Тампонажный цемент

(56) 1. йадрин организация кр "Недра", 19752, Авторско У 592780, кл. (прототип). Л.И, Техн епления ск с. 90, 13 е свидетел С 04 В 7/1логия иазин. М.,и 139.ство СССР1978 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР.ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЖ ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н ВТОРИЧНОМУ СИИДВТЕГЬС 1 З.(71) Киевскийного Знамени иный институт(53) 622.245.4(54) (57) ТАМЮНАЖНЬЙ ЦЕМЕНТ для высокотемпературных скважин, включающий гранулированный электротермофосфорный шпак и соединение щелочного металла, отличающийся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости тампонажного раствора, повышения прочности цементного камня и сокращения времени загустевания, он содержит в качест ве соединения щелочного металла гидрокарбонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. 7.:ГранулированныйэлектротермоФосфорный шлак 95-99Гидрокарбонатнатрия 515 0,5-2,0 35Цель изобретения - повышение седиментационной устойчивости тампонажиого раствора, повышение прочности цементного камня и сокращение времени загустевания. 40Поставленная цель достигается тем, что тампонажный цемент, включающий гранулированнцй электротермофосфорнцй шлак и соединение щелочного металла, в качестве соединения ще лочного металла он содержит гидрокарбонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. Х:ГранулированныйэлектротермоФосФорный шлак 95-99Гидрокарбонатнатрия 1-5Электротермофосфорный шлак имеет следующий химический состав, мас.7: 55802 40-42,8,А 10 2,2-2,4Ре,О, 0,8-0,84 Изобретение относится к горной проьаапленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано для цементирования глубоких высокотемпературных скважин. 5Известны вяжущие включающие гранулированные шлаки и соединения щелочных металлов.Известны тампонажные растворы на основе молотого гранулированного 1 О шлака и кальцинированной содыНедостатком известных вяжущих является низкая прочность, короткое время загустевания, а также низкая седиментационная устойчивость.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав 23, включающий гранулироваинцй фосфорный шлак и добавки соединений щелочных металлов 20 при следующем соотношении компонентов, мас. Х:Молотый электротермофосфор-ный шпак 97-98 25ХлористцйкальцийСернокислыйнатрий 1-2Недостатком данного состава яв ляется то, что при водосодержании свыше 50 Ж, ои имеет низкую седиментационную устойчивость, прочность н удлиненное время загустевания. СаО 45,0-49,4М 80 3,9-4,58,Р 20 2,0-2,22з0,4-0,461,8-2,0Тампонажный цемент готовят следующим образом.Предварительно высушенный до остаточной влажности не более,17. гранулированный электротермофосфорныйшлак подвергают помолу в шаровойили вибрационной мельнице до тонины,соответствующей удельной поверхности 300-350 мф/кг по прибору ПСХ.После этого берут расчетное количество гидрокарбоната натрия и пере" .мешивают со шлаком, затем смесь затворяют водой и снова перемешивают.В качестве гидрокарбоната натрияиспользуют х.ч. ИаНСО.П р и м е р 1. Берут 99 мас. 3предварительно высушенного молотогоэлектротермофосфорного шлака, и1 мас. Х.гидрокарбоната натрия. Комноненты перемешивают и затворяютводой. После перемешивания смеси го-товят образцы и определяют технологические свойства.П р и м е р 2. Берут 95 мас.Хэлектротермофосфорного шлака и15 мас. Х гидрокарбоната натрия. Компоненты перемешивают и затворяютВодойеИзготовление и испытание образцовпроводят в соответствии с ГОСТ 158178 на тампонажный цемент.Тампонажный раствор имеет растекаемость по конусу АзНИИнефть неменее 18 см. Время загустевания определяют на КЦ. Раствор считаетсязагустевшим при вязкости 30 Пз..Результаты испытагий приведеныв таблице.Для оценки седиментационной устойчивости тампонажных растворовопределяют коэ 4 ициент водоотделения Кв) .Использование тампонажного цемента на основе электротермофосфорногогранулированного шлака и гидрокарбоната натрия значительно улучшаетразобщение пластов, снижает илиисключает вероятность заколонныхпроявлений и перетоков, существеннооблегчает вксплуатацию скважин иповышает качество и количество добываемой,нефти илй газа. Твердениетампонажного цемента происходит поВодосодержание, % Кв, % Состав вяжущего, мас. % Время загустевания, час-мин (КЦдо 30 Пз) Суточнаяпрочностьна изгиб,кгс/смф Щелочной компонент ЯаНСО,Шлак 99 1 97 3 97 97 3 95 5 70 1, 14 3-10 70 О 2-20 2-55 110 3-10 22 130 2-55 16 98 . СаСФ, - 1%Яа,ЯО% 70 2,5 10-40 П р и м е ч а н и е. Испытания проводят при 160 С и давлении 400 ати. Составитель Е.ТангалычевРедактор И.Ковальчук Техред И.НадЬ , . КорректорО.Билак Заказ 244(23 Тираж 540 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4(5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 11 схеме, характерной для твердения шлакощелочаах цементов, но- имеет некоторыд особенности.Повышение прочности и сокращение времени до начала загустевания от применения гидрокарбоната натрия достигается за счет разложения при повышенных температурах гидрокарбоната натрия с выделением СО, по следующей схеме:2 ИаНСО, - Иа,СО, + СО + Н,ОС СВыделившийся СО, усиливает реакцию гидролиза солей, растворы которых, в частности карбоната натрия, имеют щелочную реакцию, что интенсиФицирует процесс твердения цементной композиции.ЭФФект седиментационной устойчивости тампоиажного раствора от добавления гидрокарбоната натрия в молотый шпак объясняется тем, что гидрокарбонат, войдя в реакцию с 39827 4СаЯ шлакового стекла, образует наповерхности ее СаСОз, а вблизиСа(НСО ), за счет чего происходитион-дипольное и диполь-дипольное 5 , взаимодействие поверхностиюиково-го зерна с водой, что структурируетсвободную воду затворения как наповерхности твердой Фазы, так квблизи ее.16 Как видно из таблицы, козФФициент водоотделения у исследованныхсоставов меньше, чем у прототипа.,1 Увеличенйе ИаНСО, до 5% позволяетповысить водосодерааиие до 130%,тогда как тампонажный раствор наоснове прототипа седнментационно неустойчив уже при 70%-ом водосодержании.Увеличение седиментационной устойчивости и ускорение процесса гид ратации приводит к Формированию однородного прочного камня.