Тампонажный материал для "холод-НыХ" СКВАжиН Советский патент 1981 года по МПК E21B33/138 C04B7/14 

(54) ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ХОЛОДНЫХ СВАЖИН

Изобретение относится к производ ству строительных материалов, в час ности, к материалам, пригодным для цементирования нефтяных и газовых скважин, которые в процессе эксплуа тации могут изменить режим работы, например, для случаев, когда дальнейшей эксплуатацией осуществляется термическое воздействие на пласт Известен глиноземистый цемент дл цементирования холодных скважин содержаний, вес.%: 27-50 Высокоалюминатный шлак 55-10 Двуводный А 1.2 О J 0,05-2,5 Антифриз 7-35 Отходы фенопластов Тампонажный цемент содержит моло тый гранулированный шлак и кварцевый песок. Но этот цемент не способен достаточно быстро затвердевать в холодных условиях. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является, например, тампонажная термостойкая смесь для цементирования холодных скважин, подлежащих последующей тер мообработке , затвердевающая в холод ных условиях, и хорошо сохраняющая свою прочность при повЪ1Ш,ении температуры в условиях отсутствия водн среды, т.е. когда нагревание сопровождается, высушиванием 2. Смесь содержит высокоактивное вяжущее - глиноземистый цемент и кремнеземистый компонент - молотый кварцевый песок при следующем содержании компонентов, вес.%: Глиноземистый цемент 50-70 Молотый кварцевый песок30-50 Однако, при наличии гидротермаль ных условий в процессе термической обработки, т;е. водной или паровой среды, глиноземистый цемент склонен к перекристаллизации, сопровождающейся значительным снижением прочности. Это объясняется тем, что глиноземистый цемент при цементировании в холодных условиях образует метастабильные гидроалюминаты кальция, которые при высокой температуре во влажной среде перекристаллизовываются в шестиводный трехкальциевый гидроалюминат. Процесс перекристгшлизации приводит к снижению прочности и долговечности цементного камня. Цель изобретения - повышение прочности и долговечности затвердевшего в условиях холодной скважины цементного камня при последующей терм ческой обработке с сохранием гидротермальных условий, Указанная цель достигается тем, что известный тампонажный материал, содержащий высокоактивное вяжущее и кремнеземистый компонент, дополни тельно содержит т -двухкальциевый силикат при следующем соотношении указанных компонентов, вес.%: Высокоактивное вяжущее15-30Т -двухкальциевый силикат40-70 Кремнеземистый компонент 15-30 В тампонажном материале можно вьаделить две составные части: высокоактивное вяжущее; - -двухкальциевый силикат и кремнеземистый компонент. ВысокоактиЁное вяжущее является быстро твердеющей при температурах до составной частью тампонажного материала. В качестве высокоактивного вяжущего может быть взят например, портландцемент, глиноземи тый цемент, полуводный гипс и др. Вторая составная часть - т -двух кальциевый силикат и кремнеземистый компонент твердеет при термической обработке в условиях сохранения вла ности. До начала гидротермального воздействия вторая составляющая тампонажного материала не участвует в процессе твердения, оставаясь инертным наполнителем. При цементировании скважин в хо лодных условиях твердение камня обеспечивает первая составляющая высокоактивное вяжущее, при этом происходит образование высокооснов ных гидросиликатов и гидроалюмофер ритов кальция. Вторая составляющая - смесь Т -двухкальциевого силиката и кремнеземистого компонента на этом эта пе в процессе твердения не участву ет, так как двухкальциевый силикат малоактивен и в температурных усло виях холодных скважин не гидроти руется. При гидротермальном воздействии (например, при обработке скважины паром высокого давления) продукты гидратации высокоактивного вяжущег перекристаллизовываются и затвердевший ранее камень теряет свою пр ность . Но в то же время под воздей ствием высокой температуры затверд вает смесь /jf -двухкальциевого сили та и кремнеземистого компонента с образованием высокопрочного и долг вечного камня, состоящего из низко основных гидросиликатов кгьльция, главным образом, ксенолита. Обе составляющие химически совместимы и не оказывают отрицательного влияния на процессы твердения друг друга. Соотношение составляющих тампонажного материала выбрано таким образом, чтобы высокоактивное вяжущее, потеряв при гидротермальном воздействии значительную часть своих физико-механических свойств, не оказывало отрицательного влияния на конечные свойства затв.ердевшего материала. В то же время его должно быть достаточно для обеспечения предварительного затвердевания в холодных условиях. Состав тампонажного материала приведен в табл. 1. Таблица Исходные компоненты - высокоактивное вяжущее, в качестве которого в тампо нажном материале содержится, например, портландцемент, f -двухкальциевый силикат, например, шлак рафинированного феррохрома, кремнеземистый компонент, например, измельченный кварцевый песок, смешиваются известными способами. Полученная сухая смесь затворяется водой и закачивается в скважину по известной технологии. В качестве высокоактивного вяжущего, кроме портландцемента, могут быть использованы глиноземистый цемент, гипс и др; j -двухкальциевый силикат может быть получен как промышленный продукт, кроме того, он часто, как основной продукт, содержится в различных металлургических шлаках (например, шлаки Актюбинского. Челябинского заводов ферросплавов и др.) , в качестве кремнеземистого компонента может быть использован молотый кварцевый песок, диатомит, опока, зола и др. В табл. 2 ;даны прочностные характеристики полученного тампонажного материала при 20 н- 300°С. Данные табл. 2 показывают, что при цементировании скважины только портландцементном в холодных условиях прочностные характеристики цементного камня достаточно высокие. Но при гидротермальном воздействии цементный камень разрушается. При цементировании смесью портландцемента и песка начальная прочность получается выше, чем у предлагаемого состава, однако прочность после гидротермального воздействия значительно выше.

Тс1мп6нажный матерИсШ позволяет цементировать скважины в холодных условиях, а затем надежно эксплуатировать их в условиях гидротермального воздействия. Кроме того, тампонажный материал является высокопрочным, а высокая плотность позволяет использовать его при цементировании глубоких скважин с аномально высоким пластовым давлением.

Реализация недефицитных отходов, входящих в состав предлагаемого тампонажного материала, способствует очистке территории заводов и как следствие - решению проблем по охране окружающей среды.

Таблица 2

Порт- -двух- Кварц ланд- кальПродолжение табл. 2