Способ получения расширяющейся добавки к тампонажному цементу Советский патент 1989 года по МПК C04B7/02 E21B33/138 

Изобретение относится -к производству вяжущих материалов и может быть использовано при бурении скважин.

Цель изобретения - придание цементному камню способности к расширению в горячих скважинах.

Способ включает приготовление смеси железосодержащих соединений и молотого известняка в соотношении от 1:1 до 1:2 и обжиг смеси при 1200- в течение 90-150 мин.

Введение перед обжигом в смесь железосодержащих соединений обеспечивает ускорение реакций образования ферритов кальция, в которых окись кальция находится в связанном состоянии, более полно, и надежно препятствует образованию нерасширяющегося гидрок- сида кальция.

Пример. Дробленьш известняк смешивают с металлической стружкой (железосодержащие соединения) при соотношении компонентов, мас.%: известняк 66,7j металлическая стружка 33,3. Полученную смесь обжигают при 1200 С в течение 150 мин. После охлаждения полученную добавку размалывают в лабораторной мельнице. Б тампонажный цемент вводят 3% добавки. Смесь перемешивают, затем затворяют на технической воде при водрцементном факторе 0,5. Тампонажный раствор и полученный из него цементньш камень исследуют на- линейн ую деформацию (расширение, усадку), Параллельно определяют время схватывания тампо- нажного раствора. Величину деформа- 1ЩИ определяют как до начала схватывания, так и после. Время схватыва01

ю ю

ния и величину расширения определя- .ют при температурах 80 и 94 с. Параллельно для сравнения проводят исследования с обжигом чистого извест- няка при тех же условиях и его добавкой (5-10 мас,%) в тампонажньй цемент .

Свойства тампонажной добавки приведены в табл. 1.

Тампонажньй раствор с 3%-ной добавкой обладает общим расширением 1,7% (из них 0,6% после начала схватывания) при бО - С в то время, как тампонажньй раствор с добавкой СаО (обожженного известняка) дает общее расширение в 4,2%, но оно происходит до начала схватывания цементного раствора, что не позволяет получить напряженный контакт цементного кам- ня со стенками скважины.

Аналогичные опыты проведены при различных значениях содержания компонентов в добавке, а также при температурах обжига 1000, 1100, 1200, 1300, 350°С и времени обжига 80,90, 120,150 и 170 мин.

Результаты опытов по определению оптимальных содержаний компонентов в добавке и оптимального режима их обработки приведены в табл. 2,

При соотношении кальциевых и железосодержащих соединений в добавке 1:1 (50 мас.% кальциевых и 50 железосодержащих соединений) достаточног количества ферритов кальция, определяющих расширение цементного камня, при 1100°С ни в одном случае не образуется даже при вьщержке 170 мин. Обжиг при 1200°С только с выдержкой 150 мин позволяет получить достаточное количество устойчивых соединений сферритов кальция. Следовательно, при соотношении кальциевых и железосо- .держащих соединений менее 1:1 (50- 50 мас.%) получить желаемого результата не удается.

Соотношение кальциевых и железосодержащих соединений 3:1 существенного увеличения образования соедине .НИИ кальциевых ферритов не вызывает Даже при 1300°С и вьщержке 170 мин количество ферритов кальция достигает только 91%. Практически реакция проходит полностью при . В то

же время при соотношении компонентов

2:1 (66,7-33,3 мас.%) при идентичных условиях количество ферритов кальция почти такое же - 90%. Увеличение соотношения кальциевых и железосодержащих компонентов вьппе 2:1 (66,7- 33,3 мас.%) экономически нецелесооб- раз но.

По данным табл. 2 выбраны оптимальные параметры обжига смеси, которые составили: температура обжига 1200-1300°С, время обжига 90-150 мин.

Аналогичные результаты получены при использовании в качестве железосодержащих соединений чугунной стружки, пиритовых огарков.

При температуре обжига 1200-1300 С получается добавка требуемой инертности, что подтвер ждают исследования добавки на активность методом гашения

Результаты исследования приведены в табл. 3.

Из табл. 3 следует, что добавка проявляет свои свойства только после 2 ч пребьшания в воде, т.е. после начала схватывания тампонажного раствора, что соответствует требованиям к тампонажным цементам.

Использование расширяющейся добавки к тампонажному цементу, получаемой путем обжига известняка с железосодержащими соединениями, позволяет получать расширяющуюся добавку для скважин с забойной температурой вы- . ше 75-90°С в заводских условиях при температурах обжига, характерных для стандартного обжига известняка,1200- 1300 С, повысить качество крепления и увеличить межремонтный период горячих скважин.

Формула изобретения

Способ получения расширяющейся добавки к тампонажному цементу, в клю- чающий обжиг смеси молотого известняка и добавки, отличающий- с я тем, что, с целью придания цементному камню способности к расширению в горячих скважинах, смесь обжигают при 1200-1300°С в течение 90- 150 мин, а в качестве добавки используют железосодержащие соединения при их соотношениях с известняком от 1:1 до 1:2.

Таблица 1

Таблица 3

Изобретение относится к производству вяжущих материалов и может быть использовано при бурении скважин. Цель - придание цементному камню способности к расширению в горячих скважинах. Способ включает обжиг смеси железосодержащих соединений и молотого известняка, взятых в соотношении от 1:1 до 1:2. Обжиг проводят при 1200-1300°С в течение 90-150 мин. В качестве железосодержащих соединений можно использовать железную или чугунную стружку, пиритные огарки. Для приготовления тампонажного раствора добавку вводят в цемент в количестве 3-12 мас.% и затворяют смесь при В/Ц= 0,5.2 табл.

Редак-Рвр И, Горная

Составитель Л, Бестужева

Техред л. Сердюкова Корректор М. Максимишинец

Заказ-6034/23

Тираж 591

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное