Расширяющийся цемент

(54) включ моте УДДРСТВЕННЫй НаВЬГЮт СССДЕЛдМ ИЗОБЩТКНИй И ОТЕЪт ИЕ ИЭОБР.(прототип). РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ЦЕМЕНТ,вщий нортландцемент, шлак алюеского производства ферроти: на н гипссодержащий компонент, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения герметизации закоионного пространства скважины посредством . увеличения расширения цементного кам ; ня по всему стволу и создания напряж 1 ного контакта в системе стенка сква-жины - цементное кольцо - обсадная . коаеииа в интервапе температур 22- 12 ОС, он допажитевьно содержит отшдм ироизвожтва хромовых соней при спедующем соотношении компонентов, : масечПерюаащщемент 100Злак алюмотермического производстваферроти тана 1 -25Гипссодержащий компонентИзобретение относится к тампонажным матери апвм, предназначенным дпя цементирования нефтяных и газовых скважин, с целью увеличения плотности контакта в системе; стенка скважины- цементное копьпо - обсадная копонна в процессе формирования цементного камня в скважине.Известен расширяющийся цемент, состоящий из цемента с добавкой, разработанной фирмой "ЗоаЕИ ", и придающей тампонажному раствору и образующемуся из него цементному камню способность к расширению (.1 )Однако расширение указанного цемента составпяет 0,4%, что не позвопяет создать напряженный контакт цементного камня и обсадной колонны (свмонапряжение менее 10 кг/см 2), а закопонное пространство не буцет напежно загерметизировано. 10-25 Наиболее бпизким йо составу и технической сущности к предпвгвемому являетсярасширяющийся цемент Г 2 Д, содержащийкомпоненты, мас.%фцемент (портпвндцемеит) 45-55Гипссодержаший компонент 20-27Шпак влюмотермического3производства ферротитвнв 20-30Свободное расширение укаэанного цемента при нормапьной температуре составляет 4,3-5,5% (что соответствуетбамонвпряжению 24-36 кг/см ),Известный состав позвопяет попучитьнадежную герметизацию заколонного про-,странства при цементировайии скважинв интервале температур 50-75 С. ПриДэтом имеет место супьфовлюминатноерасширение цементного камня, обусповпенное кристаппизвционным давпениембыстрорастущих кристаллов высокосупьфатной Формы гидросупьфоапюмината кальцияЗСсО Д 0 О 3 Сд 504ЪО Н 20,Однако с повышением температурывыше 75 С эффект супьфоапюминатного расоширения снижается из-эа дегидрвтациивысокосупьфвтной формы гидросульфовпю.минвта кальция, который отдает химически связанную воду,В резупьтате снижения эффекта расширения при повышении температуры напряженный контакт в системе стенка5скважины - цементное копьцо - обсаднаякопонна нарушается, что приводит к некачественному цементированию,1033711 2Целью изобретения является повышениегерметизации закопонного пространстваскважины посредством увеличения расширения цементного камня по всему стволу и создания напряженного контакта всистеме стенка скважины - цементноекопьцо - обсадная копонна в интерввпетемператур 22-120 С.оУкаэанная цель достигается тем, что10 расширяющийся цемент, включающий портландцемент, шлак апюмотермическогопроизводства. ферротитана и гипссопержаший компонент,допопнитедьйо содеожит отходы производства хромовых солей15 при спедующем соотношении компонентов,мас,ч,;Портпанддемен т 100Шпак апюмотермического производства20 Ферротитана 10-25ГипссодержащийкомпонентОтходы производства хромовыхсопей 6-1 1Состав хроматного шпвма-отходапроизводства хромовых сопеймвс.ч.Сг 204-8; Ма 2 С 044-6; ГЬ 209-12ДС О 3-,4; СоО 22-26; МО 30-37.Удепьный вес 2,82 г/см; удепьнаяповерхность 2700 см/г; рН суспензии13 у 25,Увеличение содержания отходов производства хромовых солей в расширяющемся цементе бопее 11 мас,ч, приводит к5снижению прочности, так как при повышении их содержания увеличивается исодержание входящей в отходы окиси магния, что приводит к образованию такогокопичества кристаллов гидроокиси мапния, при котором происходит трешинообразование в цементном камне,Уменьшение содержания отходов производства хромовых солей в расширао 5щемся цементе менее 6 мас.ч, приводитк уменьшению содержания окиси магнияи уменьшению вепичины расширения приповышенных температурах (бопее 80160 С). Могут возникнуть усадочныедеформации,ОКомбинированное расширение расширяющегося цемента по изобретению, сочетающее расширение сульфоапюминатиоеи расширение на основе окиси магния,поэвопяет получить оптимальное дпя данногодиапазона температур расширение повсему стволу скважины от устья дозабоя и обеспечивает напряженный контакт.3 1033711 4Исходные компоненты: портландцемент, дезинтегратор, где размвгываются и сиешлак алюмотермического производстве шиваются, Полученная сухая смесь в конферротитана, в качестве гипссодержащего тейнерах подается иа буровую, затворяет- компонента - фосфогипс и оходы произ- ся известным способом водой дпя эакачводства хромовых.сопей в отдельности - 3 ки в скважинучерез доэирующие устройство, которое отрегулировано иа получение необходимого В табпице приведены составы и свой- соотношения компонентов, подаются в ства расширяющегося цемента В/ц Компоненты, мас.ч.1 Условиятвердеффния Порт- ландДав- ление, МПа Темцемент перату ра эС 10. 6 0,8 0,1 228,0 80 1,29 8,11 10 10 0,5 10 60Оф 20 Ов 20 1,93 1111 120 1,2 9,60 2,80 13,5160 4,6 2,30 1,57 10,24 6 08 80 6 0,5 11 0,5 11 0,5 50 0,1 22 25,5 12,781,68. 2,42 11,2 10 60 0,4 0,20, 1,93 2511 05 12,5 3,5 50 120 5.2 100 25 50 160 6,6 100 28 14,0 11 0,5 3,30 2,5 0,16 - 1,9 1,35 2,4 8 0,5 20 11,2 60 0,34 01 120 27 286 Оф 5 10 11 05 10,5 0,1 78. 2,55 1,275 2,4 12,8 . 14,0 25 12 08 80160 3,1,4 22 0,1 10 5 0,5 0,1 8,0 0,6 3,4 внутреннее напряжение в цементном растворе на ранних стадиях структурообразования до набора им прочности, уплотняя прн этом внутреннюю структуру цементнаа камня,Бопьшинство компонентов расширягощгося цемента нортйандцемент, пщак алв- Ы мотермическа о производства ферротимна, отходы производства хромовых сопей по своему химическому составу являются очень стабипьнымине меняющими свой Иэ табл. 1 видно, что с увеличением расширения повышается величина само- - напряжения, в результате чего повышают контактные напряжения в системе: стенка скважины цементное кольцо - обсадная колонна. Сила сцепления цементного камня с обсадной копонной при повышении температуры также увеличивается, что повышает надежность герметизации,Распщряющийся цемент, отличающийся комбинированным расширением, создает Швакапюмотермическогопроиэводстваферротитана 100 10 100 10 100 10 100 10100 25 100 25 100 20 100 10 100 25 100 25 100 10 Гипс- содержащий комп нент (фос- фогипс) Отходыпроизводства фхромвыхсолей Величинаширения,% Величинаамо- на- пряження,МПа Сила сцепления цементного камня с обсадной колоннойй, МПа Прочность на . сжатие, МПа1033722 Ьсостав с годами, что обеспечивает ста- мического производства ферротитана спобильные расширякяцие свойства цреплагае- собствует повышению ранней прочности. ма о цемента, цемента и обеспечивает гермеечность вВвиду высокой плотности цаака алю - закецонного пространства скважины.мотермнческого производства ферротитана 3 Сочетание расширяющихся свойств и предлагаемый состав сохраняет высокую ранней прочности позволяет преаотвра плотность. щать гаеопроявления, имеющие местоВысокая гидравлическая активность . в начальный период структурообраеоалюминатов кальция в шлаке алюмотер- вания.Составитель Е. Тангалычев"Редактор А. Шандор Текред О.НецеКорректор,В,БутягаЗаказ 8886/38 Тираж 803 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитента СССРпо делам изобретений и открытий113038, Москвае Ж 38, Рауиская набеэ а 4/8филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4