Тампонажный раствор Советский патент 1993 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к приготовлению тампонажных растворов и может быть использовано при цементировании кондукторов и промежуточных колонн, а также при установке высокопрочных цементных мостов в скважинах с температурами 20-75°С. Цель изобретения - увеличение силы сцепления с горными породами при одновременном повышении ранней прочности цементного камня в интервале температур 20-75°С.

Поставленная цель достигается тем, что тампонажный раствор, включающий портландцемент, хлорид кальция, фосфоновый комплексен, имеющий аминогруппу, и воду, содержит вышеуказанные компоненты при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Портландцемент68,956-69,906 Хлорид кальция 2,097-3,443 Фосфоновый комплексом 0,020-0,035 Вода Остальное Введение в состав раствора оксихлори- да алюминия и фосфонового комплексона в отношении 1:2 обусловливает высокую

прочность цементного камня и значительную силу сцепления его с горными породами только в условиях высоких положительных температур ( 75°С). При более низких температурах (75°С) ввиду двоекратного превышения содержания фосфонового комплексона по сравнению с оксихлоридом алюминия сроки схватывания цементного теста резко удлиняются, а темп набора прочности цементным камнем и силы сцепления его с горными породами замедляется. Введение в состав тампонажного раствора, согласно заявляемому техническому решению, в указанных соотношениях фосфонового комплексона, в качестве которого использовались нитрилотриметилфосфоно- вая кислота (НТФ). или амифол, изменяет микроструктуру гидратирующегося цемента в сторону уменьшения размеров кристаллических сростков за счет высокой степени пересыщения жидкости ззтворения относительно гидроокиси кальция. Рост первоначальных кристаллов при этом замедляется, но за время, в течение которого происходит кристаллизационный процесс, они образуел

С

00 О

ю

о

00

00

ются в единице обьема в значительном количестве, что всегда способствует улучшению структурно-механических свойств цементного камня. При наличии в системе хлорида кальция (2,097-3,443 мас.%) диспергирующее влияние фосфоновых комп- лексонов и ускоряющее влияние регулятора сроков схватывания (хлорида кальция) суммируются ввиду образования , водорастворимых комплексов кальция с кислотными остатками фосфоновых комплексонов. Образующиеся комплексы обладают более высоким разжижающим действием, чем при индивидуальном использовании реагентов, что позволяет снизить водоцементиое отношение. Указанные процессы приводят к образованию однородной структуры цементного камня с повышенной прочностью в ранние сроки твердения и значительной силой сцепления с горными породами. Регулирование сроков схватывания заявляемого тампонажного раствора для обеспечения возможности применения его в интервале температур 20-75°С осуществляется за счет изменения соотношения фос- фонового комплексона и регулятора сроков схватывания.

Тампонажные растворы готовят и испытывают согласно ГОСТу 26798.0-85-ГОСТ 26798.2-85 и техническим условиям по ГОСТу 1581-85 путем введения портландцемента при нормальных условиях в воду затворения, содержащую фосфоновый комплексен и регулятор сроков схватывания.

Давление страгивания затвердевшего цементного камня относительно горной породы измеряют на лабораторной установке с помощью специально разработанной формы-приставки. В качестве горной породы используют керны песчаника, которые предварительно насыщались пресной водой. Керны помещают в форму-приставку и заливают тампонажным раствором, содержащим фосфоновый комплексом и регулятор сроков схватывания, т.е. содержащим амифол или НТФ и хлорид кальция.

П р и м е р 1. Жидкость затворения готовят путем растворения в 80 мл воды 0,1 г НТФ и 6,0 г хлорида кальция. Затем 200 г портландцемента затворяют приготовленным водным раствором, и смесь перемешивают.

При плотности раствора 1,97 г/см и растекаемости 20 см начало схватывания при 20°С составляет б ч 40 мин, конец - 8 ч 40 мин. При 75°С начало схватывания насту- пает через 4 ч 30 мин, конец-через 5 ч 25 мин. В указанном интервале температур через 24 ч твердения камень набирает прочность, равную 3,6-7,4 МПа при изгибе и 8,1-13,2 МПа при сжатии. При этом сила сцепления сформированного камня с песчаником составляет 1,35-1,70 МПа.

Пример 2. Жидкость затворения готовят путем растворения в 80 мл воды 0,06 г амифола и 10 г хлорида кальция. За- тем 200 г портландцемента затворяют приготовленным водным раствором, и смесь перемешивают.

При плотности раствора 1.97 г/см3 и рэстекаемости 18 см начало схватывания при 20°С составляет 3 ч 20 мин, конец - 5 ч 50 мин. При 75°С начало схватывания наступает через 1 ч 25 мин, конец - через 2 ч 35 мин. В указанном интервале температур через 24 ч твердения камень набирает прочно- сть, равную 4,7-6,8 МПа при изгибе и 11,1-13,4 МПа при сжатии, При этом сила сцепления сформированного камня с песчаником составляет 1,40-1,80 МПа. .

Остальные примеры осуществляют ана- логичным образом.

Результаты сведены в таблицу. Технико-экономическая эффективность разработанного тампонэжного состава по сравнению с известным заключается в по- вышении качества цементирования кондукторов и промежуточных колонн, а также установке высокопрочных мостов в интервале температур 20-75°С.

Формула изобретения Тампонажный раствор, включающий портландцемент, хлорид кальция, фосфоновый комплексен, имеющий аминогруппу, и воду, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения силы сцепления с горными по- родами при одновременном повышении ранней прочности цементного камня в интервале температур 20-75°С, он содержит указанные компоненты при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Портландцемент68,956-69,906 Хлорид кальция 2,097-3,443 Фосфоновый комплексен 0,020-0,035; Вода Остальное.

Использование: крепление газовых и нефтяных скважин, Сущность изобретения: раствор готовят путем затворения водой портландцемента в количестве, мас.%; 68,956-69,906; хлорида кальция 2,097-3,443 и фосфонового комплексона 0,020-0,035. Применение состава позволит качественно проводить цементирование кондукторов и промежуточных колонн, а также установку мостов в интервале температур 20-75°С.1 табл.