Расширяющийся тампонажный состав Советский патент 1993 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к креплению скважин, в частности к тампонажным материалам для цементирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин.

Известен расширяющийся тампонажный материал, включающий портландцемент, хроматный шлам и компонент, содержащий СаО в активной форме.

Известен также тампонажный состав, включающий вяжущее, отход производства хромовых солей и отход производства сульфида натрия. Недостатком указанных составов является низшая седиментанционная устойчивость растЕ эров, полученных из них, снижение поровог давления при твердении. Кроме того, н достаточно полное восстановление шестивалентного хрома в трехвалентный не устраняет токсичности материала.

Наиболее близким по составу и технической сущности является тампонажный состав, обладающий расширением температур 20-160° С на основе синтетического шлака и пыли ггзоочистки производства силикохрома. Недостатком данного решения является малая величина расширения (1,44-2,05%), не позволяющая полностью компенсировать уменьшение объема тамлонажного раствора в процессе em структурообразования в результате концентрации и других явлений. Кроме того, в процессе структурообразования значительно понижается поровое давление, что приводит к заколонным нефте- и газопроявгени- ям.

Цель изобретении - предотвращение заколонных нефтегазопроявлений за счет сохранения первэначгльного перового давN

00 Ч

о

Ј

i

СА)

ления в процессе структурообразования тампонажного раствора и обеспечения его равномерного расширения в интервалетем- ператур от 20 до 160° С.

Указанная цель достигается тем, что расширяющийся тампонажный состав, включающий вяжущее и кремнеземистую добавку, в качестве расширяющейся добавки содержит пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома при следующем соотношении компонентов, мас.%: Вяжущее75-90 Пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производ- ства малоуглеродистого феррохрома 10-25 Наличие отличительных признаков по сравнению с прототипом подтверждает новизну заявляемого технического решения.

При введении в тампонажный состав пыли с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома нового, не применявшегося ранее в тампонажных материалах, вещества, обеспечивает достижение цели изобретения, предотвращаются заколонные нефте- газопроявления. Сверхсуммарный эффект - равномерное расширение в процессе структурообразования цементного камня и со- хранение перового давления при температурах 20-160° С достигается за счет совместного использования любого вяжущего и пыли с рукавных фильтров газоочисткипечет производства малоуглеродистого феррохрома.

Пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома представляет собой высокодисперсный порошок следующего химиче- ского состава

Сг20з33,5-42,7 Si 02 11.5-15,3 СаО . 0,7-0,9 МдО 20,8-24,0 6,1-6,4 FeO 8,6-10,3 С 5,3-7,3 п/п 5,8-8,3 В качестве вяжущего могут быть исполь- зованы различные виды вяжущих, например: портландцемент, шлаковые цементы и др.

Расширяющийся тампонажный состав готовят путем смешения и активации добав- ки и вяжущего в заявленных соотношениях в дезинтеграторе. Полученную смесь затворяют водой и подвергают испытаниям.

Пример. В чашку для затворения вносили 750 г цемента и 250 г добавки, во

вторую чашку вносили 950 г цемента и 50 г добавки, в третью 900 г цемента и 10 г добавки, в четвертую 800 г цемента и 200 г добавки, перемешивали в течение 3 минут. Смесь пропускали через лабораторный дезинтегратор, где проводится одновременно смешение и механическая активация тампонажного состава. Затем к 100 г обработанных составов добавили,соответственно: в 1 чашку 650 г воды, во вторую чашку 500 г водопроводной воды, в 3 чашку 550 г воды, в четвертую 600 г воды, все смеси перемешали и испытывали по ГОСТ 1581- 85.

В таблице приведены составы и технологические параметры расширяющегося тампонажного состава.

Как видно из таблицы поровое давление прототипа в процессе структурообразования уменьшается до 0,6 первоначального. В предлагаемом составе поровое давление близко к первоначальному (от 0,95 до 1,01).

Прочность на сжатие в прототипе от 1,7 до 2,9 МПа при различных температурах в диапазоне 22-140° С. В предлагаемом составе от 9,1 до 18,6 МПа.

Расширение предлагаемого состава обеспечивает силу сцепления в зависимости от соотношения компонентов равную от 1.8 до 2,4 МПа, в прототипе же от 1,27 до 1,93.

Заявленный состав в силу специфики вещественного гостаза пыли электрофильтров, содержащей также расширяющие компоненты как СаО и МдО в значительных количествах и специфики вещественного состава самого тампонажного состава, обладает значительным расширением 2,45- 5,15% против 1,44-2,05 по прототипу, способностью сохранять поровое давление в процессе структурообразования практически на первоначальном уровне, к величине Р/Рн 0,99-1,01 против 0,6-0,7 для прототипа. Одним из суммарных эффектов является рост силы сцепления цементного камня с колонной до 240 против 1,25-2,35 по прототипу и повышения герметизации зако- лонных пространств скважин, позволяющая предотвратить нефте-газопроявления.

Из таблицы следует, что предлагаемый состав обл адает рядом преимуществ с прототипом, а именно, лучшей способностью сохранения порового давления в процессе структурообразования. более высокими механическими параметрами.

Предлагаемый тампонажный состав обеспечивает надежный герметичный контакт цементного камня с колонной и породами и позволяет повысить качество разобщения пластов.

Используемый в качестве одного из компонентов отхода промышленных производств позволяет экономить дефицитный цемент.

Формула изобретения Расширяющийся тампонажный состав, включающий вяжущее и расширяющуюся добавку, отличающийся тем, что, с целью предотвращения заколонных нефте- газопроявлений за счет сохранения первоначального порового давления в процессе структурообразовзния тампонажного рас0

твора и обеспечения его равномерного расширения в интервале температур от 20 до 160° С, он в качестве расширяющейся добавки содержит пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Вяжущее75-90 Пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома 10-25

Сущность изобретения: расширяющийся тампонажный состав содержит, мас.%: вяжущее 75-90; пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома 10-25. Равномерное расширение в процессе структурообразова- ния и сохранение перового давления при температуре 20-160° С достигается за счет совместного использования любого типа вяжущего и пыли с рукавных фильтров газоочисткипечей производства малоуглеродистого феррохрома. Величина порового давления составляет 0,95-1,01, что практически не отличается от первоначального. Прочность цементного камня 9,1- 18,6 МПа в интервале температур 22-140° С. 1 табл. ел С

97

Запредельные значения 3

30 5

30

(О60

6040

0.65

0,65

0,65

0,9

O.S5

2,45- 5,15

0.32-1,01 2,10- 4.8

0,16

0,25

0,2

4,7 4,9

3,0 3,5 3,9 4,2

4,

0,5

0,55

0,7

0,85

4,4

4,55

4,7

49

0,8 0,8 0,8

1 ,06

1 ,06

1,06

0,35

0,95

0,95

0,95

1,01

1 ,01

1,01

1,01

0,8 4-20 5-10 1-40 2-СО

1 ,1

0,9

1,6 9-20 -10-ЗС 3-30 3-50

1,8

1,7

2,1

4,1 ь,8 5,5

2,6 4,7 5,5 5,3

1,4 1,86 2,05 2,35

1,63

1,95

0,6 0,6 0,6 0,6

0,7 0,7 0,7 0,7

1,25

1 ,49

1,73

1,95

2,05

2,11

2,35

4-15 5-20

3-20 3-50