Тампонажная смесь Советский патент 1985 года по МПК E21B33/138 

оэ

СдЭ СО М СО . 1 - . Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к цементированию. Известны тампонажные смеси, соде жащие кремнеземистые компоненты в тонкодисперсной форме - диатомит трепел, опока, :пьшевая зола, получающиесй при сжигании форсуночного твердого топлива - каменного угля, торфа, горючих сЛанцев ij . Недостатком данных смесей являе ся низкая прочность, полученного на их основе цементного камня. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является тампонажная смесь с облегчающими до бавками из промышленных отходов, {которая содержит, мае, %: Портландцемент Пылевая топливная Саморассыпаю- 1ЦИЙСЯ шлак производства феррохрома Твердение тампонажного камня из этой смеси происходит при повышенной температуре (50 - 2j . Недостатком известной тампонаж- ной смеси является повыщенная темпе ратура твердения камня, что позволяет использовать ее только в условиях горячих скважин, т.е. при температуре .не ниже 50-С. В условиях же холодных скважин известная тампонажНая смесь имеет низкие проч ностные показатели. Кроме того, известной смеси присуще незначительное уменьшение плотности раствора в виду малого до 50% содержания отходов производства облегчающих добавок. Известен способ приготовления тампонажного раствора по ГОСТ 1581путем смешивания тампонажнои смеси с жидкостью затворения в сферическо чашке и перемешивания полученного раствора в течение 3 мин вручную с момента вливания воды. Недостатком способа является незначительная гомогенизация раствора что ведет к неполной гидратации вяжущих компонентов и незначительной ранней прочности камня. Цель изобретения - повьш1ение про ности цементного камня, а также сни жение плотности и улучшение реоло- 79 гических характеристик раствора на основе известной тампонажнои смеси в температурных условиях холодных скважин. Указанная цель достигается тем, что тампонажная смесь, состоящая из портландцемента, пьшевидной топливной золы и саморассыпающегося шлака феррохромового производства, содержит эти компоненты в следующих количествах, мае. %: Портландцемент 10-50 Пылевая топливная зола25-40 .Саморассыпаю- щийся щлак . феррохромо- вого производства . 25-50 Пылевая топливная зола, входящая в состав предлагаемой тампонажнои смеси - тонкодисперсный порошок, образуется при сжигании каменного Угля Карагандинского бассейна, и является производственным от содом. Зола может быть отнесена « сверхкислым золам- и характеризуется следующим химическим составом, %: SiO 55, ,7, А,58, СаО 3,64, MgO 1 ,44, SOj 2,52, .п.п.п. 6,12. Плотность золы 2,6 - 2,3 г/см. . Саморассыпающийся шлак - промьш- ленный отход Актюбинского завода ферросплава производства рафинированного флюсового феррохрома, также тонкодисперсный порошок. Минералогический состав саморассыпающегося шлака характеризуется высоким содержанием (до 85%) двухкальциевого силиката, причем на 65-80% последний представлен в виде малоактивной у-модификации и до 5% в . Плотность шлака 2,76 г/см . Химический состав, мас.%: СаО 50,5, ,р , Д 26,6, СГ20 5,2, п.п.п. 1,26, Данные отходы производств содержат в своем составе фазы, способные реагировать с водой, образуя гидратные соединения, нерастворимые в воде, образующие камень с.практически низкой прочностью. Дезинтеграторный способ приготовления тампонажнои смеси заключается в следующем. После затворения тампонажный аствор обрабатывается в дезинтерграторе при режимах, обеспечивающих 3П окружную скорость частиц 35 140 м/с Такая механическая обработка раствора из тампонажной смеси ведет к значительному повышению гидрата- ционной активности шлака и золы, В результате чего образуется дополнительное количество новообразований повьипающих прочность тампонажного камця. Использование дезинтегратор- ной технологии приготовления смеси позволяет значительно улучшить реологические характеристики тампонажного раствора. Исходные компоненты: цемент Новотроицкого завода, пылевая зола и саморассыпаювдийся шлак производства феррохрома, водоцементное отношение nocTOHjiHoe .и равно 0,55, вода затворенная водопроводная. П р и ме р. Берут 2,0 кг порт- лендцемента, 4,0 кг золы, 4,0 кг саморассыпающегося шлака и перемешивают. Из смеси приготавливают раст вор (согласно ГОСТ 1581-78) и затем обрабатывают в дезинтеграторе при числе оборотов п 9000 об/мин, что обеспечивает окружную скорость части 105 м/с. Из обработанного раствора формуют образць1-баночки размером см и ставят на двухсуточное . хранение при 22t2 С в водную среду. В таблице даны результаты исследований прочности тампонажных смесей входящих в предельные значения и выходящих за них. Введение в смесь 50-90% отходов производств в виде золы и саморассыпающегося щлака позволяет значитель но снизить плотность тампонажного раствора до 1,54 г/см , Тампонажная смесь ( см. таблицу,, имеет соответствующую плотность (l ,65 - 1,54)г/см что соответствует ТУ-21-20-36-78. Смеси 1 - 4 не входят в облегченные тампонажные смеси ТУ-21-20-36-78, так как плотность этой смеси равна 1,70 г/см Использование дезинтеграторной обработки растворов, полученных из тампонажных смесей позволяет значительно улучшить его реологические свойства. Согласно ТУ-21-20-36-78 раствор облегченной тампонажной смеси должен иметь растекаемость не менее 18,0 см. Тампонажные смеси 35 - 39 по своим реологическим характеристикам.не соответствует ТУ-21-20-2 36-78, после обработки раствор.а растекаемость его равна 15,0 см, т.е. ниже допус-. имого значения. Дезинтеграторная обработка, обеспечивающая окружную скорость частиц раствора от 35 до 140 м/с, ведет к активной гомогенизации и активизации составляющих компонентов, значительно повьшгает гидратационную активность шлака и золы. В результате этого обра;зуется дополнительное количество новообразований, повьшающих прочность цементного камня. Прочностные показатели камней, полученных из обработанных растворов тампонажных смесей, увеличиваются, так, например, для смесей 25 -: 29 увеличение достигает пяти раз. Причем наибольшее увеличение прочности, наилучшая реология раствора по сравнению с образцами, полученными без применения дезинтеграторной обработки, наблюдается при определенном режиме-обработки, а именно 35 - 140 м/с окружной- скорости частиц.. После обработки раствора в режимах, обеспечивающих окружную скорость частиц -30 м/с и 145 м/с, происходит значительное сиижение его растекаемости до значений, которые не соответствуют ТУ-21-20-36-78, т.е. снижается ниже 18,0 см. Таким образом, предлагаемая тампонажная смесь и способ ее приготовления позволяют значительно повысить реологические характеристики раствора и прочность камня на его основе. Предлагаемая тампонажиая смесь высокоэконоьдачна, так как значительно сокращает затраты цемента за счет введения в смесь до 90% отходов . производств, не требующих предварительной обработки.

о ел о Ш CNl CNП

-го

г

СО

(N СМ

ГО

ГО

со

ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ, состоя- , щая из портландцемента, пылевидной топливной золы и саморассыпающегося шлака феррохромового производства, отличающаяся тем, что, с целью повыщения прочности цементного камня, а также улучшения реологических характеристик и уменьшения плотности тампонажного раствора на ее основе в температурных условиях холодных скважин, она содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас.% Портландцемент 10-50 Пылевидная . . . топливная зола25-40 Саморассыпающийся шлак феррохромового производства 25-50

о

о - - - N см СМ cs

in

1Л 00

оо

о

О ,

го

.со

о

о

ГО

го

о

о 1о -аЧГ

vO

с

3

О - - СМСМСМ

о г

о

о

о

о оо

о

о

о

«%

к

«

k

fl4

м 1

г

оо

00

оо

00

о

о зо -

1Л го

1Г1

1П го

1О

ю

4t ГОго.

го

ю

ю

1Л со

ш m

ю.

о

о

сэ

го

го

го

о

о

о

о

о

о

о

о

го

С4

го

го

М

Сх

го

г см

-

го

о см

ю см

см см

о -

см

fM

ГЧГч|

vO

r oo

m

N

I-

О vO

in

-n

(

CvJО

tN

- o

in

00 rn (M

T

in

tN

0