Тампонажный раствор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 091 И 1) 1511 Е 21 В 33/138 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 8-9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский ордена ОктябрьскойРеволюции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимическойи газовой промышленности им. И.М.Губкина(56), 1. Авторское свидетельство СССРВ 256592, кл, С 04 В 7/35, 1969.2, Авторское свидетельство СССРВ 1011856, кл. Е 21 В 33/138,15.04,83 (прототип).(54)(57) ТАИНОНАЖНЦЙ РАСТВОР, содержащий хлорсиликатный или силикатныйклинкер, минеральную добавку и жидкость затворення, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениякоррозионной стойкости цементногокамня к хлормагнезиальной агрессии,он содержит в качестве жидкости затворения отработанный буровой минерализованный ;.раствор с конденсированной твердой фазой с 10-15 Х-ной концентрацией МяС 1 при следующем. соотношении компонентов, мас.71 Хлорснликатный или силикатный клинкер 53-57 Минеральная добавка 6-11 Отработанный буровой минералиэованный раствор с конденсированной твердой фазой с 10-157-ной концентрацией МяС 1 36-37 при зтом минеральная добавка содержит окерманит Са М 88 ддО С 1, мервинит е СазМяБд 2 ОС г и белит Сай 8 ОЗС 2 э модифицированные хлором, хлоралюминат и СадА 1 О, С 12 и гидратационно активные СаО и МяО при следующем соотношении компонентов, мас.7: Окерманит Са М 8 БдОС 1 9-35 Мервинит СаМ 88 д О,С 1 д 21-45 Белит Са 18 дОС 1 19-33 Хлоралюминат Са, А 10 С 1 9-12 Гидратационно активные СаО и МяО11489Изобретение относится к тампонажным растворам и может быть использовано при цементировании нефтяных игазовых скважин в условиях хлормагнезиальной агрессии.Известны тампонажные растворы,в состав которых входит портландскийцемент и в виде добавок - слабообожженная известь или окись магния, бентонитовая глина, Указанные тампонажные растворы обладают повышеннойтермостойкостью и большой величинойлинейного расширения цементного камня 13.Недостатком указанных растворовявляется низкая стойкость в агрессивной среде хлористого магния.Наиболее близким к изобретениюпо составу является тампонажный раствор на основе хлорсиликатного илисиликатного клинкера, минеральнойдобавки и жидкости затворения 2,Недостатком известного раствораявляется невысокая стойкость цементного камня иа их основе в раствораххлористого магния, Вследствие того, что степень коррозии цементногокамня зависит от концентрации ионовмагния и хлора в агрессивной среде,то введение в состав цемента окисимагния не обеспечивает достаточнойкоррозионной стойкости цементногокамня,Хлорсиликатные тампонажные растворы характеризуются высокой гидратационной активностью, а с добавлением гипса и извести - большим линейным расширением цементного теста.Основные минералы хлорсиликатиогоклинкера отличаются от портландцементного тем, что в своей кристаллической решетке содержат ионы хлора.Эффект расширения связан с гидратацией окиси кальция, при этом основное расширение происходит в периодпластического состояния цементноготеста до образования твердеющейструктуры цементного камня. хлорсиликатного цемента несколькозамедляет коррозию цементного камня,но не значительно.Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости цементного камняк хлормагнезиальной агрессии.Поставленная цель достигаетсятем, что тампонажный раствор, содержащий хлорсиликатный или силикатный 1 р клинкер, минеральную добавку и жидкость затворения, в качестве жидкости затворения он содержит отработанный буровой раствор с конденсированной твердой фазой с 10-157-ной концентрацией МяС 1 при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:Хлорсиликатный илисиликатный клинкер 53-57Минеральная добавка 6-11Отработанный буровойминералиэованный раствор с конденсированнойтвердой фазой с 10-157 ной концентрацией МС 1 36-37 25 при этом минеральная добавка содержитокерманит Са 2 Мц 81 0 С 1, мервинитСазМдЫО С 1 и белит Са 81 ОС 1 , модифицированные хлором, а также хлоралюминат Са,А 1 О СаС 1 и гидратацион- ЗО но активные СаО и МяО при следующемсоотношении компонентов, мас,Ж:Окерманит СаМ 8 БОС 12 9-35Марвенит СазМБ 3.07 С 1 21-45Белит СаБОС 1 19-33Хлоралюминат СаиА 1 О СаС 1 9-12Гидратационно активныеСаО и МО 8-9 Минеральная добавка характеризуф 5 ется высоким содержанием окерманитаи мервинита, которые существенноотличаются от аналогичных минераловв шлаковых отходах металлургическихпроизводств тем, что в их кристалли ческой решетке часть атомов кислородазамещена на атомы хлора. Такое замещение вызывает более высокую гидратационную активность минералов. Высокое содержание окерманита и мервини та, модифицированных хлором, в минеральной добавке позволяет повыситьстойкость цементного камня к хлормагнезиальной коррозии. Недостатком хлорсиликатных тампонажных растворов является недос" таточная коррозионная стойкость цементного камня при хлормагнезиальной агрессии. Вследствие того, что скорость коррозии цементного камня зависит от концентрации ионов магния и хлора в агрессивной среде, то наличие хлора в кристаллической решетке основных вяжущих минералов Минеральную добавку получают по низкотемпературной солевой технологии при 1000-1200 фС, а в качестве активатора минералообраэования используется СаС 1, или МяС 1,40 3 11489Гидратационная активность мервинита и окерманита ниже активности алита и алюминатов кальция в портландцементном и хлорсиликатном клинкере, поэтому их гидратация происходит в порах сформировавшегося цементного камня, при этом образуются гидросиликаты типа СЯН, МЗБН, Сэ БНГидратационно активные оксиды кальция и магния обеспечивают расширение цементного теста в период пластического твердения, образующиеся при этом оксихлориды магния, гидрат кальция и брусит также оказывают кольматирующее действие.15В табл, 1 и 3 приведены составы сырьевых смесей и фазовый состав спеков.Приведенные составы сырьевых смесей являются оптимальными исходя из общего содержания окерманита и мервинита в спеке. Отклонение от этих пределов приводит к снижению содержания мервинита и окерманита в спеке . и увеличению гидратационно активных оксидов кальция и магния, которые увеличивают коэффициент линейного расширения цементного теста, но незначительно влияют на коррозионную стойкость.Химический состав исходных компо кентов сырьевых смесей дан в табл.2,После совместного помола компонентов приготовленные смеси брикетируют и подвергают обжигу в электрической печи при 1000-1200 фС с изотер 35 мической выдержкой 2 ч. После обжига получают соответственно спеки С, С, Сс различным содержанием окерманита и мервинита .(табл,З)Фазовый состав спеков по данным рентгеновского количественного анализа приведен в табл.З.Повышение коррозианной стойкости цементного камня связано с высоким содержанием окерманита и мервинита, 45 модифицированных хлором, в минеральной добавке. Их гидратационная активность выше, чем у природных аналогов, но ниже активности алинита и хлоралюмината кальция в хлорсиликат О ном клинкере, Поэтому их гидратация происходит в поровом пространстве сформировавшегося цементного камня,74 4при этом продукты гидратации заполняют поры цементного камня и оказывают кольматирующее действие.Использование минерализованных буровых растворов с конденсированной твердой фазой, с 10-157.-ной концентрацией МяС 1 , в качестве жидкости затворения ускоряет гидратацию мервинита и окерманита, снижает водоотдачу тампонажного раствора.Исследованные составы приведены в табл,4. П р и м е р 1. Берут 530 г хлорсиликатного клинкера и 100 г минеральной добавки, например спек С1 фимеющий состав, приведенный в табл.З,После совместного помола укаэанныхкомпонентов смесь затворяют 360 готработанного минерализованногораствора с конденсированной твердойфазой .гидрогель магния) с 1 ОХ-нойконцентрацией МяС 1 . Затем определяютосновные технологические свойствараствора и готовят образцы для определения физико-механических свойствцементного камня и его коррозионнойстойкости.Приготовление других составов осуществляется таким же образом и отличается лишь содержанием компонентов,Результаты испытания образцовцементного камня приведены в табл.5.Образцы. выдерживались в 103-комрастворе МяС 1 при соответствующейтемпературе, а также в 15 Х-номрастворе МяС 1 г (пример 10).Тампонажный раствор обладает приэтом следующими технологическими свойствами: плотность 1,73-1,8 г/смэ,растекаемость 19-22 см, начало схватывания 1 ч 55 мин - 3 ч 40 мин, конецсхватывания 2 ч 35 мин - 5 ч 30 мин.Как видно из табл.5 цементный каменьна основе разработанного тампонажного раствора обладает достаточно высокой прочностью на изгиб и необходимой коррозионной стойкостью.Таким образом, предлагаемый тамцонажный раствор может быть использовандля цементирования соленосных отложений, содержащих пропластки галита,карналита, бишофита.1148974 Таблица 1 Составы сырьевых смесей Компоненты МММ41,0 44,4 38,5 Известняк ахангаранскийЛесс ахангаранский 31, 0 34,5 28,7 22,8 МВСО 18,0 12,1 10,0 10,0 9,0 Сас 1 Таблица 2 Химический состав Компоненты пА 1 О . Ге 0 СаО МяО 6,34 1,24 0,60 46,2 0,99 0,46 О, 1 0,32 40,73 52,35 12,33 4,66 10,2 3,00 О, 17 0,54 0,08 12,67 Известняк Лесс МрСОз ч.д.а. не менее 977. основного продукта не менее 952 основного продукта Таблица 3 Минералы ССОкерманит 9,0 19,0 360 45,0 Мервинит 30,0 21,0 Велит 33,0 23,0 ХлоралвминатГидратационно активные СаО и МяО 9,0 10,0 12,0.8,9 8,0 9,0 СаС 1 технический Содержание минералов в спеке, мас. 71148974 Компоненты 6 53. 5 57 5 Вяжущее хлорсиликатхлор- силио хлор"силикатисилит- сил илиатный кат- ныи катныйцемен к ный еце- ный мент. цеце ент еЦме н ме ен 6. 1 11 8,5 8 Отрабо танные нерали ванные растворыс 10%ной конентр цие М 8 С 36 36 3 Минеральная добавка С,53 сили- катный це- мент Состав, мас.Х 6,5 36,5 36,5 37 . 3 Таблица 41148974 Таблица 5 КоэФфициент коррозионной стойкости при темпе-ратуре, С Прочность на изгиб, ИПа Состав 60 С 22 С 2 сут 7 сут 28 сут 60 2 сут 7 сут 28 сут 22 5,60 0,86 5,00 4,80 3,90 0,85 3,60 5) 00 0,86 . 0,85 3,20 4,70 4,70 3,20 3,80 6,10 0,86 4,05 5,20 0,86 2,50 4,40 4,60 0,87 3,55 0,85 2,80 3,60 4,70 6,00 0,90 0,85 4,70 3,90 450 0,87 0,85 3,20 4,10 3,70 2,40 3,70 3,20 4,10 4)50 0,87 4,10 0,91 2,60 3,80 4,20 0,89 4,20 5,00 0,90 2,20 3,30 0,85