Расширяющийся тампонажный материал

(51)5 Е 21 В ЗЗ/1 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНО ВЕДОМСТВО СССР.(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ТЕНИ Изобретение относится к составам; применяемым при бурении, в частности к тампонажным материалам, предназначенным для крепления нефтяных, газовых и других скважин,Цель изобретения - повышение сохранности физико-механических свойств цеменлегкосыпучий порошок, сохраняющий сыпучесть при температуре от -40 до +500 С, Гидрофобность его 90, рН водной суспензии 3,6, истинная плотность 2,2 г/см, насыпная3масса 25 - 50 г/л, размер частиц 0,004 - 0,04 мкм, удельная поверхность 175 м 5 м 2/ч.Применяется в технике в качестве ного камня при увеличении срока хранения эмульгато ра, стабилизатора, инвертныхэмульсий и пеногасителя буровых растворовАвторами экспериментально установлено, что расширяющийся тампонажный материал, содержащий высокодисперсный пирогенный гидрофобизированный кремнезем после хранения 4-х и более месяцев незначительно снижает физико-механиче-; ские свойства, удовлетворяя требованиям ГОСТ 1581 - 85, при этом формируемый цеСО С) 1(71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче ипереработке сероводородсодержащих газов(56) Данюшевский В, С. и др. "Тампонажныйцемент с большой величиной расширенияна основе окиси кальция","Цемент", 1972,М 1, с. 7,Данюшевский В. С. и др, "Справочноеруководство по тампонажным материалам",М., "Недра", 1987, с, 156-157. тампонажного материала.Новым в предлагаемом расширяющемся тампонажном материале является то, что он в качестве добавки содержит высокодисперсный пирогенный гидрофобизированный кремнезем и новое количественное . соотношение компонентов,Высокодисперсный пирогенный гидрофобизированный кремнезем выпускается по ТУ 39-08 - 125 - 77 и представляет собой(54) РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ(57) Сущность изобретения: тампонажный материал содержит;. в мас.ф; портландцемент 73,5-84; гипс 8 - 10; сульфоалюминатное гидравлическое вяжущее 7-15, высокодисперсный пирогенный гидрофобизированный кремнезем 1 - 1,5. Компоненты тампонажного материала перемешивают и затворяют на водопроводной воде. Характеристика тампонажного материала: срок хранения тампонажного материала практически не влияет на свойства расширения цементного камня за счет сохранности его физико- механических свойств. 2 табл,ментный камень остается непроницаемымдля газа.По мнению авторов частички высокодисперсного пирогенного гидрофобизированного кремнезема благодаря удельнойповерхности, превышающей более чем в200 раз аналогичный показатель портландцемента обволакивает частички цементагидрофобной пленкой и не позволяют влагеиэ воздуха проникать в массу цемента, Этопозволяет тампонажному материалу длительное время сохранять свои физико-механические свойства, при этом цементныйкамень на основе как свежеприготовленного материала, а также и материала послехранения в течение 3 - 4 месяцев остаетсянепроницаемым для газа.Расширяющийся тампонажный материал получают простым смешением тонко молотых компонентов или совместным ихтонким помолом в лабораторных условиях,или на существующих цементных заводах сиспользованием стандартного оборудования.Готовый тампонажный материал затворяют водой, Технология цементированияобсадных колонн не отличается от общепринятой,Для проведения исследования был приготовлен тампонажный материал в лабораторных условиях совместным тонкимпомолом следующих компонентов:- тампонажного портландцемента Новотроицкого и Кувасайского цементных заводов марки ПЦТ Д 20 - 100;- , сульфоалюминатного гидравлического вяжущего, представляющего собойсмесь, состоящую из известняка, алюмосиликатного компонента (глиноэемсодержащего сырья) и двуводного гИпса,подвергнутой обжигу при 1200 - 1300 С;- двуводного гипса по ГОСТ 4013 - 74;- высокодисперсного пирогенного гидрофобизированного кремнезема,Для исследования были взяты тампонажные материалы с различным содержанием компонентов и приготовленытампонажные растворы с водоцементнымотношением 0,5 и определены их граничныеи средние значения,Результаты исследований представлены в табл, 1 и 2,П р и м е р. Для приготовления тампонажного раствора (опыт 12) были взяты 500г воды и 1000 г тампонажного материала,содержащего компоненты, мас.% (г):Портландцемент 78,5 (785 г)Гипс 9,0 (90 г)Сульфоалюминэтноегидравлическое вяжущее 11,0 (110 г) Высокодисперсн ыйпирогенный гидро-.фобизированныйкремнезем 1,5 (15 г)5 Тампонажный раствор приготавливается простым эатворением тампонажного материала на водопроводной воде,Последовательность приготовления остальных предлагаемых составов, указанных"0 в таблице аналогичны вышеописанной и отличается лишь содержанием компонентов.Физические и механические свойствазаявляемого материала (тампонажного раствора и камня) определяли согласно ГОСТ15 1581 - 85 и ГОСТ 26798,0-85 - ГОСТ 26798,2 -85.Газопроницаемость и расширение цементного камня определяли по известнымметодикам,20 Из табл, 1 видно, что содержание высокодисперсного пирогенного гидрофобизированного кремнезема оптимально впределах 1,0-1,5 мас,о , Содержание высокодисперсного пирогенного гидрофобизи-рованного кремнезема более 1,5 мас.%(опыт 14) при средних значениях содержания других компонентовдаже в свежеприготовленном материале резко снижаетпрочность цементного камня, а менее 1,030 мас.% (опыт 13) не обеспечивает сохранения физико-механических свойств,Содержание сульфоалюминатного гидравлического вяжущего более 15,0 мас.нецелесообразно, так как вызывает сильное35 расширение (опыт 18) камня и ухудшает егопрочность, а при содержании менее 7,0мас,формируемый камень не имеет расширения,Оптимальное содержание гипса в там 40 понажном материале находится в пределах8,0 - 10,0 мас так как при меньшем егосодержании сокращаются сроки схватывания тампонажного раствора опыт 15), а при. большем содержании(опыт 16)увеличивает 45 ся индукционный периодтвердения, формируемый камень проницаем и имеетнезначительную прочность. В таблице 2 показано расширение свежеприготовленныхтампонажных материалов известного и за 50 являемого по истечении времени до 6 месяцев, а также заявляемого материала после3 и 4 месяцев хранения.Из таблиц видно, что время храненияпрактически не влияет на свойство расши 55 рения камня у обоих составов.Таким образом, предлагаемый расширяющийся тампонажный материал обладает улучшенными физико-механическимисвойствами при увеличении срока хранения.1808995 Предлагаемый тампонажный материалэможет быть использован для цементирования обсадных колонн в условиях нормальных температур и рекомендован для нефтегазодобывающих районов, где периодически появляется необходимость его хранения непосредственно на объектах использования,Ф о р мул а из о бр ете н и я Расширяющийся тампонажный материал, включающий портландцемент, гипс и сульфоалюминатное гидравлическое вяжущее, отличающийся тем,что,с целью повышения сохранности физико-механиче 15 Та блица 1 физико"механические свойства расщнрякцегося тгнпонамногоиатериала Испытания через 3 месяца после изготовленияИспытания через 4 месяцапосле изготовления В/Ц Испытания свеяепрнготовлен" мых тампонавных материалов Содержание компонентов, мас, В опытов Цемент Гипс Газо" прони. цае" месть через 2 су- ток Процност ь Сроки схватывания,час-мин ГазоПрочностьпри изгибечерезг суток Сроки схва"тывания,час-мин Газопроницае"местьчерез2 суток Проч" ность прн нэ гибечерез 2 су- ток Сроки схватывания, час-мин ИАСпроницаемостьчерез2 суток при изгибе 1 Г нача- конец через2 суток начакача- конецло 1,4 85,0 г 75,о 3 80,07-55 8-25 1,8 1," 9-00 12-00 1,0 0,15 9-30 12-30 Ту 4 2,8 3,4 3,4 О,О 50 В,о 7,0.10,0 15,0 О 11,0 1,0 О,5 З-О 0,5 4-15 2,2 5-30 5-00 6-20 3-50 Оф 5 9"20 12-20 рз1, О 7-50 Предлагае0,5 3-20 6-30 6-30 7-00 8-40 7-50 8-50 7-20 9-00 б"50 8-00 2,7 2,8 2,8 2,9 0 0 7-30 7-50 8-00 0,5 3" 10 0,5 4-00 гз 7 6-50 5-40 2-7 7, 00 7-40 740 8-10 6-50 гв 7 5-30 6-10 2,7 7-10 8-15 8-25 7-45 8-00 5"00 6-00 6"40 9-00 0 . 5"50 2,8 6-30 б"30 2,8 8-45 5"20 З,9 0,6 9-30 2-30 6"50 1,5 1,9 2,0 1,6 2.6 5-00 3,2 5-15 7-30 6-00 9-10 2-5 5730 2"30 7-4 О 0 . 3-40 5-30 0 5"1 О 10-20 0,5 1-30 0,5 1-20 0,5 3-55 0,5 4-05 З,О 5-20 10-40 6"30 11-20 4-оо 6-205-20 8-30 0,50 0,1 5-55 5-40 3,5 2,6 Ов 05 .5 ЗО 7 40 Оюб 7-10 12-00 ТвО 7П р и м е ч а и и е, 1, Испытания проводились при температуре 22 е 3 С и давлении 0,1 Ийа /э2. В опытах 1,3,4,7,1015,16,17 использован тампонаиный ценент Кувасайского завода, в остальныхцемент Новотронцмзго завода.3. Сульфоалеминатное гидравлическое вянувее (СДГВ) приготовлено на Нонотроицком цементном заводе 5 6 .7 В 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 В 73 5 84,0 78,55 80,75 74,75 82,75 79,50 80,б 78,5 79,25 78 е 25 79, 75 75, 75 83,75 73,75 10,0 8,0 8,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9 фо 9,0 7,0 11,0 9,0 9,0 Т 5,0 7,0 10,5 10,0 15,07,0 10,0 10,0 11,0 11,0 11,012,012,06,016,0 1,5 1,0 1,5 1,25 1,25 1,25 1,5 1,О 1,5 0,75 1,75 1,25 1,25 1,25 1,25 мый материал4-20 З, 7 4-40 3,9 5-Зо З,Е 4-20 3,9 4"50 3 5 5-20 3,1 5-50 3, 4 5-40 3,7 0,5 2"50 0,5 3-40 0,5 4-5 0,5 4-30 0,5 4-30 О,5 4-ОО 0,5 4-10 0,5 4-05 ских свойств цементного камня при увеличении срока хранения тампонажного материала. он дополнительно содержит высокодисперсный пирогенный гидрофоби зированный кремнезем при следующем соотношении компонентов,мас,:Портландцемент 73,5-84 Гипс 8 - 10 Сульфоалюминатное1 О гидравлическое вяжущее 7-15Высокодисперсныйпирогенный гидрофобизированныйкремнезем 1 - 1,5 3,0 Зео 3, 2,9 Зво 3,1 3,0 2,8 2,0 2,6 гео 2,9 е 51808995 Таблица 2 Расширейие цементного камня во времени при различных сроках хрэненйярасширяющегося тампонажного материалаРасширение камня,по истечение времени после затво енияСроки хранения расширяющегося тампонажного,материала8 часов 1 суток 3 месяца 6 месяцев 1 месяца 0,48 0,46 0,46 0,46 Свежеприготовленный 0,46 н 0,95 0,94 0,85 0,95 0,94 0,85 0,95 0,94 0,85 0,950,940,85. 0,90 0,90 0,80 8 8 12 0,82 0,80 12 12 0,82 0,80 0,82 0,80 0,82 0,80 0,80 0,75 П р и м е ч а н и е: Компонентный состав и физико-механические свойства составов в опытах 1,2,3,4,8,12 приведены в табл,1 Составитель П,ОыцымушкинРедактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова Заказ 1264 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 3 месяца4 месяцаСвежеприготовленный3 месяца4 месяцаСвежеприготовленный3 месяца4 меся а 1,20 0,75 1,20 1,18 1,18 1,00 1,25 0,75 1,24, 1,20 1,20 1,05 1,26 0,76 1,26 1,20.1,20 1,05 1,28 0,78 1,27 1,20 1,20 1,07 1,28 0,79 1,28 1,22 1,20 1,07