Способ гидрофобизации тампонажных материалов

(51)5 Е 21 В 33/1 ЕТ НИЕ И римого и нную м алюмин ве крем ил или Г лимер тил цел я, ил ийорга Ж. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕ 1 ИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам(56) Авторское свидетельство СССР М 252162, кл. С 04 В 7/16, 1967.Авторское свидетельство СССР М 1257164, кл. Е 21 В 33/138, 1984.(54) СПОСОБ ГИДРОФОБИЗАЦИИ ТАМПОНАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к тампонажным материалам, используемым при креплении нефтяных и газовых скважин,Целью изобретения является сохранение активности вяжущего при длительном хранении при одновременном увеличении прочности цементного камня.Способ приготовления тампонажного материала заключается в перемешивании вяжущего с кремнийорганической добавкой и водорастворимым полимером, причем сначала в вяжущее вводят водорастворимый полимер, а затем после их перемешивания вводят кремнийорганическую добавку при следующем соотношении компонентов, мас,:Вяжущее 99,4-99,7Водорастворимыйполимер ,5Кремнийорганическаядобавка ,1(57) Изобретение относится к производству тампонажных вяжущих. Цель - повышение активности вяжущего при длительном хранении при одновременном повышении прочности. Тампонажный материал смешивают с водорастворимым полимером - понизителем водоотдачи. Затем в смесь вводят гидрофобизирующую . кремнийорганическую добавку и перемешивают. Соотношение вяжущего и добавок составляет, мас 0 ь: тампонажное вяжущее 99,4 - 99,7, водорасворимый полимер 0,225 - .0,500, кремнийорганическая добавка 0,075 - 0,100, В качестве вяжущего используют портландцемент и шлакопесчаные смеси. Прочность цементного камня увеличивается более чем в 2,5 а раз. Потеря активности цемента - не более 3,1;ь за месяц, 1 табл. В качестве водораство спользуют модифицирова юлозу или оксихлорид РТР, или гипан, а в качест ической добавки - петрос Водорастворимые полимеры препятствуют агрегированию цементных частиц в результате создания вокруг цементных частиц вязких, структурованных слоев, обладающих довольно высокой упругостью, что является структурно-механическим барьером для их сближения. Однако поверхность таких слоев гидрофильна. Кремнийорганические соединения, адсорбирующиеся на пленках из водорастворимого полимера; придают поверхности этих пленок гидрофобность. Таким образом, при последовательной обработке достигается получение прочного защитного слоя на поверхности цементных частиц.При введении высокомолекулярного полимера в сухую смесь вяжущего происходит взаимодействие его только с некоторыми ионами кальция. Последующее введение гидрофобизатора способствует определенному расположению одна относительно другой остальных функциональных групп полимера и гидрофобизатора. В результате такого взаимодействия наблюдается упрочнение высокомолекулярных полимеров в растворе гидратными новообразованиями и наличие частичек последних в рентгеноаморфном состоянии. увеличивается прочность структуры камйя, Роль гидрофобиэатора состоит не только в сохранении активности вяжущего, но и улучшении его свойств за счет сохранения полимера и частичного взаимодействия с ним, Гидрофобизирующая добавка покрывает высокомолекулярный полимер и большую площадь вяжущего, усиливая эффект гидрофобизации, Одновременно исключается и пенообраэование,Тампонажный раствор приготавливают следующим образом: обработку цемента реагентами проводят путем смешивания цемента с ними в шаровой мельнице в течение 20 мин при последовательном вводе сначала водорастворимого полимера, а затем кремнийорганической добавки, Материал затворяют водой до растекаемости 20 - 22 см. Из полученного раствора готовят призмы 2 х 2 х 10 см, которые затем испытывают, Испытания проводят на тампонажном материале непосредственно после обработки цемента и после хранения его 1 мес в атмосФере влажности 100;.По результатам испытаний определяют потери активности по процентному снижению прочности цементного камня, Оценка сохраняемости тампонажного материала также приводится по данным остатка на сите 0,93 после просеивания необработанных и обработанных водорастворимым полимером и гидрофобизатором проб цемента после хранения его в бумажных мешках на открытом воздухе под навесом. Время впитывания капли определяют по следующей методике 10 г цемента, обработанного последовательно полимером и гидрофобизатором, после хранения в течение двух суток на открытом воздухе развивают тонким слоем на сухой поверхности и наносят на этот слой несколько капель воды, затем засекают время впитывания капли.Сравнительная характеристика тампонажного материала приведена в таблице,П р и м е р 1 (опыт 3). Навеску ПЦ-ДО997 г(99,7) загружают в лабораторную шаровую мельницу и вводят 2,25 г. (0,22545 Результаты испытаний",Процент потериактивности,2,6Остаток на сите через1, 6, 12 мес хранениясоответственно,0,01; 2,0; 2,0 .Прочность через 12 месизгиб / сжатие, МПа 3,72/16,42 Время впитываниякапли, мин 178 П р и м е р 3 (опыт 19). Состав тампонажного материала следующий, мас. :П ЦТ-ДО99,4, Водорастворимыйполимер (ОХА) 0,5 50 55 мас. ) водорастворимого полимера (ММЦ),перемешивают в течение 10 мин. затем вводят 0,75 г (0,075 мас.)ь) и перемешивают втечение 10 мин,5 Готовый материал затворяют водойпри в/т = 0,5. Из полученного раствора изготавливают призмы 2 х 2 х 10 см, которыетвердеют двое суток, и испытывают их наизгиб, а полученные половинки - на сжатие.10 Испытания проводят на тампонажном материале непосредственно после химобработки и после хранения его 1 мес в атмосферевлажности 100;(.По результатам испытаний определяют15 процент потери активности по процентномуснижению прочности цементного камня.Процент потери активности составляет3,1.Неотработанный и обработанный химреагентами материал засыпают в бумажные20 мешки и хранят на открытом воздухе поднавесом 1, 6, 12 мес., после чего в указанныесроки тампонажный материал затворяютводой при в/т = 0,5, и из полученного раствора готовят призмы 2 х 2 х 10 см, которые25 твердеют двое суток, и испытывают их наизгиб и сжатие. Получают прочность изгиб/сжатие 5,1/18,7; 4,62/16,1; 3,62/15,5. Вукаэанные сроки также просеивают тампонажный материал через сито 0,93. Получен 30 ные остатки на сите: 0,01; 2,0; 2,1.Взвешивают 10 г тампонажного материалапосле хранения в течение двух суток на открытом воздухе, разравнивают тонким слоем и наносят на этот слой несколько капель35 воды. Засекают время впитывания капли,которое составляет 145 мин,П р и м е р 2(опыт 15), Составтампонажного материала следующий мас, :П ЦТ-ДО99,540 Водорастворимый полимер (ММЦ) 0,4Кремнийорганическаядобавка (ГКЖ) 0,199,7 ШПЦС Водорастворимыйполимер (КРТР)Кремнийорганическаядобавка (ГКЖ) 0,225 0,075 Результаты испытаний: Процент потериактивности, % 3,1Остаток на сите через1, 6, 12 мес хранениясоответственно, % 0,01; 2,0; 2,1Прочность через 12 месизгиб/сжатие, МПа 4,9/19,7Время впитывания капли, мин 141 П р и м е р 5(опыт 13). Составтампонажного материала следующий, мас.,ШПЦС Водорастворимыйполимер (гипан)Крем нийорганическаядобавка (ГКЖ) 99,7 0,225 0,075 Результаты испытаний Процент потери активности,3,1 Остаток на сите,0,01; 2,0; 2,1 Прочность через 12 мес.изгиб/сжатие, МПа 4,7/19,2 Время впитывания капли, мин 141 П р и м е р 6(опыт 27) Состав тампонажного материала следующий, мас. : Кремнийорганическаядобавка (ГКЖ) 0,1Результаты испытаний:Процент потериактивности,2,0 фОстаток на сите через1, 6, 12 мес хранениясоответственно, 0,01; 2,0; 2,2Прочность через 12 месизгиб/сжатие, МПа 3,3/16,10Время впитываниякапли, мин 172П р и м е р 4 (опыт 12), Состав тампонажного материала следующий, мас.=,ь:(петросил) 0,584 5 0,116 Результаты испытаний; 10 Процент потери активности,2,6Остаток на сите,0,01; 2,3; 2,4 Прочность через 12 мес.изгиб/сжатие, М Па 4,5/170 Время впитывания капли, мин 150 15 Как видно из таблицы, тампонажный материал отличается повышенной активностью, прочностью и сохраняемостью при длительном хранении.Температурный диапазон применения 20 тампонэжного материала определяется видом вяжущего, входящим в его состав, на основе портландцемента до 100 С; Ш П ЦС 120 до 160 С; ШПЦСдо 250 С.Применение способа гидрофобизации 25 тампонэжного материала позволяет улучшить свойства цементных растворов и качество крепления скважин. Формула изобретения30 0,075 - 0.100 50 Способ гидрофобизации тампонажныхматериалов, включающий смешение тампонэжного вяжущего и гидрофобизирующей кремнийорганической добавки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сохраненияактивности вяжущего при длительном хранении при одновременном увеличении прочности цементного камня, тампонажное вяжущее предварительно смешивают с во дорастворимым полимером - понизителемводоотдачи при следующем соотношении компонентов, мас. :Тампонажное вяжущее 99,4 - 99,7 Водорастворимый45 полимер - понизительводоотдачи 0,225 - 0,500 Гидрофобизирующаякремнийорганическаядобавка1661367 а л аа а О Ве и оФ Омл лМ Ф о лв 1 Ч о в а т0 Чсев фФО лм иа СЧ ОЪ е и л а л Ф лФ а мс т а Ффф сО аа а н а еО ф 4 О ф