у известного тампонажного материала снижает усталостную (циклическую) прочность тампонажного кам