Способ получения гидрогранатного тампонажного вяжущего

ОП КСАН И ЕИЗОВРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск ихСоциаяистичесиик(22)Заявлено 17.08 21) 2812064/29 присоединен заявки итвт Ъеударстюнык кемССРаф делам иэебретения вткрытнй 23)Прнорите Опублико 81 Бюллетень36 ано 30,53) УДК 666. ,92(088,8) опубликования описания 03.10 Л, С. Запорожец, . 2в и Н. И. Эпщтекономари зобретения но-исследо ваа,и, Моссного Зн4енделеева юбинское отделение Казахског Йауч чного нефтяного ин итут и ордена Трудовог Кра й институт им. Д. 34. Ц рдена Ленина ехнологически(71) Заявители 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОГРАНАТ ТАМПОНАЖНОГО ВЯ ЖУЩЕГО счетный сьВ табл. 2 предста став оксидов желез нажного материала количественном и к к производству в частности к о, пригодного их и сверхглускважин ния гидрограушего для цеажин путем пои последующего идротермальных исто-шлакового тамп при указанном выше ачественном составе Согласно известному способу желеэисто-шлаковой тампонажный материал, представляющий собой шлаковую комлоэицию,состоящую %: гранулированный доменныйшлак 85, 10 пиритные огарки 10 и известь-кипелка 5, измельчают до тонкости помола, соответствующей 10-12% остатка на сите % 008,Железисто-шлаковый тампонажный матриал имеет химический состав исходныхсырьевых материалов, приведенный втабл. 1. Изобретение относится строительных материалов, способу получения вяжуше для цементирования глубок боких нефтяных и газовыхИзвестен способ получе натного тампонажного вяж ментирования нефтяных ск мола шлаковой композиции синтеза гидрогранатов в условиях Г 11 компонентов.5Затем при 175-350 С и давлении600 атм в результате гидротермального синтеза образуется кроме низкоосновных гидросиликатов кальция некоторое количестко,ферритных и алюмоферритных гидро- гранатов до 25-28% теоретически).Такой состав продуктов твердения (поданным авторов) обеспечивает солестойкость, в частности стойкость в 5%-ных растворах сульфатов магния и натрия.Однако тампонажный материал, полученный таким способом, не является стойким к сероводородной агрессии, потому что ферритные ЗСаОРеО,п 0(6-2 л)НдО, и алюмоферритные ЗСаОхА 1 аО (1-х) е- к Ре ф ,% 0(6-2 п) НО гидрогранатыв своем составе содержат оксиа желееа в трехвалентном состоянии РеО, который в восстановительной среде, соэдаваемой сероводородом (И 18), переходит. вдвухвалентное состояние с образованиемсульфида железа Ре, Этот переход сопровождается увеличением объема в 3-4 ра-1за, что приводит к полному рассыпаниюобразующегося цементного камня.Бель изобретения - повышение стойкости вяжуцего к. сероводородной агрессии.Указанная пель достигается тем, чтоспособе получения гидрогранатного тампонажного вяжуцего для цементирования нефтяных скважин путем помола шлаковойкомпозиции, содержащей оксиды кальция,кремния, алюминия и последующего синтеза гйдрогранатов в гидротермальных условиях, помол шлаковой композиции осуществляют до удельной поверхности4000-9000 см/г, а синтез гидрогранатов проводят в присутствии щелочногоактиватора в количестве 6-9% от весашлаковой композиции.Благодаря такому режиму обработкиувеличивается реакционная способностьвещественного состава шлаков, содержащих в шлаковом тампонажном материале,Щелочной активатор, создавая щелочнуюсреду, также повышает реакционную способность компонентов, входящих в составшлакового тампонажного материала.Алюминатные гидрогранаты, полученные в результате гидротермального синтеза, в отличие от ферритных содержат оксиды алюминия, отличающиеся химическойинертностью и, в тоьчисле, неспособностью к окислительно-восстановительнымреакциям, что обуславливает стойкостьалюминатных гидрогранатов к сероводородной агрессии.Способ осуществляют следующим образом.Тампонажный материал, содержащий %:оксиды кальция 25,4-36; оксиды кремния10,24-17,28; оксиды алюминия 30-45,4,остальное приМеси; подвергают совместному помолу в деэинтеграторе при режимах,обеспечивающих скорость соударения частиц 40-110 м/с при 3-9 тыс. об/мин,что обуславливает удельную поверхностьматериала 4000-9000 см /г,Полученную смесь затворяют водой, со.держащей щелочной активатор, напримержидкое стекло, Полученный раствор подвергают гидротермальной обработке при 80-250. С и давлении 30-100 МПа, т.ераствор обрабатывают в условиях, приближенных к скважинным,Через 48 ч обработки в продуктахтэердения получают свыше 80% алюминатных гидрогранатов, типа ЗСаО А 90(1,5-1,6)ф 1 0(2,8-3)Н 10,Тампонажный материал на основе высокоалюминатного и кремнеэемсодержа щегошлаков с вышеуказанным соотношением оксидов, например шлак алюмотермическоготпроизводства ферротитана и шлак рафиниро-,ванного феррохрома в соотношениях, вес.%:1) 50:50,; 2) 40;60; 3) 60:40, подвер 10 гают обработке в дезинтеграторе при скорости 6000 об/мин,Каждую из полученных смесей затворяют водой, в которую вводят щелочной активатор,например, жидкое стекло, в коли 15 честве от 60 до 90 кг на 1 т шлаков(каждая композиция проверялась с различными содержанием жидкого стекла), чтов вес,% составляет 6-9, а полученныйраствор подвергащт гидротермальной обрао20. ботке при 130 С и давлении 50 МПа длясинтеза алюминатных гидрогранатов,Проведенный количественный рентгенофазовый анализ продуктов твердения показал, что шлаковая композиция, содержа 25 щая шлаки ферротитановой и рафинированного феррохрома и имеющая следующийокисный, состав,%: СаО 25,4-36; ;010,24-17,28 А 10030-45,4%,затвердевает с образованием гидрограна 30 тов общей формулы ЗСаО;А 10.(1,5-1,6)%0" (2,8-3) НО. Количество гидрогранатов во всех составах примерно одинаковое и составляет 79-85%. Гидрогранатное вяжущее имеет высокие прочностные показатели 1 Ъ 7-207 кгс/см через48 ч твердения при 130 С и давлении50 МПа.В табл. 3 приведены физико -химические показатели тампонажного материала.Предлагаемый способ может быть осуществлен также на следующих тампонажных материалах, содержащих вышеуказанное соотношение оксидов, например известь-зола, известь-глинистые материалы45с добавлением компонента, содержащегооксиды алюминия.В табл, 4 приведена стойкость гидрогранатного тампонажного материала (50:50:9) в сероводородной среде в течениегода с контролем прочности цементного50камня, изменения его структуры по,скорости прохождения ультразвука, а также сконтролем рН и химического состава агрессивной среды.Данные, приведенные в табл. 4 показывают, что тампонажный материал гидрогранатного типа, полученный по предлагаемому способу, имеет высокую стойкостьв сероводородной среде, Прочность камня,24 0,87 7,35 3,3 5,30 Гранулированныйдоменный шлак 0,98 86 1591 125 4142 282 09 аблица Известь-кипелка 5 Пиритные огарки 1 47 17 7,83 32 40 Гранулированный доенный шлак 85 Таблица 3 0,7 13,76 37,7 ЗСаО АбоОрФ(1,5 1,6).РО 2,8 НчО 0;50 7,5 07. 0;60 . 6 1517 5 164 9 180 6 127 25,4 10,24 45,4 9 же 60:40. 9 36 17,28 3 4 7,5 при хранении в агрессивной среде в течение года не только не падает, но и растет с 207 до 225 кгс/см по сжатию.Постоянство величины скорости прохождения ультразвука через образец тампонажного материала гидрогранатного типа, составляющей 1,06-1,016 км/с говорит о том, что структура тампонажного материала в сероводородной среде не нарушается.О стойкости предлагаемого тампонаж- ного материала свидетельствует характеИзвесть кипелка 1,12 1,11 0 ристика, из которой видно, что ионы магния вообще отсутствуют в среде, а ионыкальция не выплачиваются из образцаили выщелачиваются в очень незюачйтель-.ном количестве.Предлагаемый способ получения тампнажного материала, в котором содержатсятолько алюминатные гидрогранаты и исключается содержание оксидов железа в 10 составе гидрогранатов, обуславливает вы- .сокую стойкость тампонажною материалав сероводородной среде,867894 Таблица 4 Исходные Длительность, мес Параметры Среда 0,5 1,5 3 6 9 12 Сероводо Ьс кгс/смродная 2О,г кгс/см(Н= Скорость ультра-250 мг-/л) звука, км/с 2,67 32 1,06 3,05 рН среды Отсутствует Са , мддвл М, ьвл Отсутст- вует Составитель А. КулабуховаРедактоР М. ЛысогоРова Техред А,Савка КоРРектоР Ю. МакаРенко Подписное Заказ 8232/28 Тираж 663ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д. 4/5 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобретения Способ получения гидрогранатного тампонажного вяжущего для цементирования25 нефтяных скважин путем помола шлаковой композиции, содержащей оксиды кальция, кремния, алюминия, и последующего синтеза гидрогранатов в гидротермальных условиях, о т л и ч а ю щ и й с я тем., что, с целью повышения стойкости вяжущегоЭО к сероводородной агрессии, .помол шлако 211 235 207 213 227225 34 38 39 24 41 37 0,98 1,09 1,06 1,11 1,016 1,014 11,9 11,75 12,75 12,35 12,05 12,00 0 25 0,31 0 46 0,52 0,83 0,80 вой композиции осуществляют до удельнойповерхности,4000-9000 см /г, а синтезгидрогранатов цроводят в присутствии щелочного активатора в количестве 6-9% отвеса шлаковой композиции,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тихонов В, А. и др. Исследованиесолестойкости железисто-шлакового цФмента, Киев, "Наукова Думка", 1971,с. 17-21.