Способ приготовления облегченного тампонажного раствора

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ готовление силиката натрия. Способ приготовления облегченного тампонажного раствора вкл ючает смешение портландцемента с силикатным материалом, смешанным с водой, причем предварительно готовят силикатный материал посредством нагревания воды и гидроксида натрия до 80 - 85 С и смешения их с кремнеземсодержащим пыле- видным отходом производства алюминиевых сплавов при их массовом соотношении соответственно (1,3 - 1.6):(0,3 - -0,4):(0,8 - 1,2), а после окончания реакции взаимодействия полученный состав смешивают с водой, портландцементом и кремнеземсодержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при следующем соотношении компонентов, мас,%: портландцемент 40,21 - 55,34, крем- у неземсодержащий пылевидный отход производства алюминиевых сплавов С 11,07 - 26,14, гидроксид натрия 0,28 - 0,39, вода - остальное. Приготовленный по данному способу тампонажный раствор имеет по сравнению с известными следующие з преимущества: меньшие значения плотности и проницаемости, сокращение энергетических затрат. Эти свойства тампонажного раствора позволяют повысить качество крепления скважин. 2 табл,Изобрете Цель изобретения - снижение плотно. сти тампонажного раствора и уменьшение энергетических затрат на приготовление силиката натрия.Способ приготовления облегченного тампонажного раствора включает смешение портландцемента с силикатным материстности к с ченных там крепления ск использовани те- и газодобь тировании ск ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики иминерального сырья и Иркутский филиалВсесоюзного института алюминиевой и магниевой промышленности(56) Данюшевский В.С. и др. Справочноеруководство по тампонажным материалам;- М.: Недра, 1987, с, 102 - 104,Комплексное применение химическихреагентов в бурении; Обзорная информация, - М ВИЭМС, 1984, с, 24 - 25,(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА(57) Изобретение относится к бурению, вчастности к способам приготовления облегченных тампонажных растворов для крепления скважин в геологорэзведочной, нефтеи газодобывающих отраслях при цементировании скважин. Цель изобретения - снижение плотности тампонажного раствора иуменьшение энергетических затрат на приие относится к бурению, в часобам приготовления облегпонажных растворов для важин, и предназначено для я в геологоразведочной, нефвающей отраслях при цеменажин. Ы 1728471 А 1алом, смешанным с водой, причем редварител ь но готовят силикатный матер ал посредством нагревания воды и гидр ксида натрия до 80-85 С и смешения их с кремнеземсодержащим пылевидным отходом про изводства алюминиевых сплавов при массовсм соотношении соответственно (1,3 - 1,6):(0,3 - 0,4):(0,8 - 1,2), а после окончания реакции взаимодействия полученный состав смешивают с водой, портландцемен том и кремнеземсодержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при следующем соотношении компонентов,мас,;:Портландцемент 40,21 - 55,34 15 Крем неземсодержащийпылевидный отход производства алюминиевыхсплавов 11,07 - 26,14 Гидроксид натрия 0,28 - 0,39 20 Вода Остальное Кремнеземсодержащий пылевидный отход производства алюминиевых сплавов улавливается электрофильтрами. Он имеет следующий химический состав,%: Я 02 95; 25 ЯС 2,3; СаО 0,8; ЕегОз 0,6: КгО + ИгО 0,9: А 20 з 0,2; вода остальное.При приготовлении тампонажного раствора по предлагаемому способу достигается активация цементно-водной системы за 30 счет образования силиката натрия вследствие химической реакции между гидроксидом натрия и тонкодисперсным кремнеземом. Вследствие того, что реакция является экзотермической, выделяется теп ловая энергия, еще более активизирующая систему.Для получения силиката натрия в настоящее время в промышленности сплавляют кварцевый песок (502) и гидроксид натрия 40 (КаОН) при 1400 - 1500 С, Такой продукт в воде при комнатной температуре нерастворим. Для возможности использования в различных водных системах данный продукт помещают в автоклавы и под давлени е м 0,6-1,0 М Па и и ри 120-125 С обрабатывают острым водяным паром до получения водного раствора силиката натрия плотностью 1480 - 1520 кг/м, называз, емого жидким стеклом, Только такой 50 водный раствор силиката натрия может использоваться для различных водных Систем, в том числе и для ввода в тампонажные растворы.П р и м е р, Для получения облегченного 55 тампонажного раствора по предлагаемому способу взяты пробы тампонажного портландцемента, тонкодисперсный кремнезем - отход производства алюминиевого завода и гидроксид натрия. Одновременно для сопоставления технологических свойстввзяты тот же цемент, а в качестве добавки -силикат натрия в виде жидкого стекла заводского изготовления и хлорид кальция.Приготовление тампонажных растворов по предлагаемому способу осуществляют в следующем порядке. Вначалесмешивают воду с гидроксидом натрия инагревают их до 80-85 С, после чего, помешивая лопаткой, добавляют кремнеземсодержащий пылевидный отход производстваалюминиевых сплавов. При этом массовыесоотношения компонентов следующие: вода; гидроксид натрия: кремнеземсодержащий пылевидный отход (1,3 - 1,6): (0,3 - 0,4):(0,8-1,2).Смешиваемые вещества вступают в химическую реакцию с образованием силиката натрия. Вследствие того, что даннаяреакция идет с выделением тепла, температура смеси возрастает до 105 - 110 С,Затем полученную смесь смешивают сводой затворения, портландцементом итонкодисперсным кремнеземом и измеряют свойства образовавшегося облегченного тампонажного раствора иФормирующегося камня в соответствии стребованиями ГОСТ.Результаты проведенных работ представлены в табл.1. В этой же таблице приведены данные сопоставительныхэкспериментов с тампонажными растворами, приготовленными из портландцемента,силиката натрия заводского изготовления,хлорида кальция и воды,Граничные значения содержания компонентов в тампонажном растворе, приготовленном по предлагаемому способу,выбраны исходя из того, что при содержании компонентов за указанными пределамиухудшаются. физико-механические или технологические свойства раствора и камня, атакже не достигаются цели изобретения.Например, при содержании портландцемента менее 40,21 мас. прочность цементного камня меньше, чем допускаемаяпо стандарту, при содержании портландцемента более 55,34 мас.плотность больше,чем определено ГОСТ для облегченных тампонажн ых растворов.Свойства облегченных тампонажныхрастворов и цементного камня на их основе при граничных значениях выполненияпредлагаемого способа представлены втабл,2,Известный облегченный тампонажныйраствор имеет более высокие значенияплотности минимальная 1550 кг/м против1380 кг/м у предлагаемого, а проницаезмость камня на его основе значительно вы1728471 20 Растекаемость,сн Плотностькг/см 5 Содержание компонентов, мас,г Опыты Портланд- КПОцемент СН Вода ХК ГН 1 2 3 5 6 7 8 9 1 О 11 12 13 14 15 0,42 0,39 0,38 035 0,34 О,З 3 0,32 0,31 0,30 0,29 0,28 0,27 18,5 18,0 18,0 18,5 18,0 18,0 18,0 18,0 18,5 18,5 18,0 18,0 19,0 18,5 18,0 1690 1650 1620 1590 1560 1540 1520 1480 1450 1420 1380 1340 1660 1610 1550 60,35 6,0455,34 11,0752,71 13,1850,08 15,0248,61 170247,24 18,8945,72 20,584398 21,9642,61 23,4341,37 24,8240,21 26,1439,11 27,3853,7651,8250,00 3,52 3,1 о 2,72 2,31 1,95 1,61 1,35 1,03 0,94 0,86 0,74 0,61 0,91 0,83 0,72 зз,го3373 34,55 34,03 33,54 33,38 ЗЗ,8 г 33,66 33,51 33,37 33,24 43,ог44,04 45,00 1,61 2,07 2,50 1,61 2,07 2,50 П р и и е ч а н и е. КПО - кремнезенсодержащий пылевидный отход производства алюминиевых сплавов,ГН - гидроксид натрия, СН - силикат натрия, ХК - хлорид кальция, с22 С,фР= 0,1 НПа,45 50 55 ше - 1,35 10 мкм против 0,21 10 мкм у предлагаемого.В приготавливаемом по предлагаемому способу облегченном тампонажном растворе достигается более низкая плотность, 5 снижается проницаемость камня, уменьшаются энергетические затраты на получение силиката натрия.Низкая плотность тампонажного раствора позволяет использовать его в тех слу чаях, когда необходимо уменьшить опасность поглощений и гидроразрывов горных пород при цементировании скважин. Уменьшение проницаемости цемент- . ного камня приводит к увеличению его 15 герметизирующей способности, снижает разрушающее воздействие на него агрессивных пластовых сред. Формула изобретения Способ приготовления облегченного тампонажного раствора, включающий смешение портландцемента с силикатным материалом, смешанным с водой, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью. снижения плотности тампонажного раствора при одновременном уменьшении энергетических затрат на приготовление силикатного. материала, предварительно готовят силикатный материал посредством нагрева до 80-95 С смеси воды, гидроксида натрия и кремнеземсодержащего пылевидного отхода производства алюминиевых сплавов при массовом соотношении соответственно (1,3;1,б): (0,3 - 0,4): (0,8 - 1,2), а после окончания реакции взаимодействия полученный состав смешивают с водой, портландцементом и кремнеземсодержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при следующем соотношении компонентов, мас. о.Портландцемент 40,21 - 55,34 Крем неземсодержащийпылевидный отход производства алюминиевыхсплавов 11,07 - 26,14 Гидроксид натрия . 0,28 - 0,39 Вода Остальное Таблиыа. 1Прочность через Проница 48 ч, НПаемость- черезна изгиб на сжатие 48 ч,1 О мкм5,71 1,045,58 0,825,26 0,654,81 0,433,67 О гг2,59 0,152,48 0,091,7 г о,1 г1,49 0,141,22 0,171,09 О 210,89 0,271,32 1,351,11 1,780,97 2,071728471 Таблица 2 Растекае- Прочность черезмость, 48 ч, МПасмна изгиб на сжатие Содержание компонентов, мас,ь Опыты Плотность,/Проницаемость через48 ч, 10-змкмф При нагреве воды до 80 С0,39 33,20 1650 18,0 3,14 5,57О,зз 33,54 1540 18,0 1,60 2,580,28 33,37 1380 18,0 0,73 1,07При нагреве воды до 85 С0,39 33,20 1650 18,0 3,17 5,590,33 33,54 1540 18,0 1,62 2,610,28 Зз,зу 1380 18,0 0,75 1,10При удельной поверхности кремнезема 600 мм/кг0,39 33,20 1650 18,0 3,14 5,560,33 33,54 1540 18,0 1,53 2,560,28 33,37 1380 180 0,72 1,06При удельной поверхности кремнезема 800 м /кг20,39 33,20 1650 18,0 3,18 5,610,33 33,54 1540 18 о 1,63 2,610,28 33,37 1380 18,0 0,78 1,11 1 55,34 11,07 2 4724 188940,21 26,14 0,83 0,16 0,22 4 55,34 11,07 5 47,24 1889 6 40,21 26,14 0,810,140,197 55,34 11,оу 8 47,24 18,89 9 40,21 26,14 0,84 0,17 0,23 10 55 34 11 07 11 47,24 18,89 12 40,21 26,14 0,80 0,14 0,18 При соотноззмиях воды, гидроксида натрия икремнезема 1,3;О 3;0,833,20 1650 18,033,54 1540 18,033,37 1380 18,0 13 55,34 11,07 14 47,24 1889 15 4021 26,4 3,16 5,58 1,61 2,590,74 1 09 0,82 0,15 0,21 0,39 0,33 0,28 При соотноьениях воды, гидроксида1;6:0,4:1,233,20 1650 18033,54 1540 18,03337 1380 18,0 натрия и кремнезема 3,17 5,59 1,62 260 0,75 1 1 10 16 55.34 11,0717 47,24 18,8918 40,21 26,14 0,80 0,14 0,20 0,39 0,33 0,28 30 35 40 45 50 Составитель Л,БестужеваТехред М.Моргентал Корректор Л.Патай Редактор И,Горная Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1389 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5