Тампонажная смесь Советский патент 1991 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к глубокому бурению, в частности к составам для цементирования высокотемпературных скважин при наличии в разрезе агрессивных гипсо- соленосных отложений.

Цель изобретения - повышение седиментационной устойчивости тампонажного раствора повышение прочности цементного камня и предотвращение его усадки при 22-160°С.

Тампонажная смесь для цеметиропа- ния нефтяных и газовых скважин включает вяжущее и в качестве минеральной добавки - сульфоалюминатно-силикатный цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вяжущее75 96

Сульфоалюминатно

силикатный цемент4 25

Для экспериментальной проверки со ставов тампонажной смеси подготовлены 6 смесей ингредиентов (табл I) В качестве вяжущего используют тамлонажныи цемент (при необходимости допускается введение наполнителя), который смешивают с с/ль фоалюминатно-силикатным (САС) цементом в заданных соотношениях и затворяют водой При необходимости в жидкость растпорения добавляют замедлители схватывания Затво рение тампонажного раствора и определение основных его свойств производят по обще.13 вестнои методике.

САС цемент получают nyie M низкотемпературного обжига (1200 1300°С) сырье вой шихтм состоящей из износ i няка фосфогипсз и каолиновой глины L го мине ралогичесмчи состав представлен минет лями с/л ьфоал юми ня i ом (Г. ;AiSi

,о ел

-N ел

4 СО

сульфосиликатом (CsS2S), белитом (C2S) и избытком сульфата кальция (Са504изб). Минералогический состав указанного цемента регулируется значениями коэффициента насыщения (КН) и сульфосиликатного модуля (ns). Путем изменения этих параметров можно получать САС цементы с различными показателями сроков схватывания.

Применяемый в качестве добавки к там- понажному раствору САС цемент получают при ,667 и ,0, температура обжига 1250°С. Он характеризуется следующим ми- нера/югическим составом %: 9,13; C5S2S+C2S 85,60; СЗизб. 0,43; GiAF 2.40 и сроками схватывания: начало 10-20 мин, конец 25-30 мин. Набор прочности при твердении САС цемента протекает интенсивно, чему способствует наличие в его составе гидравлически активных компонентов ( и СаЗОиэб.).

В табл. 1 представлены полученные структурно-механические свойства тампо- нажной смеси с различным соотношением ингредиентов и известных составов,

П р и м е р 1. Берут тампонажный портландцемент, добавляют измельченный САС цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вяжущее96,0

САС цемент4,0

Сухую смесь затворяют пресной или минерализованной водой при ,5. Режим испытания следующий: , атм. Растекаемость тампонажного раствора составляет 21 см, плотность 1800 кг/м3, водо- отстойО,9%, что примерно в 15 раз меньше, чем у известной смеси. Прочность цементного камня через 48 ч твердения образцов составляет; при изгибе 6,0 МПа, при сжатии 12,3 МПа. Образцы не дали усадку.

П р и м е р 2. Тампонажная смесь, содержащая мас.%:

Вяжущее90,0

САС цемент10,0

Приготовление и испытание тампонажного раствора производят описанным способом. ,45, Т 120°С, Р-30 МПа, растекаемость 21 см, плотность 1790 кг/м , водоотстой 0,4%. Прочность затвердевающего камня через 48 ч составляет: при изгибе 10,7 МПа, при сжатии 16,0 МПа, что в 2,5 раза выше, чем у известной смеси. Камень безусадочный.

Данные табл. 1 показывают, что тампонажный раствор на основе тампонажной смеси обеспечивает резкое снижение водо- отстоя и повышение прочности цементного камня, который характеризуется отсутствием усадочных деформаций.

При содержании 3,0% САС цемента в составе тампонажного раствора обеспечивается положительный эффект по части снижения водоотстоя и повышения прочности

цементного камня. Однако такого количества САС цемента недостаточно для компенсации его усадки.

Увеличение содержания САС цемента свыше 25% (30%) также благоприятно ска0 зывается на росте прочности цементного камня и снижении водоотстоя. Однако вследствие бурной кристаллизации гидросульфо- алюминатов кальция (особенно трехсульфатной формы) происходит интенсивное расширение,

5 темп и сила которого превосходит таковые набора прочности цементного камня, в результате чего он растрескивается.

Тампонажный раствор на основе тампонажной смеси может применяться для це0 монтирования глубоких скважин.

В табл. 2 представлены результаты по определению сроков схватывания тампонажного раствора.

Определяют сроки схватывания тампо5 нажного раствора, содержащего наибольшее количество САС цемента (25%). К этому составу добавляют известные реагенты-замедлители схватывания в количестве 0,05- 0,1 % от массы сухой смеси,

0 Как видно из табл. 2 начало схватывания тампонажного раствора, содержащего САС цемент, незначительно сокращается.

Использование данной тампонажной смеси позволяет обеспечить длительный

5 срок службы скважин вследствие высокой прочности, термо- и солестойкости цементного камня, а также отказаться от дорогостоящих ремонтно-изоляционных работ по наращиванию цементного кольца и повтор0 ной герметизации мест перетоков за счет отсутствия усадки, водоотстоя и увеличения в объеме цементного камня.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 5 Тампонажная смесь для цементирования нефтяных и газовых скважин, включающая вяжущее и минеральную добавку, отличающаяся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости тампонаж- 0 ного раствора, повышения прочности цементного камня и предотвращения его усадки при температуре 22-160°С, в качестве минеральной добавки она содержит сульфоалюминат- но-силикатный цемент при следующем 5 соотношении компонентов, мас.%;

Вяжущее75-96

Сульфоалюминатносиликатный цемент4-25

Известный

УпЩ+барит

(1:1) + ВРП-31 100

0,1

160

60

20

2400 14

4,4

6,0

Усадка

Изобретение относится к области глубокого бурения. Цель изобретения - повышение седиментационной устойчивости там- понажного раствора, повышение прочно сти цементного камня и предотвращение его усадки при температуре от 22 до160°С. Тампонажная смесь для цементирования нефтяных и газовых скважин включает вя жущее и в качестве минеральной добавки сульфоэлюминатно-силикатный цемент (САСЦ) при следующем соотношении компонентов, мас.%: вяжущее 75-96; САСЦ 4-25. САСЦ получают путем низкотемпературной

Контрольный

2 Тамионажный портландцемент

100

Предлзгае- мый

70

0,5

22

I атм 21

1800 2,8 5,0 10,0

О сл

-С.

ел л со

30

0,35 160

60

19

1780 0,1 7,2 14,0

Трещины

Таблица2