Сырьевая смесь для цементирования стенок скважины Советский патент 1993 года по МПК C04B26/00 

Изобретение относится к композиции гидравлических смесей для цементирования нефтяных скважин.

Цель изббретения-повышение газонепроницаемости стенок нефтяных скважин.

Сущность изобретения заключается в том, что в сырьевую смесь для цементирования стенок скважин добавляют микрокремнезем при следующем соотношении компонентов смеси в мае.частях:

Портландцемент- Полые микросферы со средней плотностью 0,1-1,5 г/см3 Добавка для регулирования вязкости смеси Пластифицирующая добавка

Микрокремнезем Вода Для приготовления

1

0.02-2,0 0,001-0,05

0,001-0,02 0,05-1.0 0,95-1,25 сырьевой смеси

можно использовать любой цемент, например портландцемент.

Используемый в смеси микрокремнезем представляет собой предпочтительно кремнеземную пыль из газов, отходящих от электротермических плавильных печей для производства кремния или феррокремния, содержащего по меньшей мере 75 вес.% кремния, но можно также использовать и кремнеземную пыль из печей, производящих 50%-ный феррокремний.

Регулирование параметров кроме того обеспечивает производство кремнеземной пыли как главного продукта в упомянутых выше печах. Аморфный кремнезем этого типа можно производить также синтетическим способом без восстановления и повторного окисления. Можно использовать также для получения смеси мелко измельченный кремнезем или кремнезем осаждения.

Пыль аморфного кремнезема, используемая в смеси, состоит в весьма большой степени из сферических частиц субмикронного размера.

(Л

Ю

ю

ю

ы

Частицы кремнеземной пыли могут содержать от 60 до 100 весовых процентов SiOa, иметь плотность от 2,00 до 2,40 г/см3 и удельную площадь от 15 до 30 м /г. Частицы имеют, в основном сферическую фор- му, диаметром меньше 1 мкм. Но возможны варианты этих значений. Например, кремнеземная пыль может содержать меньше SI02, и распределение размеров частиц можно регулировать путем удаления грубых частиц.

Для получения более газонепроницаемого материала из данной смеси она предпочтительно должна содержать от 10 до 70% микрокремнезема от веса цемента.

Сырьевая смесь, содержащая от 15 до 50% микрокремнезема от веса цемента, является особенно предпочтительной.

В качестве легкого наполнителя используют полые шарики, получаемые из летучей золы. Легкий по весу наполнитель этого типа выпускается например, под маркой Филлит, поставляемый фирмой Филлит Лтд, Англия.

Можно использовать ряд других легких по весу наполнителей, например, полые шарики из стекла, из глинозема, вспу- ченной глины и т.п.

В качестве добавок для регулирования вязкости смеси можно использовать добавки, известные как пластификаторы или сверхпластмфикаторы в цементных раство- ров. Эти добавки могут быть основаны на лигносульфонате, полигидроксикарбоновой кислоте, сульфированном нафталинфор- мальдегиде или продуктах сульфированного меламинформальдегида. В качестве добавки могут быть использованы основанные на крахмале или на дериватах крахма- ла, дериваты целлюлозы, например карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллкуюза или этил целлюлоза, или же синтетические полимеры, например полиакрилонитрил или полиакриламид.

В сырьевой смеси можно использовать как пресную воду, так и морскую воду.

П р и м е р. Была получена сырьевая смесь по .изобретению следующего состава:

Сырьевая смесь (состав N 1)

Г-цемент100,0 кг

Микрокремнезем

в виде EMSAC465T15,0кг

.Легкий по весу

наполнитель,

Филлит 0,74,0 кг

Морская вода95,0 кг

Ускоритель

/ Поццолит 500А/0,6л

Теоретическая

плотность цементного

теста составляет1,55 г/см3

Г-цемент - Портландцемент, поставляемый фирмой Норсем, Норвегия. EMSAC 465Т представляет собой микрокремнезем строго регулируемого качества, изготовляемый и поставляемый фирмой Элькем а/с кемикалз, Норвегия. Поццолит 500 А-ус- корйтель затвердевания, поставляемый фирмой Мг-стер бильдерз, США, и Филлит Q;7 - легкий по весу наполнитель в виде полых шариков с реальной плотностью примерно 0,6 г/см , поставляемый фирмой Филлит Лтд, Англия.

Сырьевая смес

Плотность, г/см3.1,53 Кажущаяся вязкость, сП 24 Пластическая вязкость, сП 18 Предел текучести, фунт./100 кв. фунтов

(0.4535 кг/9,29 м)

12

Свободная вода, об.% О

Время схватывания:

Консистенция 30 В С 3 ч. 15 мин 100В С5 ч 30 мин

Предел прочности на сжатие

по истечении

24 ч при 30°С.4 МПа

Из приведенных результатов видно, что показатели смеси согласно настоящему изобретению соответствуют требованиям, предъявляемым к смесям для цементирования стенок скважины.

Кроме того смесь была испытана в устройстве миграции газа. Испытания показали, что смесь согласно настоящему изобретению является газонепроницаемой.

Были приготовлены и испытаны составы сырьевой смеси Мг 2, 3 и 4, конкретные составы и результаты испытаний приведены в табл. № 1 и 2.

Сырьевые смеси № 2, Зи 4 смешивали и испытывали в соответствии с методикой, приведенной в примере 1.

Формул а изобретения

Сырьевая смесь для цементирования стенок скважины, содержащая портландцемент, полые микросферы со средней плотностью 0,1-1,5 г/см3, добавку для регулирования вязкости смеси, пластифицирующую добавку и воду, отличаю щ а- я с я тем, что, с целью повышения газонепроницаемости стенок нефтяных скважин, она дополнительно содержит микрокремнезем при следующем соотношении указанных компонентов, мас.ч.: портландцемент- 1; полые микросферы со средней плотностью 0,1-1,5 г/см3 - 0,02-2,0; добавка для регулирования вязкости смеси - 0,001-0,05; пластифицирующая добавка - 0,001-0,02; микрокремнезем - 0,05-1,0; вода - 0,905- 1,25.

Таблица 1

Назначение: для приготовления газонепроницаемых композиций. Сущность изобретения: в сырьевую смесь вводят микрокремнеземом при следующем соотношении компонентов, мас.ч: Портландцемент- 1, полые микросферы - 0,02-2.0, добавка для регулирования вязкости смеси - 0,01-0,05, пластифицирующая добавка - 0,001-0,02, микрокремнезем - 0,05-1,0, вода - 0,95- 1,25. 2 табл.

Та б л и ц а 2