Тампонажный цемент Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к цементированию скважин и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известен расширяющийся тампонаж- ный цемент, получаемый путем смешения молотой негашеной извести с портландцементом.

Недостаток такого расширяющегося тампонажного цемента - трудность его практического применения.

Наиболее близким к изобретению является тампонажный цемент, содержащий портландцементный клинкер, минеральную добавку и гипс.

Однако известный тампонажный цемент характеризуется низкой величиной эф- фективн ого расширения при низких температурах (до 50°С).

Цель изобретения - улучшение качества цемента за счет повышения величины эффективного расширения при температурах до 50°С.

Поставленная цель достигается тем, что тампонажный цемент, включающий портландцементный клинкер, гипс и минеральную добавку, в качестве портландцементного клинкера содержит клинкер с параметрами:

Силикатный модуль 3,0-3,5 Глиноземный модуль 5,0-7,0 Коэффициент насыщения0,88-0,9 при этом портландцементный клинкер, гипс и минеральную добавку берут в соотношении, мае %:

Портландцементный клинкер.80,0-90,0

Гипс3,0-5,0

Минеральная добавка 5,0-15,0

Пример. Для получения тампонажного цемента берут портландцементный клинкер, характеризующийся следующими параметрами:

Силикатный модуль 3.0-3,5 Глиноземный модуль 5,0-7,0 Коэффициент насыщения0,88-0,92 в количестве 80-90 мае.%, а также гипс (3,0- 5,0 мас.%) и минеральную добавку, например глиеж, в количестве 5,0-15,0 мас.% Данные компоненты размалывают в шаросл

с

4 СЛ

ГО

ю

00

вой мельнице до удельной поверхности 2800-3000 см2/г.

Расчет сырьевой смеси для получения клинкера с вышеуказанными параметрами производят по известным методикам.

Из полученного тэмпонажного цемента приготавливают тампонажные растворы с водоцемёнтным фактором, равным 0,5.

Согласно действующих методик определяют сроки схватывания цементного раствора, эффективное расширение цементного камня (после начала схватывания при 22°С).

Результаты экспериментов сведены в табл.1. Как видно из табл. 1, тампонажный цемент с низкими величинами глиноземного и силикатного модулей (прим. 19, 20, 21) обладает низкой величиной эффективного расширения. Увеличение силикатного и глиноземного модулей до 3 и 5 при коэффициенте насыщения в пределах 0,88-0,92 приводит к повышению величины эффективного расширения до 1,6%. Дальнейшее увеличение модулей до 3,5 и 6,5 соответственно приводит к повышению эффективного расширения до 2,2%. Увеличение силикатного и глиноземного модулей свыше 3,5 и 7 соответственно не приводит к существенному увеличению эффективного расширен ия, однако при этом резко увеличивается расход энергии и времени на обжиг клинкера, что затрудняет практическое его получение.

Как показывают результаты экспериментов, наиболее устойчивые результаты достигаются при величинах силикатного и глиноземного модулей в пределах 3-3,5 и 5-7 соответственно, при коэффициенте насыщения 0,88-0,92,

В табл. 2 приведены химико-минералогический состав и параметры клинкера, используемого для получения предлагаемого расширяющегося тампонажного цемента.

Как видно из табл. 2, минералогический состав клинкера с параметрами: глиноземный модуль 5-7; силикатный модуль 3-3,5 при коэффициенте насыщения 0,88-0,92 (прим, 2, 3, 4 характеризуется повышенным содержанием трехкальциевого силиката, определяющего высокую прочность цементного камня, и трехкальциевого алюмината, определяющего повышенную гид- ратационную активность цемента Так, предлагаемый цемент содержит трехкальциевого алюмината почти в два раза боль- ше, чем цемент по прототипу (прим. 1).

Технологические параметры цементных растворов и камня, полученные из предлагаемого цемента и цемента по прототипу, приведены в табл. 3.

Как видно из табл 3, технологические

характеристику цементных растворов и камней, полученных их предлагаемых цементов )прим. 1, 2, 3, 4, 5), полностью соответствуют требованиям ГОСТ Порт- ландцементы тампонажные для цементов для низких и нормальных температур ПЦТ- Д20-50 и обеспечивают эффективное расширение до 2,2%, тогда как цемент по прототипу в идентичных условиях харак- теризуется повышенными сроками схватывания цементных растворов, низкой прочностью и малой величиной эффективного расширения (прим. 10, 11).

Таким образом, предлагаемый тампо- нажный цемент обладает высокой активностью и большой величиной эффективного расширения при низких забойных температурах (до 50°С), превосходящей известные технические решения, что обеспечивает вы- сокое качество цементирования обсадных колонн.

Формула изобретения Тампонажный цемент, включающий портландцементный клинкер, гипс и мине- ральную добавку, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества цемента за счет повышения эффективного расширения при температурах до 50°С, он в качестве портландцементного клинкера содержит клинкер с показателями:

Силикатный модуль 3,0-3,5 Глиноземный модуль 5,0-7,0 Коэффициент насыщения0,88-0,92 при этом портландцементный клинкер, гипс и минеральную добавку берут в следующем соотношении, мас.%: Портландцементный клинкер80-90 Гипс3-5 Минеральная добавка 5-15

Таблица 1

Сущность изобретения1 та.мпонажный цемент содержит, % портландцементный клинкер 80-90, гипс 3,0-5,0, минеральную добавку 5,0-15,0. Параметры клинкера: си- модуль 3,0-3,5, глиноземный модуль 5,0-7,0. коэффициент насыщения 0,88-0,92 Компоненты размалывают в шаровой мельнице до удельной поверхности 2800-3000 см2/г. Тампонажные растворы готовят с водоцементным фактором 0,5. 3 табл.

Таблиц 2

Таблица 3