Тампонажный состав Советский патент 1993 года по МПК E21B33/138 

ел

с

Использование: крепление нефтяных и газовых скважин. Сущность: тампонажный состав получают следующим образом: готовят жидкость затворения смешением иэобу- тилового спирта, жидкометаллического сплава С-ГИО с водой. Затем тампонажный портландцемент затворяют на полученном растворе. Исходные ингредиенты используют при следующем соотношении, мас.%: тампонажный портландцемент 63,4-65,0; изобутиловый спирт-0,13-0,17: жидкометал- лический сплав С-ГИО 0,13-0,17 и вода - остальное. Жидкометаллический сплав С-ГИО представляет собой сплав гзлия. индия и олова с температурой плавления 10.5°С. 3 табл.

Изобретение относится к строительству и ремонту нефтяных и газовых скважин, а именно к тампонажным составам для изоляционных работ.

Целью изобретения является повышение прочности цементного камня.

Поставленная цель достигается тем, что тампонажный состав, включающий цемент, спирт и воду, дополнительно содержит жидко-металлический сплав С-ГИО-сплав галия, индия и олова с температурой плавления 10,5°С, а в качестве спирта - изобутиловый спирт при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Тампонажный портландцемент63,4-65,0 изобутиловый спирт 0,13-0,17 жидкометаллич.еский сплав С-ГИО-сплав галия, индия и олова с температурой плавления10,5°С 0,13-0,17

водаостальное

Предлагаемый состав готовится следующим образом. Сначала смешивают изобутиловый спирт, сплав С-ГИО и воду. Затем тампонажный цемент затворяют на полученном водном растворе и смесь тщательно перемешивают.

Жидкометаллический сплав представляет собой тройную эвтектику галий-индий- олово. Выпускаемый промышленностью сплав марки С-ГИО имеет следующую техническую характеристику:

температура

плавления10,5±0,1°С

температура

кипениявыше 2000°С

упругость паров

при 20°Сменее

мм рт. ст.

00

о ю о

00

ю

плотность при 20°С6,397 г/см вязкость при 25°С 0,34 мм2/сек при200°С 0,Пмм2/сек поверхностное натяжение: при25°С 533,1 н/м при200°С 505,1 н/м теплоемкость при 200°С 346,3 дж/кгх

х град.

удельное электросопротивление: при25°С3-107смм при200°С 4, температурный коэффициент объемного расширения в

интервале 20-200°С 1,31-10 4 1/°С Сплав не вызывает коррозии нержавеющих сталей до 250°С, и ее сплавов - до 35°С, фторопласта - до 250°С; алюминий растворяет при комнатной температуре; не рекомендован для исследования воды, неф- тей в отношении большинства нефтей.

В статических условиях сплав покрыт тонкой окисной пленкой, защищающей его от дальнейшего окисления и может храниться неограничено долго при температуре выше 10°С. Для его хранения можно использовать полиэтиленовую посуду (тара завода) или сосуды из нержавеющей стали. Перед заполнением аппаратуры сплавом окисную пленку необходимо удалить растворением в кислотах или щелочах или снять ее с поверхности сплава фильтровальной бумагой.

Ввиду низкой упругости паров, сплав не представляет опасности для человеческого организма; не оказывает агрессивного действия на кожу и слизистую оболочку, не обладает кумулятивным свойством.

Изобутиловый спирт получают из ме- тилпропена (изобутилена) нефтяных газов, а также из ацетона и метилмагниевой соли.

н-сн2он - . гсн-соон

СН,

СН„

СНзСОСНз + СНзМд -(СН3)з СОМд I

(СНз)зСОМд I + Н20-:

(СНз)з СОН + Мд (ОН) I.

Изобутиловый спирт регламентирован ГОСТом 6016-72. Физико-химические свойства спирта приведены в табл. 1,

В качестве жидкости затворения использовали воду Каспийского моря, химический состав которой приведен в табл. 2.

Механизм твердения тампонажного раствора состоит в следующем.

При растворении в морской воде компонентов сплава С-ГИО и изобутилового спирта, указанная смесь обладает довольно сильным магнитным моментом и большим молекулярным весом, при этом образуется суспензия. Компоненты сплава С-ГИО и

изобутилового спирта содействуют усиленной полимеризации и кристаллизации дисперсных частиц портландцемента и смеси изобутилового спирта и магнитной жид- кометаллической жидкости с образованием

конденсационно-кристаллизационной структуры. Полиэлектролиты, образованные при смешивании изобутилового спирта с морской водой и жидкометаллическим сплавом С-ГИО обладают высоким молекулярным весом, При этом полиэлектролиты следует применять в очень малых количествах, так как их избыток стабилизирует суспензии. В результате реакции происходит так называемая флокуляция, она может происходить за счет того, что длинные цепи молекул изобутилового спирта адсорбируются одним концом на одной частице цементной суспензии, другим.- на другой частице, образуя между частицами доста

точно прочный мостик, прочность которого

увеличивается в связи большим магнитным моментом, жидкометаллического сплава га- лий-индий-олово.

Таким образом, формируется цемент0 ный камень высокой прочности и пОлимери- зуемости.

Были проведены лабораторные исследования свойств предлагаемого тампонажного раствора.

5Пример. Состав готовился следующим образом. В мензурке с помощью стеклянной палочки смешивают 0,4 г изобутилового спирта, 0,4 г сплава С-ГИО и 100 г морской воды. В чашку для приготовления цемент0 ного раствора насыпают 200 г портландцемента и добавляют полученную жидкость. Смесь тщательно перемешивают мешалкой МР-45 при 600 об/мин в течении 5 мин. Затем готовый раствор заливают в специ5 альные формочки с закрывающейся крышкой, подвергают вибрационному воздействию вибратором ТН-2 в течение 5 мин, помещают в водяную баню, выдерживают при температуре 130°С.

0

Физико-химические свойства тзмпо- нажного раствора определяют по ГОСТ 1581-78.

Сравнительные показатели физико-хи- 5 мических свойств известного (прототипа) и предлагаемого тампонажного составов приведены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что наиболее оптимальным является состав, содержащий в мас.%:

тампонажный цемент 63,4-65,0 изобутиловый спирт 0,13-0.17 жидкометаллический сплав С-ГИО0,13-0,17 вода остальное Образующийся цементный камень обладает высокой прочностью (21,8- 23,4 МПа).

Оптимальное содержание входящих в состав компонентов выбрано по результатам лабораторных исследований. При содержании изобутилового спирта и жидко-металлического сплава С-ГИО менее 0,13 или более 0,17%, как видно из табл. 3, прочность структуры цементного камня снижается.

Преимущества предлагаемого тампо- нажного состава заключаются в следующем:

- повышение прочности цементного камня в 1,5-3 раза;

- присутствие сплава С-ГИО в тампо- нажном растворе позволит предотвратить кбррозию металлических конструкций;

- благодаря повышенной проникающей способности раствора, радиус обработки призэбойной зоны увеличивается. Это позволит повысить качество изоляционных ра- бот.

Формула изобретения Тзмпонажный состав, содержащий тампонажный портландцемент, спирт и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности образующегося цементного камня, он дополнительно содержит жидкометаллический сплав С-ГИО- сплав галия, индия и олова с температурой плавления 10,5°С. а в качестве спирта - изо- бутиловый спирт при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: тампонажный портландцемент63,4-65,0; изобутиловый спирт 0,13-0.17 жидкометаллический

сплав С-ГИО-сплав галлия, индия и олова с температурой плавления 10,5°С 0,13-0,17; водаостальное.

Таблица 1

Таблица 2

Сравнительные показатели физико-химических свойств известного и предлагаемого состава

Таблица 3