Тампонажный материал Советский патент 1991 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при применении термических методов повышения нефтеотдачи пластов

Цель изобретения - повышение термостойкости и снижение проницаемости тампонажного камня при циклическом нагреве до 400°С при одновременном повышении его сцепления с обсадными трубами.

Тампонажный материал содержит компоненты в соотношении, мае %:

Тампонажный портландцемент 55-77 Кварцевый песок20-35

Шлак синтетический извест- коео-глиноземистый3-10

Шлак синтетический известково-глино- земистый является отходом при рафинировании стали и имеет следующий химический состав, мас.% 7-10. А120з 35-37, СаО 40, МдО 8; FeO 5, S 0,7; примеси - до 1.3

Добавка синтетического известково глиноземистого шлака способе i вует формированию минералов гидрогранатного типа наиболее устойчивых при 350-4 Синтез указанных минералов возможен в том случае если модуль основности вяжеадуго материала составляет

.. СаО Мо ST02

- 1 15

МО

м2 .«8дуль активности равен

-0.1.

Тампонажный материал при содержании в нем синтетического извесгково-глиноземи стого шлака в указанном количестве обладает именно такими параметрами Кроме того, образование минералов гидрогр Чнажого типа сопровождается сокращением геле- видных пор что снижает проницаемость тампонажного камня.

При циклических прогревах на протяже нии 0 циклов тампонажный камень ит тамсл

с

о

2 g

о

понажного материала обладает стабильными физико-механическими свойствами. Кроме того, при введении в тампонажный материал добавки синтетического известко- во-глиноземистого шлака в контактном слое тампонажного камня с железосодержащими минералами обсадных труб происходит химическое взаимодействие однокальцие- вого двухалюмината с окислами железа. В результате хемосорбции указанного мине- рала на поверхности металла (стали) образуется гидроалюмоферрит кальция, что является причиной увеличения силы сцепления камня с поверхностью металла (обсадной трубы), что в конечном счете. определяет величину адгезии.

На протяжении всего температурного диапазона 20-300°С тампонажный камень имеет высокие адгезионные показатели.

В табл. 1 даны свойства раствора и там- понажного камня.

П р и м е р 1. Для приготовления 1 кг тампонажного материала необходимо 700 г тампонажного портландцемента, 250 г кварцевого песка и 50 г шлака синтетиче- ского известково-глиноземистого. Вначале осуществляют совместный помол шлака и песка. Затем 300 г полученной шлакопесча- ной смеси смешивают с 700 г тампонажного портландцемента. Затем к полученным 1000 г материала добавляют 420 мл воды. Приготовленный тампонажный раствор заливают в формочки для формирования стандартных образцов тампонажного камня. Полученный тампонажный камень обладает следующими свойствами:

Прочность, МПа, через 24 ч при 22 ± 2°С:

изгиб1,3

сжатие1,8

после 1-го цикла теплового воздействия:

изгиб10,6

сжатие316

после 10-го цикла теплового воздейст- вия:

изгиб11,3

сжатие,34,5

15 2

Проницаемость К х Ю- , м , при теп

ловом воздействии:

После 1-го цикла0,04

после 10-го цикла0,03.

П р и м е р 2. Для приготовления 1 кг тампонажного материала необходимо 650 г тампонажного портландцемента, 270 г кварцевого песка и 80 г шлака синтетического известково-глиноземистого. Вначале осуществляют совместный помол шлака и песка. Затем 350 г полученной шлакопесча

5 0 5

0

5

0

5

ной смеси смешивают с 650 г тампонажного портландцемента. Затем к полученным 1000 г материала добавляют 420 мл воды. Приготовленный тампонажный раствор заливают в формочки для формирования стандартных образцов тампонажного камня. Полученный тампонажный камень обладает следующими свойствами:

Прочность, МПа, через 24 ч при 22t ± 2°С:

изгиб1,4

сжатие2,0

После 1-го цикла теплового воздействия изгиб11,0

сжатие32,0

После 10-го цикла теплового воздействия

изгиб11.40

сжатие36,7

Проницаемость К х , при тепловом воздействии:

после 1-го цикла0,01

после 10-го цикла0,02

П р и м е р 3. Для приготовления 1 кг тампонажного материала необходимо 550 г тампонажного портландцемента, 350 г кварцевого песка и 100 г шлака синтетического известково-глиноземистого. Вначале осуществляют совместный помол шлака и песка. Затем 450 г полученной шлакопесча- ной смеси смешивают с 550 г тампонажного портландцемента. Затем к полученным 1000 г добавляют 450 мл воды. Приготовленный тампонажный раствор заливают в формочки для формирования стандартных образцов тампонажного камня. Полученный тампонажный камень обладает следующими свойствами:

Прочность, МПа, через 24 ч при 22t ± 2°С:

изгиб1,5

сжатие2,1

после 1-го цикла теплового воздействия:

изгиб11,2

сжатие34,1

после 10-го цикла теплового воздействия

изгиб11.8

сжатие38,2

Проницаемость, К х . м2, при тепловом воздействии:

после 1-го цикла0,02

после 10-го цикла0,01

Применение запредельных значений предлагаемого тампонажного материала меняет величину модуля основности и модуля активности, вследствие чего нарушаются условия синтезирования гидрогранатов и

ухудшаются физико-механические свойства камня.

В табл. 2 представлены результаты испытаний тампонажного камня на сцепление со сталью (методом на отрыв).

Как видно из табл.2, сила сцепления тампонажного камня при введении извест- ково-глиноземистого шлака увеличивается более чем на 40%.

Использование предлагаемого тампонажного материала позволяет повысить герметичность затрубного пространства скважины в процессе термического воздействия на пласт и сократить число ремонтов в процессе эксплуатации.

0

5

Формула изобретения Тампонажный материал, включающий тампонажный портландцемент, кварцевый песок и шлак, отличающийся тем, что, с целью обеспечения термостойкости и снижения проницаемости тампонажного камня при циклическом нагреве до 400°С при одновременном повышении его сцепления с обсадными трубами, он в качестве шлака содержит шлак синтетический известково- глиноэемистый при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Тампонажный портландцемент 55-77 Кварцевый песок20-35

Шлак синтетический извест- ково-глиноземистый3-10

Таблица I

Изобретение относится к бурению и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Цель - обеспечение термостойкости и снижение проницаемости тампонажного камня при циклическом нагреве до 400°С при одновременном повышении его сцепления с обсадными трубами Тампонажный материал содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: тампонажный портландцемент 55-77; кварцевый песок 20- 35, шлак синтетический известково-глиноземи- стый 3-10. Последний является отходом при рафинировании стали. Добавка известково- глиноземистого шлака способствует формированию минералов гидрогранатного типа наиболее устойчивых при 350 410°С При приготовлении тампонажного материала вначале осуществляют совместный помол песка и шлака, затем добавляют воду и тща тельно перемешивают 2 табл

11,31,810,631,60,04

21,42,011,032,00,0

31,52,111,234,10,02

41,11,68,817,91,34

Продолжение табл.1