Облегченный тампонажный раствор

Облегченный тампонажный раствор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: раствор содер- .жит, мае. ч.: портландцемент 70-80, плагиодацит 20-30 и воду 70. Сухую смесь портландцемента и плагиодацита затворяют водой. Плотность раствора от 1,53 до 1,67 г/см . При 75°С начало схватывания от 1 ч 20 мин до 1 ч 30 мин, прочность на изгиб от 27,8 до 31,7 МПа. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33 /138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4838619/03 (22) 12.06.90 (46) 23,05.92, Бюл. N. 19 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) Б. M. Блинов, Н. Е. Щербич, В, А, Нефедов, В. А. Пономарев, Т. А. Мачулис, А. П. Карагодин и Н. А. Гнатусь (53) 622.245.42(088.8) (56) Данюшевский В, С, и др, Справочное руководство по тампонажным материалам.

-М,; Недра, 1987, с, 102-107.

Булатов А. И. и др, Тампонажные материалы. — M. Недра, 1987, с. 171 — 172.

Изобретение относится к горному делу, а именно к цементированию обсадных колонн нефтяных и газовых скважин.

В связи с наличием в разрезе скважин пластов, имеющих низкие градиенты гидроразрыва, для цементирования скважин широко применяются облегченные тампонажные растворы. B качестве этих растворов в основном используются глиноцементные растворы и растворы с добавкой кремнеземсодержащих материалов.

Известен облегченный раствор, содержащий портландцемент, облегчающую добавку и воду. В качестве облегчающей добавки используют диатомит.

Недостатком известного раствора являются низкая прочность и длительные сроки схватывания при цементировании в зоне

АВПД близко расположенных водонапорных и углеводородсодержащих пластов. что может привести к межпластовым перетокам, Ы2,» 1735572 А1

I (54) ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ

РАСТВОР (57) Сущность изобретения: раствор содер. жит, мас. ч,: портландцемент 70-80, плагиодацит 20 — 30 и воду 70. Сухую смесь портландцемента и плагиодацита затворяют водой. Плотность раствора от 1,53 до 1,67 г/см . При 750С начало схватывания от 1 ч

20 мин до 1 ч 30 мин, прочность на изгиб от

27,8 до 31.7 МПа, 1 табл.

Цель изобретения — сокращение сроков схватывания при одновременном увеличении прочности цементного камня. .Поставленная цель достигается тем, что раствор, содержащий портландцемент, облегчающую добавку и воду, в качестве облегчающей добавки содержит плагиодацит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Портландцемент 70-80

Плагиодацит 20-30

Вода 70

Для приготовления облегченной смеси использовали портландцемент Вольского завода марки ПЦТ Д20 — 50, выпускаемый по

ГОСТ 1581-85..

Плагиодацит — вулканогенная порода, минералогический состав которой — кварц, полевой шпат и девитрифицированная микрофельзитовая основная масса.

Химический состав породы следующий, %: 510г 65,7 — 72,4: А!гОз 13,1 — 15,5; РегОз—

1 .Ъ

«Ц 6д (л, Ql

М

1735572

FeO 3,68 — 5,60; МпО 0,1; Mg 1,5-3,0; СаО

1,3-4,1; КагО+КгО y,3 — 4,1; Ti02 — 0,39-0,57;

РгОь 0,04-0,18; потери при прокаливании

1,2 — 2,3.

Наличие в породе низкотемпературного кремнезема SiOz (до 30 ) и девитрифицированной фазы (до 20 ) состава Са о,<

Nao,>Size 04 обеспечивает ее высокую пуццолановую активность, т.е. способность при затворении смешанного вяжущего водой реагировать с гидроокисью кальция и тоберморитовой группой, образующихся при гидратации основных минералов клинкера.

Физико-химические исследования предлагаемой композиции показывают, что в плагиодацитах имеются,цве активные группы, которые находятся в нестабильном (кристаллитовом) состоянии, Первая группа — низкотемпературный кристобалит частично взаимодействует с

Ca(OH)z (связывается около 40 Са(ОН)2) и образует гидросиликаты кальция (CSH), повышающие морозостойкость, водостойкость и термостойкость, Вторая активная группа — сложная смесь солей (Cap,;йао, А!о,eSia,o04), Она содержится в породе в виде кристаллитов, которые реагируют с Са(ОН) и, возможно, с тоберморитовой группой, образуя водные четырехкальциевые алюмосиликаты (С4АЯНх), которые фиксируются на рентгенограммах линиями 5,24; 2,87; 3,49, и тобермориты, близкие к аморфным. Увеличение аморфных гидратных новообразований приводит к увеличению прочности и ри изгибе затвердевшего цементного теста и способствует уменьшению сроков схватывания.

Состав и свойства образующихся гидросиликатов зависят от количества введенной добавки и температуры. Введение 20 — 30 добавки оказывается достаточным для образования низкоосновных гидросиликатов кальция, что способствует сокращению сроков схватывания при достижении достаточно высокой прочности тампонажного камня, Изобретение осуществляют следующим образом.

Добавку плагиодацита к цементу вводят в сухом виде. Облегченный раствор готовят затворением полученной сухой смеси на воде. Перемешивание осуществляют вручную, в течение 3 мин. Образцы тампонажного о камня выдерживают при t=+20 и +75 С.

Пример 1. 80 r тампонажного портландцемента перемешивали с 20 r плагиодацита в сухом виде, смесь затворяли на воде. Водосмесевое отношение составляло

0,7, что соответствует соотношению ингредиентов, мас.ч.:

Портландцемент 80

Плагиодацит 20

Вода 70

Результаты испытаний приведены в

5 таблице, При данном соотношении ингредиентов (пример 2 в таблице) плотность состава ф1,62 г/см, растекаемость(Д) 24,0 см, прочность на изгиб и сжатие в 2-х суточном воз10 расте при t=+20 С соответственно равны

1,15 и 1,19 МПа, а при t=+75 С равны 31,7 и

59,4 МПа.

Пример 2. 75 r портландцемента перемешивали с 25 г плагиодацита, затем

15 добавили воду в количестве, определяемом

В/С=0,7, что соответствует соотношению ингредиентов, мас,ч.:

Портландцемент 75

Плагиодацит 25

20 Вода 70

При этом соотношении ингредиентов (пример 3 в таблице) плотность состава 1,61 г/см, растекаемость 22,0 см, прочность на изгиб и сжатие в 2-х суточном возрасте и ри

25 т=+20 С соответственно равны 1,08 и 1,14

МПа, а при т=+75 С вЂ” 28,8 и 50,0 МПа, Пример 3. В сухом виде перемешивали 70 г портландцемента и 30 r плагиодацита, добавив воду, получили раствор при

30 следующим соотношении ингредиентов, мас.ч:

Портландцемент 70

Плагиодацит 30

Вода 70

35 При данном соотношении ингредиентов (пример 4 в таблице) плотность раствора

1,60 г/см, растекаемость 20,0 см, прочность при t=+20 С на изгиб равна 1,05 МПа, на сжатие — 1,09 МПа, а при t=+75 Ñ вЂ” 27,8 и

40 46,3 МПа соответственно.

Как видно из примеров и табличных данных,облегченный состав с использованием плагиодацита в качестве облегчающей добавки имеет более высокую прочность на

45 изгиб и сжатие тампонажного камня в 2-х суточном возрасте, сроки схватывания сокращаются по сравнению с известным, Формула изобретения

Облегченный тампонажный раствор, включающий портландцемент, облегчаю50 щуюдобавкуи воду, отличающийся тем, что, с целью сокращения сроков схватывания при одновременном увеличении прочности цементного камня, он в качестве облегчающей добавки содержит плагиода55 цит при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Портландцемент 70-80

Плагиодацит 20-30

Вода 70

1735572

О, г/см О, см Сроки схв-я, мин

В/С

Прочность 2 — х с ток, МПа

Добавка

Цемент

Пример

Начало Коне

Изгиб Сжатие т=+20 С

Известн

ый иатомит

13-00

8-30

0,81

1,58

0,75

83,3

1.75

19,0

5С

20

Составитель Т.А.Мачулис

Техред M.Moðãåíòàë КорректорВ. Гирняк

РедакторН.Химчук

Заказ 1803 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат" Патент",г.ужгород,уд. Гагарина,101

16,7

Плагиодацит

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

1,67

1,62

1,61

1,60

1,53

1,67

1,62

1,61

1,60

1,53

26,0

24,0

22,0

20,0

15,0

26,0

24,0

22,0

20,0

15,0

10-20

9-35

8-10, 650

5-20

1-50

1-30

1-25

1-20

1-05

12-40

11-55

10-20

8-40

7-30

2-30

2-15

2-10

2-00

1-50

1,30

1,15

1,08

1,05

0,40

26,1

31,7

28,8

27,8

17,7

1,36

1,19

1,14

1,09

0,34

42,4

59,4

50,0

76,3

37,3