Тампонажный раствор

(5)5 Е 2 3/138 ТЕН К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТ вательски буров ство СССР /138, 1986. ство СССР /138, 1989,рис жается водоааай(ОЭЦ), или поливи и полиакриламид(П вляет собой смесь оксила алюминия и уктом суперфосфат атил целлюлозу спирт (ПВС), ил росил предста кремния и гидр побочным прод иэводства. иловый АА). Гидвуокиси вляется ние эа,О ю ста- значишения е чего мость. росила увели- нтных 1000,2-1,2 1,0 - 9,0 1.0 - 4,050,5 - 76,3отдачи там- Ц или оксионизителя во ор содержит К ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯЦПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ(71) Всесоюзный научно-исследоинститут по креплению скважинрастворам(57) Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для цементированиянефтяных и газовых скважин. Цель изобреИзобретение отматериалам для цеи газовых скважин.Целью изобретения является сниже водопроницаемости цементного камня счет увеличения давления гидропрорыва при одновременном увеличении прочности сцепления цементного камня с металлом,Тампонажный раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас. ч.:ПортландцементПониэитель водоотдачиГидросилСульфат натрияВодаВ качестве и допонажный раста М носится к тампонажным ментирования нефтяных тения - снижение водопроницаемости и повышение давления гидропрорыва при одновременном увеличении прочности сцепления цементного камня с металлом. Раствор содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.ч: портландцемент 100; понизитель водоотдачи 0,2 - 1,2; гидросил 1,0-9,0; сульфат натрия 1,0-4,0; вода 50,5-76,3. В качестве показателя водо- отдачи используют КМЦ или оксиэтилцеллюлозу, или поливиниловый спирт, или полиакриламид. Тампонажный раствор готовят эатворением портландцемента на водном растворе добавок, Добавка гидросила обеспечивает высокую стабильность раствора, а структура камня значительно уплотняется из-за уменьшения гелевой потости, вследствие чего ипроницаемость. 1 табл Добавка гидросила в цемераствор обеспечивает высокубильность, а структура камнятельно уплотняется из-за уменьгелевой пористости, вследствипонижается водогазопроницаеВведение в портландцемент гиди сульфата натрия способствуетчению скорости гидратации цемезерен, росту ранней прочности иэии камня.Скорость гидратации цемента обусловливается образованием дополнительногоэттрингита и гидросиликатов кальция в начальный период твердения и определяетсясоставом жидкой фазы, содержащей ионы 5Са, 504,.А(ОН)з При взаимодействиисульфата натрия с суспензией цемента последняя быстро обогащается ионами натрия и сульфата, что приводит к увеличениюконцентрации гидроксильных групп и снижению содержания ионов Са за счет связывания их ионами 504, а присутствие2 А(ОН)з приводит к образованию дополнительного гидросульфоалюмината кальция инатрия, повышающего прочность и плотность структуры цементного камня,Оптимальное соотношение гидросила исульфата натрия в тампонажном растворесоставляет от 2:1 до 3:1.Раствор готовят следующим образом. 20Растворяют в воде пониэитель водоотдачи, затем гидросил и сульфат натрия. Наполученном растворе затворяют портландцемент,Составы и свойства раствора и камня 25приведены в таблице.Водоотдачу определяют при перепадедавления над фильтром 3,7 МПа при 20 и 75 С.Величину сцепления (адгезию) цементногокамня с металлом оценивают по усилию сдвига ЗОпри выдавливании образца из пресс-формыпод прессом, Водопроницаемость оценивают следующим образом. В металлическуюпресс-форму заливают тампонажный раствор, выдерживают в термостате при т = 20 35и 75 С. Затем формы герметично подсоединяют к установке высокого давления. Повеличине объема профильтровавшейсяжидкости и давлению гидропрорыва рассчитывают коэффициент водопроницаемости,П ри ме р 1(опыт МЗ), Берут 648 мл(64,8 мас. ч,) воды, добавляют КМЦ б г (0,6мас. ч,), перемешивают до полного растворения, затем добавляют последовательно 45при перемешивании сульфат натрия 30 г(Змас. ч) и гидросил 80 г (8 мас, ч), послеэтого добавляют 1000 г (100 мас. ч.) цемента,перемешивают механической мешалкой втечение 3 мин, затем проводят испытания 50по указанной методике,Численные значения определяемых величин для приведенного примера следующие: растекаемость раствора 19 см,водоотстой О, водоотдача за 30 мин при 20 55и 75 С соответственно 30 и 82 см , началосхватывания при 20 и TРС соответственно 4ч 40 мин и 1 ч 45 мин, конец схватывания б ч и 2 ч 30 мин, прочность на изгиб при в/с = 0,6 через 2 сут составляет З,б/6,0 МПа, прочность сцепления 2,0/2,8 МПа, водопроницаемость 0,04 10 м/с..9П р и м е р 2 (опыт М 7). Берут 505 мл (50,5 мас, ч,) воды, добавляют ПВС 12 г (1,2 мас, ч,), перемешивают до полного растворения, затем добавляют сульфат натрия 10 г (1 мас, ч.) и 10 г (1 мас, ч,) гидросила, перемешивают, затем вводят 1000 г (100 мас. ч.) портландцемента, перемешивают и проводят испытания, аналогичные с примером 1.Результаты испытаний водоотдачи, водоотстоя, прочности, сроков схватывания прочности сцепления, водопроницаемости помещены в таблице,При содержании компонентов в больших или меньших количествах от указанных пределов происходит ухудшение всех характеристик тампонажного раствора.Из приведенных данных видно, что тампонажный раствор имеет короткие сроки схватывания, обладает высокой седиментационной устойчивостью (водоотстой не более 0,6), низкой водоотдачей (до 100 см за 30 мин), а также повышенной механической прочностью камня (при сравнимых водосмесевых отношениях на 10-80;ь выше, чем у известных растворов), величина сцепления с металлом в 1,5-2 раза выше, а водо- проницаемость в 2-5 раз ниже, чем у сравниваемых составов. Использование тампонажного раствора в промышленности позволит повысить качество цементирования скважин в продуктивных горизонтах эа счет улучшения сцепления цементного камня между породой и обсадными трубами, что даст возможность сократить число ремонтно-изоляционных работ,Формула изобретенияТампонажный раствор, включающий портландцемент, пониэитель водоотдачи, сульфат натрия и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения водопроницаемости и повышения давления гидропрорыва при одновременном увеличении прочности сцепления цементного камня с металлом, он дополнительно содержит гидросил при следующем соотношении компонентов, мас, ч,:Портландцемент 100 Понизитель водоотдачи 0,2 - 1,2Гидросил 1 - 9Сульфат натрия 1 - 4 Вода 50,5-76,31703807 Б доотСсстав ююа 100 мас,н гуюртланд. цвмцюююа Сроки стеативанияю ч мнн Растекае- ность Еодоотстой,Температура,С Гюрочност ь сцепления черве 1 с, 6 ювоа Прочность прн наги Се нерва 2 стет Нда Плотв/с к.р Ент.юе цююм данасн/30 ннн ость гтюсмт КЕю Вода Пююююиэительяоютоо т .дачи ГидроКонец На ало См сил 6-20 2 05 г 4 ь 5,560 0,6 1,76 18 ОЭЦ,5 СаС 12 0,1 3,2 Составитель Л.БестужеваТехред М,Моргентал Корректор А.Осауленко Редактор И.Горная Заказ 46 Тираж Подписноеытиям п и ГКНТ СССРВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Москва. Ж. Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, у, рн ил,Гага ина, 101 63,6 0,6 1, 74 1849,5 0,45 1,76 Паста75, 0,75 1,62 2570,2 0,65 1,74 1855,0 0,55 1,78 2250 0,5 1,82 1970 0,7 1,65 20 3+ 2,6 6,5 2 6 6,5 45,