Тампонажный раствор

(5 р Е 21 В 33/13 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ" НОМИТЕТ ОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с я тем,овыделекамня,хлоридошениищ ия тепностиержитсоот 000 002-0,00 0,004-0,010 0,002-0,020 0,040-0,100 0,320-0,420 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(46) 15.08.83. Вюл. 9 30 (72) В.А. Прасолов, С.И. Алчина, В.И. Руденко и Н.П. Ушакова (71) Красноярский отдел бурения и испытания скважин Восточно-Сибирского научно-исследовательского института геологии, геофиэики и минерального сырья.(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 927969, кл. Е 21 В 33/138, 1979 (прототип).(54)(57) ТИПОНАЖНЫй РАСТВОР, содер.жащий цемент, конденсировайную сульфит-спиртовую барду, бихромат калия или натрия, хлорид кальция и сав ииА,воду, о т л и ч а ю ччто, с целью снижени ния и повышения проч он дополнительно сод натрия при следующем компонентов, мас.ч.:Цемент ,1 Конденсированная сульфит-спирто-.вая барда 0 Бихроматкалия илинатрияХлоридкальцияХлориднатрияВода55 Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано для цементирования обсадныхколонн и установки цементных мостовв открытых или обсаженных участках ствола с пониженной температурой. 5Известен та понажный растворЦ, содержащий цемент, конденсированнуюсульфит-спиртовую барду (КССБ), бихромат калия или натрия 1,хромпик),хлорид кальция и воду при следую щем соотношении компонентов, мас.ч.:Цемент 1,000КССБ 0,002-0,005Хромпик 0,002-0,005Хлорид 15кальция 0,002-0,020Вода 0,350-0,450Имеяряд преимуществ перед растворами, применяемыми для цементирования скважин в многолетнемерзлых породах, в частности низкое тепло- выделение при затвердевании и высокую прочность камня, известный состав нуждается в изменении свойств в направлении дальнейшего снижения тепловыделения и повышения прочнос,ти камня.При снижении тепловыделения, со Ю провождающего процесс твердения цементного раствора, в затрубном пространстве создаются благоприятные условия для сохранения мерзлых пород, склонных к осыпанию при растеплении. Как определено промысловыми экспериментами на Русском месторождении, против пород с обьемной 35 льдистостью свыше 20 интенсивность тепловыделения не должна превышать 1 ккал/кг ч. Этот показатель для известного раствора равен 1,37 ккал/кг ч, что выше допустимого. 40В некоторых северных районах Тюменской области и Красноярского края мощность осыпающихся при растеплении мерзлых пород, развитых а поверхности, достигает 50 м. Для 45 сохранения продольной устойчивости обсадных колонн в этих экстремальных условиях необходимо повышение прочности цементного камня, облегча 2 ющего обсадные трубы, до 30.кгс см в двухсуточном возрасте при 5 С. ТаО кой прочности камень на основе известного состава не достигает.Целью изобретения является снижение тепловыделения и повышение прочности камня.Указанная цель достигается тем, что известный тампонажный раствор, содержащий цемент, конденсированную сульфит-спиртовую барду, бихромат калия или натрия, хлорид кальция и 60 воду, дополнительно содержит хлорид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.ч,;Цемент 1,000Конденсированная суль- фит-спиртовая барда Ок 002 0005Бихроматкалия илинатрияХлоридкальция 0,002-0)020Хлориднатрия О, 040-0,100Вода 0,320-0,420Для оценки свойств тампонажного раствора и оптимизации его состава проведены эксперименты с растворами на основе цемента Стерлитамакского и Чернореченского заводов.Три состава ингредиентов приведены ниже, мас.ч. О, 004-0, 010 1 11 11 Т 1,000 0,002 0,004 1,000 1,000 0,004 0,005 Цемент КССБ Хромпик 0,008 0,010 Хлоридкальция 0,010 0,020 0,002 Хлорид натрия 0,004 0,080 0,100 0,320 0,380 0,420 Вода Тампонажные растворы готовят путем растворения в .воде последовательно хлоридов натрия и кальция, хром- пика, КССБ с перемешиванием композиции в течение 10-15 мин и затворения цемента на растворе перечисленных реагентов.Характеристика тепловыделения затвердевающих растворов известного и предлагаемого составов приведенав табл. 1.В ранние сроки (до 40 ч .) удельное тепловыделение в предлагаемом составе ниже показателя по известному на 37-58, позднее (через 60-100 ч) - на 27-28, Интенсивность тепловыделения в предлагаемом растворе, равная 0,55 ккал/кг,ч, не превышает регламентируемого значения 1,1,0 ккал/кг, ч).Зависимость прочности образцов цементного камня от температуры среды хранения приведена в табл, 2.Определено, что при пониженнойо температуре среды (5 и минус -5 С) прочность образцов данного состава через 2 сут в 1,8-4 раза выше прочности камня по прототипу. При темпе-. ратуре 5 С прочность камня данного состава выше регламентируемого зиачения 30 кгс см ).В эКспериментах выдержано оптимальное соотношение КССБ и хромпика 1:2. При нарушении этого соотношения отмечается нестабильность параметров раствора, в частности изменение растекаемости и сроков схва-, тывания в большую или меньшую сторону на 30-40.Прочность камня, затвердевавшего :при -5.0 С, измеряется после растепления образцов в течение 2 ч при 20+2 оССнижение тепловыделения объясняется следующим. Обычно замедленная гидратация вяжущего при наличии в системе КССБ еще более замедляется с вводом хромпика. Это происходит в результате восстановления хрома до иона Сг в щелочной. среде и образования анионных комплексов Г СГ( ОН)6адсорбирующихся на зернах цемента и новообразованиях. После ввода в систему хлоридов кальция и натрия ионы С 6 входят в комплекс хрома, замещая ионы ОН в Ср(ОН) з, Силы связи хемосорбции образующихся комплексов СС 6выше, поэтому гидратация части вяжущего прекращается и рост новообразований в системе еще более замедляется.По сравнению с известным раствором, в предлагаемом, в связи с вводом в него хлорида натрия, содержится повышенное количество ионовС 8 . Очевидно, для формированиябольшего числа комплексов ГО С 13необходим также повышенный расход5 хромпика. Этим, а также стремлениемк стабилизации свойств раствора,о чем сказано выше, объясняется увеличение добавки хромпика в предлагаемом растворе до 0,010 мас,ч.10 Рост прочности камня обеспечивается, главным образом, снижениемводосодержания в системе. Некоторыйприрост прочности на более позднейстадии затвердевания 12 сут и более)вызывается также тем, что образующиесяв растворе комплекеы хрома Сг (ОН)6и ГСС 3 участвуют в структурообразовании, обеспечивают повышениесцепления при сращивании гидратныхновообразований между собой и снепрогидратированными частицами цемента.Эффективность испоьзования дан,ного тампонажного раствора определяется предупреждением случаев не 25 герметичности обс,дных колоннвследствие потери устойчивости ихв многолетнемерзлой толще, верхняячасть которой, мощностью до 50 м, .представлена породами, осыпающимисяпри растеплении,Ю м м о 0 э х 3 х о 3 ой до СЧФ с ооао аоо х о юоОх схко оо хжщ 1 д 3 а35 3 1 1 :111 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Цо н о о Ц о ою хо Цо ао ф с н о9 во о ы н оф ио о ц хо йх хх Э И Зо1035196 Т а, б л и ц а 2 Прочность камня при изгибе, кгс см, через 2 сут твердения при температуре,С,010 8,0 0,5 0,1 Содержание в исходном растворе цемента 1,00 мас,ч.,КССБ - 0,005 мас.ч хлорида кальция - 0,010 мас.ч,используется цемент после 1 года хранения в складских условиях а Составитель В.НикулинЛ. Повхан Техред М, Костик Корректор О.Тигор У Редакт Тираж б 03 П НИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откры 13035, Москва, Ж, Раушская каз 5779/2 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Завод-изготовитель цемента1 Водоце