Тампонажный раствор Советский патент 1985 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к тампонаж ным растворам и может быть использо вано в нефтегазодобьшающей промышле ности при цементировании нефтяных и газовых скважин в условиях сульфатн и сероводородной агрессии. Известны тампонажные растворы, в состав которых входят портландцемен ный клинкер и комплексные добавки хромата калия и солей магния Cl2. Известны также тампонажные растворы, содержащие портландцементный клинкер и интибирующую химическую добавку, в составе которой имеются |анионы 21. Недостаткой этих тампонажных раст воров является недостаточная стойкость цементного камня на их основе к сульфатной и сероводородной агрессии. Наиболее близким по составу и тех нической сущности к изобретению является тампонажньш раствор на основе портландцементного клинкера (8590 мас.%), ингибирующей добавки (обожженного магнезита 10-15 мас.%) и жидкости затворения З. Известный тампонажньй раствор характеризуется высоким коэффициентом линейного расширения цементного тести при высокой прочности цементного камня. Основное расширение происходит в период пластического твердения и вследствие этого не создает деструктивных напряжений в теле цементного камня. Высокая прочность цементного камня связана с гидратацией окиси магния, получаемой из магнезита обжигом при 700-900 С. Вследствие низкой температуры обжига оксид магния является гидратационно активным. Недостатком известного раствора является низкая стойкость цементного камня к сульфатной и сероводородной агрессии. Цель изобретения повышение коррозионной стойкости цементного камня к сульфатной и сероводородной агрессии . Поставленная цель достигается тем, что тампонажный раствор, содержащий портланддементный клинкер, ингибирующую добавку и жидкость затворения, в .качестве жидкости затворения содержит 5-10%-ный водвьйраствор MgSO при следукщем соотношении компонентов, мас.%: Портландцементный клинкер56,0-63,0 Ингибирующая добавка 6,0-И,О 5-10%-ньш водный раствор MgSO 31,0-33,0, при этом Ингибирующая добавка содержит модифицированные серой окерманит Ca MgSijOtS, мервинит Ca, и белит CajSiOjS, а также сульфид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: Окерманит Ca-iMgSijO S 12,6-60,9 Мервинит CajMgSijOiiS 12,3-58,7 Белит Ca- SiOjS 15,9-16,6 Сульфид кальция CaS9,2-12,8 Ингибирующую добавку получают по низкотемпературной солевой технологии обжигом при 1000 - 1150 С в восстановительной среде углерода. В качестве активатора минералообра13ования используется FeS2 или MgSO. Ингибирующая добавка характеризуется высоким содержанием окерманита и мервинита, в кристаллической решетке которых часть атомов кислорода изоморфно замещена на атомы серы. Присутствие ионов серы в кристаллической решетке синтезированных минералов в сочетании с высоким содержанием позволяет повысить устойчивость минералов к сероводородной коррозии. Гидратационная активность окерманита и мервинита ниже активности алита и белита портландцементного клинкера, поэтому их гидратация происходит в паровом пространстве цементного камня. При гидратации окерманита и мервинита образуются гидросиликаты типа СгСН,Мз82Н2, CgSjHj , которые, откладьшаясь в порах цементного камня, оказывают кольматирующее воздействие и уплотняют цементный камень, Белит, модифицированный серой, сульфид кальция (CaS) также обладают низкой гидратационной активностью, но, имея более высокую стойкость к воздействию сероводорода, усиливают кольматирующий эффект ингибирующей добавки. Приведенный фазовый состав и соотношение минералов в ингибирующей добавке определяют новое свойство цементного камня на основе портландцементного клинкера и ингиоирующей добавки,.- высокую коррозионную стойкость при сероводородной агрессии. В табл. 1иЗ приведены составы сырьевых смесей и фазовый состав спеков. Химический состав исходных компонентов для сырьевых смесей приве в табл.2. После совместного помода компонентов, приготовленные смеси брике руют и подвергают обжигу при 11001150 С с изотермической вьщержкой 2ч, В результате обжига из каждой смеси получают спеки с различным с держанием синтезируемых минералов окерманита, мервинита модифициров ньк серой. Методами оптического и рентгено фазового анализов определен минера логический состав спеков, который приведен в табл.3. В табл.4 приведены исследованные составы. Использование 10%-ных водных растворов MgSO в качестве жидкост затворения повышает гидратационную активность минералов ингибирукнцей до бавки и способствует увеличению коррозионной стойкости цементного камня. Пример. Берут 560 г пор ландцементного клинкера и 110 г |Ингкбирукш 1ей добавки, например С, , имеющей состав, указанный в табл. После совместного помола указанных компонентов смесь затворяют 330 г 10%-ного водного раствора MgSO. Затем определяют основные технологические свойства раствора и готовят образцы для определения физико-механических свойств цементного камня и его коррозионной стойкости. Приготовление других составов осуществляется таким же образом и отличается лишь содержанием компонентов. Результаты испытания приведены в табл.5. Образцы выдерживаются в 10%-ном растворе MgSO и среде, содержащей 400 см/дм HjS при 22°С. Тампонажный раствор имеет следующие основные технологические свойства: растекаемость не менее 18 см, начало схватывания не ранее 2 ч, конец схватывания не позднее 8ч. Как видно из приведенных данных, тампонажный раствор обладает необходимыми технологическими свойствами, а цементный камень на его основе имеет высокую коррозионную стойкость к сульфатной и сероводородной агрессии, что дает возможность использовать цементы на основе портландцементного клинкера для цементирования нефтяных и газовых скважин при высокой минерализации пластовой воды ионами Mg, , НгЗ.

ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР, содержащий портландцементный клинкер, ингибирующую добавку и жидкость затворения, о тличающийся тем, что, с целью повьшения коррозионной стойкости цементного камня с к сульфатной и сероводородной агрессии, он содержит в качестве жидкости затворения 5-10%-ньй водный раствор MgSO при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцементный клинкер56,0-63,0 Ингибирующая добавка 6,0-11,0 5-10%-ный водный раствор MgSO 31,0-33,0 при этом Ингибирующая добавка содержит модифицированные серой окерманит i , мервинит Ca-MgSijOyS и белит Caj SiOjS, а также сульфид сл кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: CZ Окерманит Са2М§8120б5 12,6-60,9 Мервинит CajMgSijO S 12,3-58,7 Белит Ca SiOjS 15,9-16,6 4 Сульфид кальция CaS 9,2-12,8 СХ) ел

Таблица 1

6,34 1,24 0,60 49,22 0,99 52,35 12,ЗЗ 4,66 10,20 3,00 не менее 98% основного продукта

не менее 97% основного продукта

не менее 90% основного продукта

ческии

60,90

12,30

16,60 Портландцементный клинКер Ингибирующая добавка 10%-ный водный раствор MgSO, 33 33 33

Таблица 2

0,1

0,32

. 73 12,71 4,08 0,5

Таблица 3

12,6 58,7

9,20 12,80 15,90

Таблица 4 59 59 59 63 63 С, С 2 Cj С С 32 32 32 31 31

Таблица 5

Известный

Продолжение табл. 5