Облегченный тампонажный материал

Союз СоветскихСоциапистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОВЕЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 949158(5)М. Кл. Е 21 В 33/138 ееударетеенный омнтет СССР оо делам изобретений и открытей.ц 2(088.8) Опубликовано 07,08.82. Бюллетень29 Дата опубликования описания 07. 08. 82 Ю. С, Кузнецов, В. И. Кравцов, И, Р. И В, П, Овчинников, Ф, А, Агзамов, В. С,и Б. К. Челомбиев(72) Авторы изобретения институт и Иосковски Трудового КрасногоУфимский нефтяной Революции и орден нефтехимической и 1) Заяви газовой и шленнос ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАИПОНАЖНЫЙ ИАТЕРИА о Изобретение относится к бурению,а именно, к составам для креплениянефтяных и газовых скважин,Для цементирования высокотемпературных нефтяных и газовых скважин, вразрезе которых встречаются пластыс низкими градиентами давления разры"ва, аномально низкими пластовыми давлениями, и т, и., необходимо применять облегченные тампонанные материалы.Для этих целей известны тампонажные цементы, состоящие из тампонажного портландцемента и облегчающей добавки, в качестве которой могут бытьиспользованы, в вес.3:Бентонитовый глинопорошок 5-15Диатомит 20-50Трепел, опока 30"70Добавки вулканического происхождения (вспученный перлит, вулканический пепел, туфы) 5-20 Карбонатные добавки(известняк, мел) До 50 С 11Общим недостатком указанных тампонажных материалов является их малая прочность, высокая проницаемость,которая обусловлена большим водосодержанием цементных растворов, засчет которого и достигается снижениеплотности,Известны. облегченные тампонажныематериалы (растворы), имеющие приравной плотности значительно меньшееводосодержание, содержащие в качестве облегчающей добавки газонаполненные капсулы - полимерные микробаллоны. Тампонажные растворы с этими добавками в силу значительно меньшеговодосодержания имеют при равной плотности значительно большую прочность 2.Их недостаток - низкая прочностьоболочек газонаполненных капсул, Онине выдерживают высокого гидравлицеского давления и лопаются, в результате чего плотность цементного раство949158 20 Эра резко повышается и он быстро загустевает, Кроме того они имеют низкую седиментационную устойчивость и для предотвращения всплывания капсул в состав раствора вводятся специальные структурирующие добавки, например, в виде бентонита,Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является облегченный тампонажный матери ал с гранулами вспученного аргиллито. вого песка в кацестве облегчающей добавки 3 3, Известный тампонажный материал имеет такой состав: в вес.4;Вяжущее вещество15портландцемент 50Облегчающая добавка ввиде пористых обожженных глиняных гранулвспученный аргиллитовый песок 45СтабилизирУющая добавка - бентонитоваяглина 5Гранулы вспученного аргиллитового песка имеют значительно большую прочнссть и выдерживают гидравлическое давление выше 300 мПа, и такие тампонажные материалы можно применять для цементирования глубоких скважин. Недостатком таких тампонажных материалов, содержащих аргиллитовый песок, как и у известных, является низкая седиментационная устойчивость. Из-за избытка воды, которую необходи- З 5 мо вводить в состав тампонажного материала для обеспечения его подвижности, устойчивость раствора оказывается недостаточной. В зависимости от величины кажущегося удельного веса гранул 40 вспученного аргиллита (он колеблется в пределах 0,9-2,2 г/смв зависимости от степени вспучивания и размера гранул), они либо всплывают, либо осаждаются из тампонажного раствора. 45 Происходит также заметное водоотделение, Для устранения этого недостатка в тампонажный материал приходится вводить стабилизирующую добавку, например, в виде бентонитовой глины, 50 Это усложняет процесс приготовления тампонажного материала и ухудшает такие его свойства, как прочность и термостойкость образующегося тампонажного камня, 55Цель изобретения - повышение прочно:ти и термостойкости образующегося иэ него камня. 4Указанная цель достигается тем,что облегченный тампонажный материалв качестве вяжущего вещества содержитобожженный твердый остаток содовогопроизводства при следующем соотношении компонентов, в масс,4:Пористые обожженныеглиняные гранулы 40-65Обожженный твердыйостаток содовогопроизводства 35-60Пределы содержания компонентовзаданы с расчетом на гарантированноеобразование в процессе тверденияпри повышенных температурах низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, чтобы к моменту завершения химических реакций не содержалось большого количества не вступившейв реакцию глинистой фазы.Таким образом, при содержании пористых обожженных глиняных гранул менее403 не может быть гарантировано получение низкоосновных гидросиликатови гидроалюминатов кальция.При содержании пористых обожженных глиняных гранул более 65 излишне большая часть их массы остаетсяне вступившей в реакцию, что снижаетпрочность образующегося камня,1Обожженный твердый остаток содового производства содержит в своем составе аморфизированный гидроксид 1кальция, образовавшийся в результатемедленной гидратации на воздухе продукта обжига оксида кальция. Такойгидроксид кальция обладает высокойудельной поверхностью и способностьюк структурообразованию в водном растворе. Суспензия гидроксида кальцияобладает высокой тиксотропией, чтообеспечивает с одной стороны высокуюподвижность тампонажного раствора наоснове обожженного твердого остаткасодового производства в процессе пере.мешивания и высокую седиментационнуюустойчивость в покое, В сочетании спористыми обожженными глиняными гранулами обожженный твердый остаток содового производства образует системус высокими вяжущими свойствами из-зареакций химического взаимодействиямежду гидроксидом кальция и другимивысококальциевыми компонентами обожженного твердого остатка содового производства и кислыми алюмосиликатнымивеществами, содержащимися в продуктахобжига глинистых пород. Поэтому при5 9491 эатвердевании тампонажный материал содержащий обожженный твердый остаток содового производства и пористые обожженные глиняные гранулы, имеет повышенную прочность и термостойкость.зДля получения облегченного тампонажного материале, исходя из технологических требований, проверялись конкретные составы Тампонажного материала (табл. 1), 1 ОТаблица 1 Пористые обожженныеглиняйыв гранулы,масс,"4 40 15 65 Обожженный твердыйостаток содовогопроизводства,масс.Ф 2060 50 Облегченный тампонажный материал получают смешением тонкоизмельченного обожженного твердого остатка содового производства с пористыми обожженными глиняными гранулами, размер которых выбирают от требуемого снижения плотности тампонажного раствора: чем мельче гранулы, тем ниже их обТаблица 2 Условия испытаний Состав материала, масс; 1 Плотность,г/см Э Коэффициентводоотделения Пределпрочностипри изгибе в возПористые обожженные глиняные граВодоцемент.ное отТемпература, С Давление Р, мПа расте одних суток,мПа ношеКерамзит ние 3,85 40 0 55 1,55 0,6 130 0,55 1,60 0,8 130 0,55 1,51 0,6 180 40 4,25 4,84 65 40 0,55 1,60 0,8 180 40 5,00 40 0,6 1,44 0,65 130 3,12 0,6 1,57 0 7 40 130 4,47 0,6 1,44 0,65 180 40 Обожженный тведый оста нулы ток сотт дового Вспученпроиз- ный арводства гилит 58 6легчающая способность. Затем смесьизвестным способом затворяют водой,Полученные тампонажные материалыимеют технологические параметры,представленные в табл, 2,Рекомендуемая температурная область применения данного облегченного тампонажного материала - глубокие скважины с температурой в интервале цементирования выше 80 С. Облегченный тампонажный материал имеет хорошие технико-экономические характеристики, так как имеет высокую прочность и термостойкость, а также в его составе используются недорогие, недифицитные материалы (обожженный твердый остаток содового производства готовится на базе промышленных отходов, не теряет своих свойств при хранении, не слеживается, хорошо смешивается с водой при затвердении),Дополнительным преимуществом данной композиции, по сравнению с известной является меньшая разница в плотности между вяжущим веществом (обожженным твердым остатком содового производства) и пористыми обожженными глиняными гранулами, что обеспечивает сохранение равномерности распределения гранул по объему раствора,949158 Условия испытаПредел прочно отсть Эжжен- граористые обые глиняннулы Температура, С авлиемПа Вспучен- Керамзит ени ыи арл,78 40 4 50 153 0 130 40 1,6 50 50 0,8 180 0,75 180 50 5 52 0 130 5,03 80 50 52 5,2 5,64 58 180 форм изобретения мпонажный ма е вещество и что, с цельютермостойкост я те ности чающии55 повышения и тер об ых оал, ег- божобразующегося из него камня, в качестве вяжущего вещества содержитобожженный твердый остаток содового виде пористгранул, о т Состав материала, масс, Ф Обожженный твер дый оста ток содового произ- водства Облегченный включающий вяжу чающую добавку женных глиняных Водоце- ментноеотнот Коэффициент водоот- деления Продолжение табл. 2 при изгибе в возрасте одних сутокмПа9491 Составитель В. ГришановРедактор С, Запесочный Техред М.Надь Корректор. Н. Король Тираж 623 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 5720/14 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 производства при следующем соотношении компонентов, мас.Ф:Пористые обожженныеглиняные гранулы 40-65Обожженный твердый.5остаток содовогопроизводства 35-60Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Данюшевский В. С. Проектирова о ние оптимальных составов тампонажных цементов.М.,"Недра",1978,с.55-61. 58 , 1 б2. Каримов Н, Х. и др, Тампонажныесмеси для скважин с аномальными пластовыми давлениями. М., "Недра", 1977,с. 54-56,3. Перенглиев А. Б. и Какаджа" нов Г. В, Новые облегченные термо- и коррозионностойкие тампонажные смеси. - Вопросы развития нефтегазодобывающей промышленности. Туркменистан, Ашхабад., ПО "Туркменнефть", 1974, с. 58-61 (прототип).