Тампонажный материал

О П И С А Н И Е979619ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликнф елам лэфбретеннй и нткрмтий(72) Авторы изобретения Н. М, Хасанов, А. М. Панов и С. М. Баш ВСреднеазиатский государственный научно-исследов ельсщй и проектный институт нефтяной промышленности Производственного объединения Узбекнефть(54) ТАМПОНАЖНЫИ МАТЕ РИА,Л Изобретение относится. к горной промышлеяности, а именно к нефтегазодобывающей и может быть использовано при цементировании нефтяных и газовых скважин.Известен тампояажный материал, представляющий портландцемент с добавкой кокса. 11.Данная добавка позволяет снизить его плотность, но образующийся цементный камень обладает сравнительно низкой прочностью.о Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является тампонажяый материал на основе портландцемента и облегчающей добавки, в качестве которой используется. уголь 2 . 5Однако уголь не обеспечивает достаточно низкую плотность тампонажного раст: вора из-за того, что водопотребность его практически яе увеличивается, из-за чего уменьшение плотности идет только за счет низкой плотности угля. Кроме того, использование материалов топливных ресурсов для уменьшения плотности тампднажных растворов не экономично. Цель изобретения - снижение плотности тампонажного раствора и увеличение прочности цементного камня.Поставленная цель достигается тем, что в качестве облегчающей добавки тампонажный раствор содержит глинистые терриконики - отход угледобычи при следующем соотношении компонентов (мас. %Портландцемент 30 - 90 Глинистые терриконики 10 - 70 Терриконики представляют собой отход угледобычи и в зависимости от того, в каких пластах идет разработка, подразделяются на глинистые, карбонатные и кремнеземистые.Характерной особенностью глинистых террикоников является повышенное содержание глинозема (от 7 до 12%), для карбонатных - высокое содержание карбонатов (СаСОз + МдСОк), составляющие в пересчете на СаО+МдО - от 20 до 45%.Кремнеземистые терриконики имеют высокое содержание кремнезема в виде кварцитов, маршалитов и т. п.Глинистые терриконики содержат следующие компоненты979619 М 90 А 1 р Оз Гео Са 0 Примечание С учетом декарбонизации СаСОзи Му С 0 з 16-28 2-4 1-4 20-50 18-26 7-12,3-9 Содержание угля в террикониках колеблется в широких пределах и зависит оттипа угля, способа его добычи, условийзалегания угленосного пласта и др.,Наибольшее содержание угля соответ 15ствует терриконикам от добычи бурых углей, так как с.учетом высокой зольностиэтих углей и сравнительно низкой калорийности применение их в энергетической промышленности менее выгодно, чем каменного 20угля и антрацита.Содержание глинозема зависит от того,чем представлена в террикониках глинистаячасть.Наибольшая часть глинозема отмечается в том случаекогда глинистая часть представлена пластичными высококоллоидальными глинами типа бентонитовых, например, полыгорскитом (атапульгитом). В этомслучае высокое содержание глинозема предопределяет повышенную водопотребность,хорошую седиментационную устойчивостьи способствует улучшению других реологических показателей тампонажного раствора.Низкое содержание глинозема соответствует тому случаю, когда глинистая часть представлена лессовидным суглинком, аргиллитами и другими глинистыми породами с низкой водопотребностью.Глинистая часть может быть представлена охристыми глинами (подстилающие породы угленосного пласта) и в этом случае содержание окислов железа оказывается повышенным,Запесоченные глины в составе глинистых террикоников придают последним повышенное содержание кремнезема, а загипсованные - ЯОзОсобенно большой эффект получается в том случае, когда содержащаяся в террикониках глинистая часть представлена бентонитовыми глинами с .наибольшим содержанием монтмориллонита. Эффект оказывается меньшим, если глинистый минерал представлен в виде бейделлита и еще меньшим - в виде каолинита и галлуазита.Тампонажный раствор готовился. при смешении портландцемента и глинистых террикоников.Результаты исследований данного тампонажного раствора и его сравнительные данные с известным тампонажным раствором приведены в таблице.о о о о о о Ю Ю а ал 1 1 ( 1 1 1 О 1 1 1 1- О О х сС О О 1- Сй О к х БК щ о фм О О о о1 11 1 1 1 1 1 1 1 -Г 1 СЧ 1 1 1кЭ д1- 1 1- Бовоощщой. М . 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Ч: 1л 1 т 1 1 Олк СО СЧ а а.бе) 1- 1- Ооо Ц О с хсо а м м 1 1 1 1о а 1 лО.вО 6 Бсх схмООЕсй о % а о л со о о оа щ Э1- Э Ой:ьС 6СХ О. Э6 й еЕЭ К Бщ ц х 1 Щ й 1- х х й 6 Я 1 О ф О Э С О,х к с .а Х 1 х о о й ч 2 фоэ Э Э с й,а л М СЧ СЧ СЧ 11 Э л1 1- 1 1 оэох3 О й О Оа х1 й о х Е х о Е а а Э 1- х 1- о Х т Б с 1 оо1Э:"ТЯСО сЖщ оа О 13 Оо ос1оО ох лтооа 0сС 3сфй 3 Оу ао ,Э 1 У 3 От ах ЭСО СхЭ Э о о Э х о ЛЕ (Э оР Ю м е 1 л 1- 1- Е оооОс х оФ 0 о СГ 1 о 3 Э л 1 Е а к 1 ао:3:1 3.0тУ У 3-3 СЧ СЧ л л о о 1 1 30 Ц,3 сХ с 1 о о СЧ СЧ СЧл л л о о о 11 3 Д О Х сЕ У о 3 ) СЧ л Ю 1:т 1 От ОС 1 С л 11 а 1 3- 13 О Х Э 13-3 О С Х 1Х 13 С 3 т О о о к у с с с о СО 3 О 938 о о о 13 е 3 я СО 2 1 л л л с с с о о о 1 СС Со оок 1 ЕУ979619 1 О 15 20 25 35 45 Составитель М. Николаева Редактор Н. Воловик Техред И. Верес Корректор А. Дзятко Заказ 9304/15 Тираж 623 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 49Результаты исследования облегченныхтампоиажиых растворов с добавкой облегчающих наполнителей - бурого угля и глинистых террикоииков.Пример 1. Составлялась смесь из 90 о/опортлаидцемента и 10/о глинистых террикоников.Перед смешением глинистые терриконики измельчались в шаровой мельнице доудельной поверхности 4000 см 2/г, затем вэтой же мельнице после замены мелющихтел на резиновые пробки осуществлялось.перемешиваиие с 90 о/о портландцемеита.Смесь затворялась питьевой водой с добавлением 0,1% декстрина в качестве замедлителя времени загустевания до получения растекаемости по конусу, АзНИИ24 см, При этом водосодержаиие смеси со.ставляло 50 о/ а плотность 1,76 г/см. Водоотстой за 30 мин в 200 мл цилиндре со.ставил 0%, т. е. цементный раствор показывал хорошие данные по стабильности.Во время испытания в консистометрепри 75 С и давлении 300 кгс/см время загустевания раствора составило" 3 ч 20 мииЭтот же раствор посЬе 2-х суточного твердеиия в автоклаве при 75 С и гдавлении/300 кгс/см 2 образовывал камень с механической прочностью на, изгиб 54 кгс/см,Пример 2. Составлялась. смесь из 30 о/опортландцемеита и 70 о% глинистых террикоииков,оГлинистые террикоиики измельчались. иперемешивались с цементом в шаровой мельнице.Смесь затворялась питьевой водой сдобавлением 0,2/о декстрина в качествезамедлителя времени загустевания до получения растекаемости по конусу. АзНИИ24. см. При этом водосодержаиие смесисоставляло 85%, а плотность 1,35 г/см .Водоотстой за 30 мин в 200 мл цилиндресоставил Оо/о, т. е. цементный Раст-воР показывал хорошие данные по стабильности.Во время испытания в коисистометре при100 С и давлении 500 кгс/см время загустевания раствора составило 5 ч 10 мии.Этот же раствор после 2-х суточного твердения в автоклаве при 100 С и давлении500 кгс/см образовывал камень с механической прочностью на изгиб 9 кгс/смПример 3. Составлялась смесь. из 60%портландцемента и 40 о/о глинистых террикоииков,Глинистые терриконики измельчались.и перемешивались с .цементом в шаровоймельйице. Смесь затворялась. питьевой водой с добавлением 0,2% декстрина в качестве замедлителя времени загустевания до 10получения растекаемости по конусу. АзНИИ 21 см. При этом водосодержаиие смеси саставляло 75%, а плотность 1,49 г/смз.Водоотстой за 30 мин в 200 мл цилиндре. составил 0 о/о, т. е. цементный раст.вор показывал хорошие данные по стабильности.Во время испытания в консистометре при 100 С и давлении 500 кгс/смз время загус-. тевания раствора составило 3 ч 35 мин. Этот же раствор после 2-х суточного твердеиия в автоклаве при 100 С и давлении 500 кгс/см. образовывал камень с механической прочностью 24 .кгс/см.Применение предлагаемого состава для получения облегченного тампонажного раствора обеспечивает низкую плотность тампоиажиого раствора, что особенно важно в случае аномально низких пластовых давлений, слабых и трещиноватых стенок скважины обеспечивает при низкой плотности тампонажиого раствора высокие прочностные показатели образующегося. цементного камня; применение тампоиажного раст= вора с глинистыми террикониками удешевляет проведение тампонажных работ за счет экономии портландцемента и увеличения выхода раствора; облегчает борьбу с загрязнением воздуха, водоемов и территории в местах нахождения угольных месторождений и производства угледобычи; способствует решению экологических проблем. Формула изобретения301. Тампоиажиый материал на основе портландцемеита и облегчающей добавки, отличающийся тем, что, с целью снижения плотности тампонажиого раствора и увеличения прочности цементного камня, ои 1 одержит в качестве облегчающей добавки глинистые терриконики - отход угледобычи - при следующем соотношении компонентов (мас, %):Портлаидцемент 30 - 90 Глинистые терриконики 10 - 70 2. Тампонажный материал по и. 1,отличающийся тем, что глинистые терриконики содержат следующие комноиеиты, мас. %: С 20 - 50; ЯО 18 - 26; А 105 7 - 12; 1 е 0,5 3 - 9; СаО 16 - 28; МдО 2 - 4; 503 1 - 4. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР156511, кл. Е 21 В 33/14, 1972.2. Данюшевский В. С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам М., Недра, 1973, с. 86, табл. 44 (прототип).