Добавка к тампонажным цементным растворам Советский патент 1988 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к тампонаж- ным материалам, конкретно к облегчающим добавкам для тампонажных растворов, которые могут быть использова ны для приготовления облегченных тампонажных растворов, предназначен- ных для крепления обсадных колонн в скважинах с большой высотой подъема раствора в затрубном пространстве, и скважин пласты которых склонны к гидроразрыву.

Целью изобретения является создание добавки для тампонажных растворов, повьппающей их стабильность, снижающей водоотделение и увеличивающей плотность контакта камня с металлом.

В качестве добавки для тампонажных растворов применяют минерально органический порошок - отход переработки ламинарии на альгинат натрия при фильтрации альгинатных растворов

Минерально-органический порошок (МОП) представляет собой бурую рас- сыпчатую массу с запахом водоросли.

Химический состав МОП,%:

Минерапьная часть 69-72

Органичес-

кая часть,

в которой 28-31

клетчатки 18,8-19,5

камеди4,9-5,5

слизи5,0-5,3

Объемная масса МОП 200-231 кг/м плотность 1080-1990 кг/м, влажность до 3,5%, остаток на сите (сито №008) 8-10%.

Состав МОП представлен в табл,1.

МОП добавляют в тампонажные растворы в количестве 5-7 мас,%. Применение МОП в качестве добавки для тампонажных растворов позволяет увеличить стабильность раствора за счет того, что частицы порошка имеют волокнистую упругую поверхность и при перемешивании с ними цементных частиц хорошо внедряются, образуя прочное сцепление, так что проскальзывание цемейтных частиц затруднено, благодаря чему тампонажный раствор не коагулирует, остается однороднь1м, седиментационно устойчив. Прочная структура тампонажного материала обеспечивается сцеплением цементных частиц с NnTHepanbHo-органической до

. Ю

15

20

25

30

35

40

д

50

5

банкой как за счет сумкы минеральных компонентов, так и наличием органи- ческой части, в которой камедь и слизь способствуют уменьшению водо- отстоя, а наличт1е клетчатки увеличивает прочность контакта цементного камня с металлом и повьшает прочность цементного камня, При содержании 5-7 мас.% предлагаемая добавка придает наилучшие свойства тампонаж- ным растворам

П р и мер. Тампонажный материал получают из 1900 г портландцемента для холодных скважин и 100 г МОП (95 и 5 мас.%), засыпают в чашу для затворения цемента и энергично перемешивают лопаткой в течение 20-25 с до однородности тампонажной смеси,

1600 г приготовленного тампонажного материала затворяют 1120 г воды при водоцементном отношении В/Ц 0,7, Плотность полученного тампонажного раствора 1620 кг/м ,растекаемость 22 см. Часть раствора заливают в формы-балочки и оставляют при t С для твердения. Оставшийся раствор заливают в цилиндры объемом 250 см дпя определения водоотстоя, а также в станки КЦ-3 для определения времени загустева- ния, После испытания получены сле- дуюш;ие результаты: водоотстой 3,2% через 2 ч при АО С твердения, время загустевания раствора 290 мин, предел прочности камня при изгибе через 48 ч твердения при 22±2°С 1,А МПа, усилие при выдавливании цементного, камня из металлического кольца после двух суток выдержки 44 кг/см.

Состав и свойства цементных растворов и камня при других соотношениях компонентов приведены в табл,2,

Из табл,2 следует, что наиболее оптимальным количеством МОП в качестве добавки в тампонажный раствор является 5-7 мас.% при водоцементном соотношении В/Ц, равном 0,7-0,8 При добавлении МОП менее 5 мас,% увеличивается плотность тампонажного раствора и снижается юдвижность, т,е, увеличиваются гидравлические сопротивления при закачке раствора в скважину„ При добавлении МОП более 7 мас„% требуется увеличивать водо- цементное отношение, чтобы снизить плотность тампонажного раствора, но при этом увеличивается водоотстой, снижается прочность камня и плотность контакта камня с металлом, что приводит к образованию каналов и промоин в затрубном пространстве и к быстрому разрушению камня при эксплуатации скважин,

При сравнении физико-мехаьгаческих свойств тампонажного раствора с добавками МОП в количестве 5-7 мас.% и перлита фильтровального (прототип) в тех же количествах видно, что во- доотстой в 2 раза меньше при добавке МОП. Это повышает стабильность тампонажного раствора. Предел прочности камня при изгибе через 48 ч твердения при температуре испытания

27+2°С на 0,2,7-0, А Ша вытлс, чем у прототипа, а усилие выдавливания, цементного камня из металлического кольца через 2 сут на 8-11 кг/см больше, чем камня при добавлении в материал перлита. Примерно на час сокращается время загустевания тампонажного раствора.

Формула изобретения

Применение минерально-оргакическо- го порошка - отхода переработки водорослей ламинарии на альгинат натрия в качестве добавки к тампонаж- ным цементным растворам.

Таблица 1

Изобретение относится к нефте- газодобыванщей промышленности, а именно к тампонажным материалам, предназначенным для приготовления облегченных тампонажных растворов для крепления обсадных колонн в скважинах . Целью является создание добавки для тампонажных растворов, повышающей их стабильность, снижающей водоотделение и увеличивающей плотность контакта камня с металлом,, В качестве добавки применяют минерально-органический порошок (МОП) отход переработки водорослей лаьмнарии на апьгинат натрия при фильтрации аль- гинатных растворов о Применение МОП увеличивает стабильность растворов за счет волокнистой упругой поверхности частиц МОП, которые при пера- мешивании с ними цементных частиц хорошо внедряются, образуя прочное сцепление. Наличие в органической части МОП камеди и слизи уменьшает водо- отсто% а наличие клетчатки увеличивает прочность контакта цементного камня с металлом и позьш1ает прочность цементного камня, 2 табл„ se СО сд QD 00

4,063,57 28,08 3,2

3,93,6 29,95 3,0

3,93,4 30,23,5

2051850

10

2201880

2311890

Таблиц 2