Способ приготовления облегченного тампонажного раствора Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению, в частности к способам приготовления облегченных тампонажных растворов для крепления скважин, и предназначено для использования в геологоразведочной, неф- те- и газодобывающёй отраслях при цементировании скважин.

Цель изобретения - снижение плотности тампонажного раствора и уменьшение энергетических затрат на приготовление силиката натрия.

Способ приготовления облегченного тампонажного раствора включает смешение портландцемента с силикатным материалом, смешанным с водой, причем редва- рительно готовят силикатный матер ал посредством нагревания воды и гидре ксида натрия до 80-85°С и смешения их с кремнезем содержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при массовсм соотношении соответственно (1,3-1,6):(0,3-0,4):(0,8-1,2), а после окончания реакции взаимодействия полученный состав смешивают с водой, портландцементом и кремнеземсодержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент40,21-55,34

Кремнеземсодержащий пылевидный отход производства алюминиевых сплавов11,07-26,14

Гидроксид натрия0,28-0,39

ВодаОстальное

Кремнеземсодержащий пылевидный отход производства алюминиевых сплавов улавливается электрофильтрами. Он имеет следующий химический состав,%: ЗЮз 95; Si С 2,3; СаО 0,8; Рв20з 0,6; К20 + №0 0,9; 0,2; вода остальное.

При приготовлении тампонажного раствора по предлагаемому способу достигается активация цементно-водной системы за счет образования силиката натрия вследствие химической реакции между гидро- ксидом натрия и тонкодисперсным кремнеземом. Вследствие того, что реакция является экзотермической, выделяется тепловая энергия, еще более активизирующая систему.

Для получения силиката натрия в настоящее время в промышленности сплавляют кварцевый песок (Si02) и гидроксид натрия (NaOH) при 1400-1500°С. Такой продукт в воде при комнатной температуре нерастворим. Для возможности использования в различных водных системах данный продукт помещают в автоклавы и под давлением 0,6-1,0 МПа и при 120-125°С обрабатывают острым водяным паром до получения водного раствора силиката натрия плотностью 1480-1520 кг/м3, называ- .емого жидким стеклом. Только такой водный раствор силиката натрия может использоваться для различных водных систем, в том числе и для ввода в тампонажные растворы.

Пример. Для получения облегченного тампонажного раствора по предлагаемому способу взяты пробы тампонажного портландцемента, тонкодисперсный кремнезем - отход производства алюминиевого завода и гидроксид натрия. Одновременно

для сопоставления технологических свойств взяты тот же цемент, а в качестве добавки - силикат натрия в виде жидкого стекла заводского изготовления и хлорид кальция.

Приготовление тампонажных растворов по предлагаемому способу осуществляют в следующем порядке. Вначале смешивают воду с гидроксидом натрия и нагревают их до 80-85°С, после чего, поме0 шивая лопаткой, добавляют Кремнеземсодержащий пылевидный отход производства алюминиевых сплавов. При этом массовые соотношения компонентов следующие: во: да : гидроксид натрия : кремнеземсодержа5 щий пылевидный отход (1,3-1,6): (0,3-0,4): (0,8-1,2).

Смешиваемые вещества вступают в химическую реакцию с образованием силиката натрия. Вследствие того, что данная

0 реакция идет с выделением тепла, температура смеси возрастает до 105-110°С.

Затем полученную смесь смешивают с водой затворения, портландцементом и тонкодисперсным кремнеземом и изме5 ряют свойства образовавшегося облегченного тампонажного раствора и формирующегося камня в соответствии с требованиями ГОСТ.

Результаты проведенных работ пред0 ставлены в табл.1. В этой же таблице приведены данные сопоставительных экспериментов с тампонажными растворами, приготовленными из портландцемента, силиката натрия заводского изготовления,

5 хлорида кальция и воды.

Граничные значения содержания компонентов в тампонажном растворе, приготовленном по предлагаемому способу, выбраны исходя из того, что при содержа0 нии компонентов за указанными пределами ухудшаются физико-механические или технологические свойства раствора и камня, а также не достигаются цели изобретения. Например, при содержании портланд-.

5 цемента менее 40,21 мас.% прочность цементного камня меньше, чем допускаемая по стандарту, при содержании портландцемента более 55,34 мас.% плотность больше, чем определено ГОСТ для облегченных там0 понажных растворов.

Свойства облегченных тампонажных растворов и цементного камня на их основе при граничных значениях выполнения предлагаемого способа представлены в

5 табл.2.

Известный облегченный тампонажный раствор имеет более высокие значения плотности минимальная 1550 кг/м против 1380 кг/м у предлагаемого, а проницаемость камня на его основе значительно выше - 1,35 мкм2 против 0,21 мкм2 у предлагаемого.

В приготавливаемом по предлагаемому способу облегченном тампонажном растворе достигается более низкая плотность, снижается проницаемость камня, уменьшаются энергетические затраты на получение силиката натрия.

Низкая плотность тампонажного раствора позволяет использовать его в тех случаях, когда необходимо уменьшить опасность поглощений и гидроразрывов годных пород при цементировании скважин. Уменьшение проницаемости цементного камня приводит к увеличению его герметизирующей способности, снижает разрушающее воздействие на него агрессивных пластовых сред.

Формула изобретения Способ приготовления облегченного тзмпонажного раствора, включающий смешение портландцемента с силикатным материалом, смешанным с водой, отличаю0

5

0

5

щ и и с я тем, что, с целью снижения плотности тампонажного раствора при одновременном уменьшении энергетических затрат на приготовление силикатного материала, предварительно готовят силикатный материал посредством нагрева до 80-95°С смеси воды, гидроксида натрия и кремнеземсо- держащего пылевидного отхода производства алюминиевых сплавов при массовом соотношении соответственно (1,3:1,6): (0,3- 0,4) : (0,8-1,2), а после окончания реакции взаимодействия полученный состав смешивают с водой, портландцементом и кремне- земсодержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент40,21-55,34

Кремнеземсодержащий

пылевидный отход производства алюминиевых

сплавов11,07-26,14

Гидроксид натрия0,28-0,39

ВодаОстальное

1.§-§-Ј -2-В-5„1-

Изобретение относится к бурению, в частности к способам приготовления облег- ченныхтампонажных растворов для крепления скважин в геологоразведочной, нефте- и газодобывающих отраслях при цементировании скважин. Цель изобретен-ия - снижение плотности тампонажного раствора и уменьшение энергетических затрат на приготовление силиката натрия. Способ приготовления облегченного тампонажного раствора вкл ючаетсмешение портландцемента с силикатным материалом, смешанным с водой, причем предварительно готовят силикатный материал посредством нагревания воды и гидроксида натрия до 80-85°С и смешения их с кремнеземсодержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при их массовом соотношении соответственно (1,3-1,6):(0,3- -0,4):(0,8-1,2), а после окончания реакции взаимодействия полученный состав смешивают с водой, портландцементом и кремнеземсодержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 40,21-55,34, крем- неземсодержащий пылевидный отход производства алюминиевых сплавов 11,07-26,14, гидроксид натрия 0,28-0,39, вода - остальное. Приготовленный по данному способу тампонажный раствор имеет по сравнению с известными следующие преимущества: меньшие значения плотности и проницаемости, сокращение энергетических затрат. Эти свойства тампонажного раствора позволяют повысить качество крепления скважин. 2 табл. сл с Ы ю 00 Ь vl

ГН - гидроксид натрия, СН - силикат натрия, ХК - хлорид кальция, t 22 С, Р - 0,1 МПа.

При нагреве волы до 80°С

Т а б л и