Облегченный тампонажный материал

Облегченный тампонажный материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ на основе обожженного твердого остатка отходов содового производства и добавок, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности при нормальных температурах, он содержит в качестЬе добавок отход производства алюминия и двуводный гипс при следующем соотношении компонентов, мае.%: Обожженный твердый остаток отходов содового производства 35-50 Отход производства алюминия40-50 (Л Двуводный гипс5-15 со 00 ел

СОЮЗ СбВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11)

315)) Е 21 В 33 138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

40-50

5-15

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3457778/22-03 (22) 31. 03. 82 (46) 07.05.84 Бюл. В 17 (72) В.M. Кравцов, О. В. Глуховцев, Г.А.Трутнев,Ф.А.Агзамов,Н.И.Игнатьев, З.З.Шарафутдинов и Т.И,Ибраев (71) Уфимский нефтяной институт (53) 622.245.42 (088.8) (56) 1. Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. M., "Недра", 1973, с. 68-91.

2. Каримов H.X. и др. Тампонажные смеси для скважин с аномальными пластовыми давлениями. M., "Недра", 1977, с. 54-56.

3. Перенглиев А.Б. и Какаджанов Г.В. Новые облегченные термои коррозионностойкие тампонажные смеси. — В кн.: Вопросы развития нефтедобывающей промышленности.

Ашхабад, ПО "Туркменнефть", 1974, с. 58-61.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке 5" 3213126/22-03, кл . Е 21 В 33/ 138, 198 1 (прототип), (54)(57) ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАИПОНАЖНЫЙ

ИАТЕРИАЛ на основе обожженного твердого остатка отходов содового производства и добавок, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности при нормальных температурах, он содержит в качестве добавок отход производства алюминия и двуводный гипс при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Обожженный твердый остаток отходов содового производства 35-5G

Отход производства алюминия

Двуводный гипс

1090850

5-20

До 50

Изобретение относится к бурению, в частности к тампонажным материалам для крепления нефтяных и газовых скважин.

Для цементирования нефтяных и газовых скважин, в разрезе которых имеются пласты с аномально низкими пластовыми давлениями или с низкими градиентами гидроразрыва„ применяют облегченные тампонажные материалы.

Известны тампонажные материалы 1 ), состоящие иэ тампонажного портландцемента и облегчающей добавки, в качестве которой могут быть использованы, мас.X:

Бентонитовый глинопорошок 5-15

Диатомат 20-50

Трепел, опока 30 — 70

Добавки вулканического происхождения (вспученный перлит, вулканичес- кий пепел, туфы)

Карбонатные добавки

Добавки органического происхождения 10-50

Недостатками указанных тампонажных материале:в являются малая прочность и высокая проницаемость камня, которые обусловлены большим водосодержанием цементных рас-.âîðîâ для снижения плотности.

Известны тампонажные материалы для получения облегченных растворов, имеющие при равной плотности значительно меньше"-. водосодержание. Зти растворы содержат в качестве облегчающей добавки ",àçoíàïoëHeHHblå капсулы — полимерные микробаллоны (2 ).

Недостаток данных материалов низкая прочность оболочек газонаполненных капсул, Hp въдерживающих высоких гидравлических давлений.

В результате этого оболочки лопаются, плотность цементного раствора резко повышается и он быстро густеет ° Кроме того, эти растворы имеют низкую седиментацлонную устойчивость и для предотвращения всплывания капсул в состав раствора вьодятся специальнЫе структурирующие добавки, например, на базе бентонита.

Известен облегченный тампонажный материал с гранупами вспученного аргиллитового песка в качестве облегчающей добавки. Данный такпснажный материал содержит вяжущее вещество портландцемент(507), облегчающую

55 добавку в виде пористых обожженных глиняных гранул — вспученный аргиллитовый пес.ок (ч57.), стабилизирующую добавку — бентонитовую глину, 5X) (Э $.

Недостатком указанного тампонажнаго материала, содержащего аргиллитовый песок, является низкая седиментационная устойчивость, обусловленная избытком воды, вводимой в раствор для обеспечения необходимой подвижности, При этом возможно отделение гранул вспученного аргиллита.

Для устранения этого недостатка в тампонажный раствор вводят стабилизирующую добавку, например, в ниде бентонитовой глины, что усложняет процесс приготовления растворов и снижает прочность, термостойкость оораэующегося камня.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является облегченный тампонажный материал, содержащий в качестве вяжушего вещества обожженный твердый остаток отходов содового производства (- r ).

Известный тампонажный материал содержит вяжущее вещество — обожженный твердый остаток отходов содового производства (35-607), обле:-ченную добавку в виде пористых обожженных глинистых гранул — вспученный аргилJIHYOBbM песок (40-б57).

Тампонажные растворы, содержащие обожженный твердый остаток отходов содового производства, обладают достаточно высокой седиментационНоН устойчивостью благодаря наличию аморфизированного гидроксида кальция, обладающего большой удельной поверхностью и способностью к структурообразованию в водном растворе.

Недостатком тампонажных растворов„ содержащих в качестве вяжущего обожженный твердый остаток отходов содового производства, как и у большинства перечисленных растворов, является высокий температурный интервал грименения. Процесс твердения известного тампонажного матер,".ала (4) обусловлен протеканием химических реакций между известковъ ми и кремнезЕмистым компонентами„ входящими в вяжущее. Гидроксид кальция и другие высококальциевые компollpHTbl являются составной :-.acòbÿ обожж нкого твердого остатка отходов садоzoI o производства. На:воIHr кремнеземистых компонентов н составе

25

3

10908 вяжущего обеспечивается обожжен-. ным аргиллитом. Взаимодействие в системе СаО-Н 0 начинается при тем2 О пературе выше 100-120 С, поэтому температурный интервал применения известного тампонажного материала выше 120 С.

-о

При температуре ниже 100 С раствор иэ известного тампонажного материала имеет очень низкую проч- 10 ность и длительные сроки схватывания.

Целью изобретения является повышение прочности облегченного тампонажного материала на основе обожженного .твердого остатка отходов содового производства и добавок при нормальных температурах.

Указанная цель достигается тем, что облегченный тампонажный мате- 2О риал на основе обожженного твердого остатка содового производства содержит в качестве добавок отход производства алюминия и двуводный гипс при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Обожженный твердый остаток отходов содового производства 35-50

Отход производства алюминия 40-50

Двуводный гипс 5-15

Пределы содержания компонентов заданы с расчетом на гарантированное образование в процессе твердения

35 гидросульфоалюминатов кальция и гидроалюминатов кальция в начальные сроки твердения.

При содержании гипса более 157 часть гипса остается несвязанной в

40 начальные сроки структурообразования раствора (до 2-3 ч) и возможно образование гидросульфоалюминатов кальция в затвердевшем камне, что может привести к разрушению камня.

Уменьшение содержания двуводного гипса менее 57. приводит к ускорению сроков схватывания тампонажного .раствора.

Соотношение обожженного твердого остатка отходов содового производства и отхода производства алюминия выбирается из условия образования в процессе твердения кубических гидроалюми- натов — наиболее термодинамически устойчивой фазы, чтобы в затвердевшем камне не оставалось свободного гидроксида кальция и алюминия в значительном количестве. При весовом соотношении обожженного твердого остатка к отходу про,изводства алюминия менее 0,7 (35X/50X) в вяжущем остается большое количество свободного оксида алюминия, не вступившего в химическую реакцию, что снижает прочность образующегося камня. При соотношении компонентов более 1,25 (50X/40X) в вяжущем остается избыток гидроксида кальция и свободная (несвязанная) часть его выделяется в виде кристаллогидратов, имеющих меньшую прочность и стойкость, чем гидроалюминаты. Кроме того, избыток гидроксида повышает основность продуктов твердения и понижает стойкость продуктов твердения к внутрифазовой перекристаллизации.

В сочетании с двуводным гипсом обожженный твердый остаток отходов содового производства и отход производства алюминия образуют систему с высоким вяжущими свойствами вследствие химического взаимодействия между гидроксидом кальция, оксидами алюминия и гипса. Поэтому предложенный тампонажный материал способен

oCpdsoBbtBB. прочный искусственный камень при нормальных температурах твердения.

Образующиеся в процессе гидратации Фазы содержат большое количество химически связанной воды,и поэтому водопотребность вяжущего не вызы-вает роста проницаемости и снижения прочности камня. Повышенное нодосодержание раствора снижает его плотность. Этому же способствует водород, выделяющийся в начальной стадии процесса структурообразования в результате химической реакции между гидроксидом кальция и алюанием

Содержащаяся в обожженном твердом остатке отходов содового производства белитовая фаза обеспечивает набор прочности камня па поздних стадиях твердения.

Химический состав твердого остатка отходов содового производства изменяется в следующих пределах, мас.Е: СаО 40-50, МВО 1,5-2,5, Si02 6-12, iго „ 2,8-4,0, ВОЗ

5,0, Cl С,1-6,б, С02 26,0-33,0,,п.п.п. 28,0-35,0, Ге203 1,0-2,7, На20 + К20 1, Π— 2, О.

Облегченный тампонашный материал готовится смешением компонентов в заданных соотношениях с последую- 10 щим помолом сырьевой смеси до удельной поверхности 2500-3500 см /г. ОсФ

Химический состав отхода производства алюминия изменяется в следующих пределах, мас.X: СаО 1,052.30, SiO> 3 20-6,30, Реяою 0,62—

0,90, А1 0а 53,00-64,70, й.п.п.

30 ° 34-35,51, Cl 1,30-1,57.

1090850 б таток на сите 008 составляет не более 15Х. Из укаэанных составов готовятся образцы 4 4 16 см, испытывавшиеся согласно ГОСТ 1581-78.

Водовяшущее отношение выбирается из условия обеспечения нормальной прокачиваемости растворов и составляет 0,6-0,7, растекаемость при этом изменяется от 19 до 2 1 см.

В таблице приведены составы и свойства предлагаемого и известного облегченного тампонажного ма ериала.!

090850

СО

О л О

00 л

РЪ

Ф и 1 о (-ю

С 3

О л л ф л с( л л

ССЪ

Ф х ф

0l v

0I f» х е

Ф

aь х о и (» и

С((л

О. О

1

Ф 1

I о I

1 1

I л О л .О1 л л л

СЧ е» С }

СЧ

00 л л

° С»1

СЧ л

С»(an

С»1 л

СЧ

1 »

1

СЧ

+I

СЧ

СЧ

СЧ

+I

СЧ

СЧ

СЧ СЧ

+1 +(СЧ СЧ

СЧ СЧ

СЧ

+!

СЧ

СЧ

СЧ

+I

СЧ

СЧ

СЧ СЧ СЧ

+I. +! +(CV СЧ СЧ

СЧ СЧ . СЧ

СЧ

+I

СЧ

СЧ

I

1

1

1 а л

1

I АСС(Е о и и р о

ЗБ

О»

СЧ сО л

3Г\

1Г(л

ЭД»

2 и

CD О

СО л ° 1

О О сО

О юГ О л

1Г и л

an c О сО

Ol л

О О сО О с

О О л л

О л л л л

О О и л

О О С I

1

I

С(cd (o m йй! о

ы m 4 ооо

1 t(m о о

Х С и с- о

oov

О а а С(И а О

С»1 an O

>х 1 я х х ц и х 1 ю 6 w

ad 1 cd Х

Е 1 С= Х Х

3 1

И

Х 1

1 1

К! Сб

Ж 1 О

Щ ф л

О(madO

1 Е о

1 Е4 E

1 1

1 ! 9 (- 1 1 М ахоэх ! р щ С» »ц Х (»îo окос.э

ы m о ц

I I»»

1 ° I и

1 Сб I

X I и

<6 1 Х

1 !»

Х I

Р. 1

Э 1

С» I 1

Сб I k( о

1 с(( о цс( о х о х о х 1 с» о, K а I х I

Cd (Д х (1 х >х

m ОР Д ! и ц о, V I ОВ о(юm

V I O(О О О О О О м л л

И а О О О Г(а л л л

О Л л сЧ С 1!

»

О

С((3

Р

;ь

И

v о

Я

1 о о 5 и

1090850

Составитель Е.Тангалычев

Редактор Н.Пушненкова Техред В.Далекорей

Корректор В. Синицкая

Заказ 3031/29 Тираж 564

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

/

Облегченный тампонажный мате" риал имеет высокую прочность, низкий коэффициент водоотделения, не слеживается при хранении, xopolBo смешивается с водой, содержит недорогие и недефицитные материалы, являющиеся отходами производства.

Преимуществом предлагаемой композиции по сравнению с известными составами является отсутствие инертиых компонентов, способных осаждаться или всплывать при раэбавлении растворов.

Предлагаемый облегченный тампонажный материал рекомендуется для крепления нефтяных и газовых скважин при нормальных температурах твердения.