Тампонажный цемент Советский патент 1991 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин, в частности к составам тампонажных материалов, применяемых при цементировании обсадных колонн.

Цель изобретения - увеличение объема цементного камня в ранние сроки твердения и уменьшение его агрессивности по отношению к буровому раствору при одновременном увеличении прочности.

Тампонажный цемент содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Портландцементный клинкер68-81

Минеральная

добавка10-20

Отход производства противоза- дирной присадки к смазочным маслам (соляной концентрации)9-12 Соляной концентрат представляет собой термически обработанные (при ЮОО-1060°С) отходы производства протквозадирной присадки к смазочным маслам, получаемые на стадии очистки осерненных фракций полимера амина или тетрамера пропилена.

Соляной концентрат марки Б имеет следующий состав, мас.%: не менее 92,0; NaCl не более 1,0; CaSO не более 8,0; , NazS03 не более 1,0; Na20 не более 0,02;

о ю

СО 42ь 00

сл

FettO не более 0,05; HaS04 не более нерастворимого в воде остатка не более рН раствора 1-5.

Компоненты отхода производства противозадирной присадки к смазочным маслам регулируют свойства тампонаж- ног о портландцемента. Так, ЫадЗО,}. в виду хорошей растворимости обеспечивает быстрое и энергичное формирование гидросульфоалюминатов кальция, сопровождающееся объемным расширением цементного раствора: NaCl, CaSO, регулируют скорость схватывания.

Более быстрое и полное формирование гидросульфоалюминатов кальция способствует повышению прочности цементного камня в период ОЗЦ. Кроме того, избыток сульфата натрия регулирует концентрацию ионов кальция при раз буривании цемента в пределах растворимости CaSO, в результате чего буровой раствор при разбуривании цементного камня не ухудшает своих технологических параметров. Соляной концентрат и минеральная добавка вводятся в состав на стадии помола ышн- кера.

Свойства тампонажного состава исследованы при различном соотношении компонентов.

Объемное расширение тампонажной суспензии определяют следующим образом: цементный раствор после трехми

Состав тампонажного цемента обеспечивает получение прочного цементного камня: предел прочности цементного камня при изгибе 4,08-4,8 МПа, при

40

нутного перемешивания заливают до метки в предварительно смазанный тон- 35 сжатии 16,0-19,8 МПа (опыты 3-8 ким слоем минерального масла стакан табл.2), прибора КЦ-5, на поддон которого положен вырезанный по внутреннему диаметру стакана кружок фильтровальной бумаги. Сверху на цементный раствор через такой же кружок фильтровальной бумаги помещают металлическую подвижную мембрану. Перемещение мембраны фиксируют укрепленным на стакане индикатором. Стакан с цементным раствором погружают в сосуд с водой. Об агрессии цементного шлама суИз приведенных в табл„3 (опыты 2,4 и 6) данных видно, что буровой раствор выдерживает агрессию измельченного цементного камня, приготовленного из тампонажного состава, технологические параметры раствора изменились незначительно.

Увеличение концентрации отхода про- 45 изводства противозадирной присадки к смазочным маслам выше указанных пределов вызывает уменьшение предела

дят по сравнению показателей глинистого прочности цементного камня при изгибе

до 3,4-3,1 МПа, при сжатии до 12,6раствора следующего состава, мас.«:

до 3,4-3,1 МПа, при сжатии до 12,6бентонит 10,0; NaOH 0,2; 0,5; 50 t2,0 МПа (составы 10 и 12), а уменьNaCl 10,0; КМЦ 1,0; вода 78,3, после контакта с измельченным ф 1 мм цементным камнем в течение 1 ч и 24 ч.

Для измерения технологических параметров бурового раствора (плотности р , условной вязкости - УВ, статического напряжения сдвига - СНС, вошение ниже заявленных пределов приводит к уменьшению расширения объема цементного камня до 0,22-0,21%, к получению сроков схватывания, не отвеча 55 ющих существующими требованиями.

Использование тампонажного цемента позволяет утилизировать отход производства противозадирной присадки, способствует улучшению качества креп1629485

-

0

доотдачи - В и рН) используют стандартные приборы и методики.

В табл.1 приведены качественные и количественные составы тампонажных ландцементов; в табл.2 - сравнительные данные физических и механических свойств тампонажных растворов; в табл.3 - свойства глинистого бурового раствора до и после контакта с цементным камнем

В качестве минеральной добавки используют шпак, известняк и кварцевый песок.

Тампонажный состав в лабораторных условиях готовят следующим образом

Пример К 810 г измельченного портландцементного клинкера добавляют 90 г соляного концентрата и 100 г известняка, все перемешивают. Срстав приготовленного цемента, мас.%: портландцементный клинкер 81,0; соляной концентрат 9,0; известняк 10,0 (опыт 6 табло 1).

Аналогично готовят составы,, которые представлены в табл.10 Как следует из табл.2 (опыты 3-8), тампонажный цемент дает расширяющийся цементный камень с увеличением объема от 0,3% до 0,43%„

Состав тампонажного цемента обеспечивает получение прочного цементного камня: предел прочности цементного камня при изгибе 4,08-4,8 МПа, при

5 сжатии 16,0-19,8 МПа (опыты 3-8 табл.2),

сжатии 16,0-19,8 МПа (опыты 3-8 табл.2),

Из приведенных в табл„3 (опыты 2,4 и 6) данных видно, что буровой раствор выдерживает агрессию измельченного цементного камня, приготовленного из тампонажного состава, технологические параметры раствора изменились незначительно.

Увеличение концентрации отхода про- изводства противозадирной присадки к смазочным маслам выше указанных пределов вызывает уменьшение предела

прочности цементного камня при изгиб

до 3,4-3,1 МПа, при сжатии до 12,6шение ниже заявленных пределов приводит к уменьшению расширения объема цементного камня до 0,22-0,21%, к получению сроков схватывания, не отвеча- ющих существующими требованиями.

Использование тампонажного цемента позволяет утилизировать отход производства противозадирной присадки, способствует улучшению качества крепления скважин, сохранить качество бурового раствора после разбуривания цементного камня.

Формула изобретения

Тампонажный цемент, включающий портландцементный клинкер, минеральную добавку и сульфатную добавку, отличающийся тем, что, с целью увеличения объема цементного камня в ранние сроки твердения и уменьшение его агрессивности по отношению к буровому раствору при одновременном увеличении прочности, он

содержит в качестве сульфатной добавки соляной концентрат - отход производства противозадирной присадки к смазочным маслам при следующем соотношении компонентов, мас.%1 Портландцементный клинкер Минеральная добавка

Соляной концентрат - отход производства противозадирной присадки к смазочным маслам

68-81 10-20

9-12

Изобретение относится к строительству скважин о Цель - увеличение объема цементного камня в ранние сро- ки твердения и уменьшение его arpec-i сивности по отношению к буровому раствору при одновременном увеличении и прочности, Цемент содержит компоненты в соотношении, мас.%: портландцементный клинкер 68-81; минеральная добавка 10-20; отход производства противо- задирной присадки к смазочным маслам (соляной концентрат) 9-12. Отход содержит сульфат натрия, а также гипс, серную кислоту и др. Цемент готовят смешением компонентов перед помолом клинкера. Цементный шлам, попадающий при разбуривании в буровой раст-ч вор практически не ухудшает его свойства. 3 табл. (Л с

Таблица 1

Таблица

Примечание. Составы 2,4.6 содержат цементный апаи на танпонажвого цемента, содержащего портландцемент,

минеральную добавку п соляной концентра мет В (составы 3-8, табл.1). Составы 3,5,7 содержат цементный слан из такпонажиого цви. слтёмвящал портландцемент, м нерааьвуп добыку в дву- водкый гипс (составы 1,2, тавл.11

ТавлицаЭ