Тампонажный раствор

(21) 4946698/03 (22) 17.06,91 (46) 15.03.93. Бюл, (71) Всесоюзный н и проектный инст жин и буровым ра (72) Н, Б, Савенок, П. Н, Мариамполь (56) Авторское сви М 927969, кл. Е 21Авторское сви М 1328482, кл. Е 2(ГОСПАТЕНТ СССР) ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 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 комплексон, имеющий аминогруппу, и воду, содержит вышеуказанные компоненты при следующем соотношении ингредиентов, мас,%:Портландцемент 68,956 - 69,906 Хлорид кальция 2,097-3,443 Фосфоновый комплексон 0,020-0,035 Вода Остальное Введение в состав раствора оксихлорида алюминия и фосфонового комплексона в отношении 1:2 обусловливает высокую(57) 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. 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 нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ), или амифол, изменяет микроструктуру гидрати рующегося цемента в сторону уменьшения размеров кристаллических сростков эа счет высокой степени пересыщения жидкости затворения относительно гидроокиси кальция. Рост первона.чальных кристаллов при этом замедляется, но за время, в течение которого происходит кристаллизационный процесс, они образу 1802088П 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. 50 ются в единице обьема в значительном ко. личестве, что всегда способствует улучшению структурно-механических свойств цементного камня, При наличии в системе хлорида кальция 2,097-3,443 мас,ф) дис пергирующее влияние фосфоновых комплексонов и ускоряющее влияние регулятора сроков схватывания (хлорида кальция) суммируются ввиду образования водорастворимых комплексов кальция с кислотными 10 остатками фосфоновых комплексонов. Образующиеся комплексы обладают более высоким раэжижающим действием, чем при индивидуальном использовании реагентов, что позволяет снизить водоцементное отношение, Указанные процессы приводят к образованию однородной структуры цементнога камня с повышеннойпрочностью в ранние сроки твердения и значительной силой сцепления с горными порода ми. Регулирование сроков схватывания заявляемого тампонажного раствора для обеспечения возможности применения его в интервале температур 20 - 75 С осуществляется за счет изменения соотношения фосфонового комплексона и регулятора сроков схватывания.Тампонажные растворы готовят и испытывают согласно ГОСТУ 26798.0 - 85 - ГОСТ 26798,2-85 и техническим условиям по ГОС Ту 1581-85 путем введения портландцемента при нормальных условиях в воду затворения, содержащую фосфоновый комплексон и регулятор сроков схватывания.Давление страгивания затвердевшего 35 цементного камня относительно горной породы измеряют на лабораторной установке с помощью специально разработанной формы-приставки. В качестве горной породы используют керны песчаника, которые 40 предварительно насыщались пресной водой. Керны помещают в форму-приставку и заливают тампонажным раствором, содержащим фосфоновый комплексон и регулятор сроков схватывания, т.е, содержащим 45 амифол или НТФ и хлорид кальция,При плотности раствора 1,97 г/см и растекаемости 20 см начало схватывания при 20 С составляет 6 ч 40 мин, конец - 8 ч 40 мин. При 75 С начало схватывания наступает через 4 ч 30 мин, конец-через 5 ч 25 мин, В укаэанном 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,П р и м е р 2, Жидкость эатворения готовят путем растворения в 80 мл воды 0,06 г амифола и 10 г хлорида кальция. Затем 200 г портландцемента затворяют приготовленным водным раствором, и смесь перемешивают.При плотности раствора 1.97 г/см и растекаемости 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 прочность, 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 аналогичным образом.Результаты сведены в таблицу, Технико-экономическая эффективность разработанного тампонажного состава по сравнению с известным заключается в повышении 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 комплексоьг, имеющий аминогруппу, и воду, отличающий с ятем, что, с целью увеличения силы сцепления с горными породами при одновременном повышении ранней прочности цементного камня в интервале температур 20-75 С, он содержит указанные компоненты при следующем соотношении ингредиентов, мас.;:Портлакдцемент 68,956-69,906 Хлорид кальция 2 097 - 3 443 Фосфоновый комплексон 0,020-0,035; Вода Остальное,1802088 г Плот-: Расте Конпокентьй состав танпонаяного раствора, нас.ь 1,ОС Пример каеность,г/он Пределпрочности приизгибе/скэтин.через24 чНа ФосФоювый комплексон, ииеяийаннногруппу Среднеезначениесиы сцепления цементногокамня с песчаником через 24 ч, 0 а Вода Сроки схеатывв"нмя, ч-иин поОтландценент Регупптор сроков схватывания юсть сиТ Хлоридкальция начало конец НТФ Яниеол ПрототипЭЭ,970 1,81 24 33,985 1,80 23 0,020 0,01066,000 66,000 24-00 не изи.24-00 не нзн. 0 0 мет 0,005 нет 69,90 Ь 69,428 69,956 69,906 69,428 69,956 14-10 12-20 3 5 6 7 8 О, 035 О, 025 0,020 0,7/1,1 1,1/2,1 1,6/2,1 0,5/0,8 0,6/0,9 1,2/1,5 10-559-30640 2, 097 2,777 Э,443 2, 097 2,777 3,443 0,80 11"3514-25 0,035 0,025 0,020 10-508-25 0,80 12-00 7-20 11-Э 5 Растворы технологически непригодны из-занесоответствия рвстеквеностн требованиям ГОСТ 1581-85 9 68 488 О, 01010 68,48811 70,393 0,04012 70,393 4,106 4,106 1,410 1,410 О, 010 24-00 не изм. 24-00 не изм,0 040 Продолвенне таблицыт г Пои- мевСроки схввтмвамня ч-нин начвло конец 75"С Пределпрочности при изгибе/ сеатии. через 24 ч, 0 ПРеделпрочюсти прнизгибе/оказиичеоез24 ч, 0 а Средйеезначениесипи сцен.пения це" Сроки схватыва" ния, ч"инн Гроки схватывания ч мин Пределпрочное"тн приизгибе/скатимчерез24 чГТа Среднее значение сны сцеппенил ценетного каина с песчаником через 24 ч 0 а начало начало конец ментюгокамня с песчаннкон через 24 ч, Нда г1 24-00 не иаи. 0 нет Прототип 6-14 9-45 3-00 6-45 4,9/10,0 1 104,8/8;7 4.15 6-15 65/11,8 1,25 2 24-00 не мзи. 0 не 3 6-404 5-Эо 5 3-55 6 5-50 7 4-25 8 3-20 8-40 Э,Ь/8,13,8/10,642/1,93,8/8,3 4,2/11,0 4,7/3,4 2-05 Растворызтехнологмчески 1-25 непригодны мз-за быстрого 1,35 1,70 7"20 ЬОт 50 начала схватывания1-40 7-55 Ь1,80 1,40 1-10 ОТЗО 5"50 Запредельный диапазон 10 слаб 4-50 5-45 3,2/6,2 1,00 7-30 6-35 11 12-00 не нзм. 0 ге т 6-20 нет Э4-50 Э,5/7,4 0 нет 12 12-00 не нан. 5.00-- иь-ьСоставитель Н, СавенокТехред М,Моргентал Корректор Л, Филь Редактор Заказ 835 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заявляемый диапазон27,962 1,97 2027,770 1,99 1927,581 2,00 1927962 1,97 1927,770 1,99 18,527,581 2,00 18Запредельный диапазон27,396 2,011827,396 2,01 1820,157 1,97 2028,157 1,97 20 Закалкеьй диапазон4-30 5-25 7,4/13,2 3-30 4-40 7, 1/ 11,4 2-4 О 3-5 О 6,3/О,2 3-20 4-15 8,9/14,4 2"20 3-25 8,0/129 1-252-35 6,8/1 9 Растворы технологически непригодны нз.зэ несоответствия растекаености требованиям ГОСТ 1581-85 чСреднеезначениесипы сцепленю ценентногокамня с песчаником через 24 ч 0 а