Тампонажная смесь
1 ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ, содержащая портландцемент для горячих скважин и активную алюмосиликат ную добавку, отличающаяся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости тампонажного раствора и прочностных свойств цементного камня в интервале температур 80-250 С, она в качестве активной алюмосиликатной до бавки содержит шамотнокаолиновый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент 22,7-36 Шамотнокаолиновый 24 -34 порошок Остальное Вода 2.Смесь по п. 1, отличаюСО с целью получещ а я с я тем, что. ния безусадочного тампонажного камня , она дополнительно содержит гематит в количестве 2-5% от массы твердой фазы.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
09) (И) А
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ (21I 3496194/22-03 (22) 23.07.82 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) A.3.Керцман, Н.Н.Круглицкий, В.Г.Тихонов, A.Ñ.Ñåðÿêîâ и B.Ã.Bèòðèê (71) Полтавское отделение украинского научно-исследовательского геологоразведочного института (53! 622.245.42 (088.8) (56) 1.Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., "Недра", 1973, с.6869., 2.0голихин Э.A. Цементирование газовых скважин. Тематич.научн.— техн. обзор ВНИИГАЗПРОМА. — Сер.
"Геология, разведка и разработка газовых и газоконденсатных. месторождений". М., 1971, с.10-17 (прототип ). (54 ) (57,) 1 ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ, содержащая портландцемент для "горячих" скважин и активную алюмосиликатную добавку, о т л и ч а ю щ а— я с я тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости тампонажного раствора и прочностных свойств цементного камня в интервале температур 80-250 С, она в као честве активной алюмосиликатной до-» бавки содержит шамотнокаолиновый порошок при следующем соотношении компонентов, мас. Ъ:
Порт ла ндцеме нт 2 2, 7- 36
Шамотнокаолиновый порошок 24 — 34
Вода Остальное а
Ф
2.Смесь по и. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью получения безусадочного тампонажного ка лня„ она дополнительно содержит гема- (, тит в количестве 2-5% от лассы тверФ дой фазы.
Феей
1078032
Шамот нокаоли новый тонкоэ ернистый порошок иэ электрофильтров вращаю- 55 шихся печей (согласно Ту 14-8-358-80) образуется в качестве отходов, при обжиге каолинов, в процессе производства огнеупорного шамота. Он представляет Собой мелкодисперсный 6р сыпучий материал с удельной поверхностью 473 M2/кг (4730 см /г I è
2 удельным весом 2320 кг /м3, не требующий дополнительной сушки и помола. 65
Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности, в частности к тампонажным материалам, пригодным для цементирования высокотемпературных скважин.
Известны облегченные цементноглинистые тампонажные растворы с хорошей седиментационной устойчивостью Т1 )
Недостатком этих тампонажных с:лесей является очень низкая термостой- 1р кость (рекомендуется до Т = 80 С ), не позволяющая использовать .их для крепления глубоких нефтяных и газовых скважин.
Наиболее близкой к предлагаемой : 15 по технической сущности и достигаемому результату является тампонажная смесь (23, содержащая портландцемент для "горячих" скважин и активную алюмосиликатную добавку, причем ингредиенты взяты в следующих количествах, мас.Ъ:
Портландцемент 100
Алюиосиликатная добавка(глинопорошок ) 25-100
Вода 105-240
Недостатком известной тампонажной смеси является малая прочность получаемого камня, снижающаяся по мере увеличения количества вводимой глины.
Цель и з обрет ения — повышение с едиментационной устойчивости тампонажного раствора и прочностных свойств цементного камня в интервале температур 80-250 С. о
Указанная цель достигается тем, 1что тампонажная смесь, содержащая портландцемент для "горячих" скважин и активную алюмосиликатную до- 4Р бавку, в качестве активной алюмосиликатной добавки содержит шамотнокаолиновый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Портландцемент 22,7-36,0 45
Шамот нокаоли новый порошок 24,0-34,0
- Вода Остальное, Кроме того, для получения безусадочного камня из данной смеси в нее 5р дополнительно вводится гематит в количестве 2-5Ъ от массы твердой фазы.
Гранулометрический состав приведен в табл. 1.
Химический состав, мас.%:
8 О 57,2 - 58,8
A8gбЭ 32 0 32 7
ЕедО 0,6 - 0,7
СаО 2,0- 3,0 п.п.п. Остальное
По минералогическому составу.шамотнокаолиновый тонкозернистый порошок представляет собой продукт обжига огнеупорной глины каолина, состоящий иэ, Ъ:
Каолинит (A 8 О 29i О ° 2Н О j х 25
Кальцит (CaC03 ) 4
Метаноалинит АУ 03 ° 2& 02
Силлиманит М О 2 S Ъ 52
Мулл ит 3A>Z Z» 02
Кварц и свободный кремнезем (;O2 i
М 18
В условиях гидротермальной обработки шамотнокаолиновый порошок является активным алюмосиликатным компонентом.
Новая тампонажная смесь опробована в лабораторныХ условиях.
Пример 1. Берут 22,7 r портландцемента, к нему добавляют 340 г шамотнокаолинового порошка и после тщательного перемешивания сыпучих ингредиентов затвбряют смесь 433 г технической воды.
Приготовление смеси в производственных условиях осуществляется на механизированных складах экспедиций глубокого бурения с помощью ,пневмосистем или с использованием цементносмесительных машин непосред ственно на скважинах. Дальнейшее, приготовление тампонажного раствора из указанной смеси не отличается от общепринятой технологии.
В табл. 2 приведены данные по физико-механическим свойствам и технологическим параметрам тампонажного раствора и камня, приготовленных иэ указанной смеси.
Предлагаемая тампонажная смесь имеет хорошие прочностные (20-29 MIaJ характеристики при содержании компонентов в укаэанных пределах, обеспечивающих значительную термостойкость цементного камня за счет образования ниэкоосновных гидросиликатов кальция и гидрогранотов, обладающих высокой коррозионной стойкостью в сульфатных магнезиальных и серово) дородных средах.
Кроме того, с увеличением количества отходов шамота в композиции существенно повышается водоудерживающая способность тампонажного раствора, что обусловлено наличием довольно значительного количества необожженного каолинита в отходах шамота. Незначительные линейные деформации камня, позволяющие от1О7еО32
Г
Фракция, Таблица1
1 1
0,05 0,05-0,01 0,01-0;005 Og005-0,001 -.Og001
12,0-19,9
47,7-71,8 10,1-19,7 3,0-13,6 1,1-4,7
Состав
Ф нести предлагаемый состав к безуса-, дочным тампонажным композициям, обусловлены частичным переходом ок- сида железа (гематита ) в гидрооксид, обладающий свойствами гелия (табл.3»
Годовой объем возможных поставок 5 шамотнокаолинового порожка составляет 70 тыс. т в год, по цене 7 р.
35 коп. за 1 т. Поэтому наряду с положительным экологическим эффектом от утилизации крупнотоннажных отходов производства возникает значительный экономический эффект 9 р. 80 коп. на 1 м раствора.
1078032 ю а а ю в о ф с с с с с Ч 3 н
Т31 а Т31 с
Н О а о Зч с с .с с
Т3 М т31 ф 3Ч
М
1 с с н м
Т31 н с с о о. н % т с с о о
° -3 с
Ю н с с о о нт с с о о н с
° -3 с о о о
ЧЭ ТО о о
М М о о о
М о
Ю
Т о о о о а а а (Ч AI (Ч
°Н т-! т-3 о о ф CO о о ф ф,о о о ф о о ф
C) ф о о о ф О
° Т о о о <ч с с н о
Ю Ю с. с о о
» ) ф
00 I, а
1, 3
00 . ф
К04. а х:х
° э о о
СО О 3Ч с с с о
3А а а с с о о а о а
Э !» !»с с с о о. о а
IO Ю с о о а а а а а с с с о о о
ТО с о о о о ф 3-. 3.а ч н о о о
Н3 СЧ Т3 О CO !%! ТТ
Ю ь
3»Т3 о о а о
ТО 1О
° Т Т 3 о о
ОЪ LA тО а
%-Т Т-Х
I о о о о а м
\О Ul tA т-3 Н3 т-3 о о
СЧ т31
СО 3»Т-! Т-3 о о !
М
Т-! ТТ о
CV CV с с о о о о о
СЧ CV СЧ с с с о о о л о
3Ч 3Ч СЧ. с с с о о о о о ч
СЧ 3Ч 3Ч с с с о о о ф CO О т-3 т-! СЧ с с с о о о о о
СЧ (Ч с о о в о т-! 3Ч с о о
Т-! с о о о
Ь с о о Ф Ф
М О с
1 1 1 I I 1 М О
М М
М \О с с
М ТО
Т3 Т31
О О М О М МЪ О с с ° с с
О. Î М Î М М 3О
3А II3 ТФ т31 х3 М М а о о а а с с с с с
СЧ М М Н т3 3Ч М 3Ч о о о с с с о т! (Ч М о с с с31 . ф
iv) М о с
ОЪ н
I I 1
1 I 1
3 с с с с с а н м о
3Ч М 3Ч т3 с с
Т3) Ф О т31 Г о о с а о
М о с с
СЧ IO
СЧ т!
1 1 !
1 а! ае
IЕ 1
0»"1
1 I:!х
3- — 4.
1 3б 1 1
Е 3, а! о с Ц ю о
М! CO
Х 1
333 1: о о а а т3 О
Н3 СЧ Т-3 о о а
Н 3Ч о о а о
Т-т о а о 3Ч т-3 о о о о
Т-! Н3 о о о о о о н1 н @х
Зч1 НХВ
III Ь4 о
3Ч 1;
1О0
Х! О4в1
1 .! йое
Ц1 0,1
ЕТI 2O9 I
i0 с, I Х IjЕ
I Х 1, Х х
111 Е М
101! Х
1х!1
1 1 — 1
I !
1
1, !АХИX I
ДЫ333а
1 3О 1
1 4 I ц
33I 1. Х 3
Б1 333х и 3 „е ! е !
I о
I 3т I! 0 8 аI.; хр
1о! ха
И! 3:О
11:ГчХ
1 Х 1 —
1 3331 х
101, I l о ах u1. Оа 11И3: «3 О Ч Н О О 3Ч ф CO т31 ф т3 СЧ с с с о е с с н! О т3 ТЧ !» 1 1 1 1 I I 1 1 3 I I I Ci3 Т»3 а а I 10780 42 «3 л с Ю н и СЧ E СО л «Ф с С Ъ СЧ «ф С Ъ с с ао. О\ СЧ 4Ч о а с с СО 00 004 с CO с ао С Ъ с л «4 Л с ° Ф CO Л О\ с л о о о о ° -4 «.4 о о an an СЧ СЧ Ю Ю н о Ю н о о а а СЧ 4Ч Ю Ю с Ю. ь 1О с Ю а О с Ю а 1О 1О с с Ю Ю ЧР с CD о о an Ю ° 1О \О 4 Л о о ю и Л \О Н4 о о о о Ю 1 l о о СЧ СЧ с с .о о о Сч СЧ с с о о ь СЧ с Ю н СЧ с Ю о СЧ, СЧ с о о Ю с Ю Ф ь с Ю «Ф РЪ L фюЪ Ф Ю с «Р о с с О СЪ ° 4 «Ф О 4Ъ с с О СЪ ° Ф «4е СЧ СЧ о о с с О 4 4«Ъ РЪ о с «Ф СЧ an а с с Н4 «4 С«1 РЪ О с С Ъ С Ъ CD с С Ъ о с с о сч С Ъ СЧ а - сч с С Ъ О 4 Ъ ° СЧ 4 с л СЧ о с 1О 4«Ъ 1 с СЧ СЧо о с чэ а Н4 4«) о с о С Ъ I Я!01 3 11«ж ! !ОХ» ! О01О! Ц Х Х 1 Ф I © 1Э 44! Д1 1ОО 1 R4041 I ЕОЭГ— Э ха,! М 4ЭНЭ! Эх Э 1 ICCII М !ФХТР! Д АЭ1:, I о !а! Р, la! 1«! 3e I Ж I 1 l6 l + I 1 1«! Э 40 1 l3! 4"Я 1 ! И! 400Е 1 1О1 М 1Х! Ю I I — — —. I И I 1 10111elu 1 щ Ц>о 1! Îv I! e>a 5 1 РЪ I I ° t . сс. 1 Cl е3х (1 1 1 1 I I 1 1 1 I 1 I I х о 1 а1 1 1 1 1 1 1 Э 3 I Х Э A vv 1 . Эо C4 X I 1 ч е I 44a о о! д < у r — — - 1 1 1« с и 4II 1 , 631, gI ЕО.З I alas% 1 cd б 1 4 1 Э! 0 1 1Я! еж I 1ОЫ й 1 "! 1 е 1VI III I ф I Ю! М 1 11"-! ЕО ! 14«И I III 4-I 445 1 1« 1Ъ! 11а .! v! муэ ! 31 ВЭБА 1 Ф 4«Ъ 0О О с с 4Ч !с, 0Р Н4 л о с с 4О л О а î о 1О \О К) о о о сО О цр Н «4 а а Л О с с с о о о о о о о а а ю а EIa Н Н Н4 О О 4 Сч СЧ СЧ с с с о о о "Ъ О О с с а о Ф «a о е о с с с Ф 00 4«Ъ РЪ 4«Ъ СЧ 00 ЦЪ 4О С«! с с с с с Сч СЧ !с Н СЧ н: СЧ. СЧ СЧ Л Л-, с с О i-a \р О О О О Ю е о о о о Н Н4 ° Н Н о о о а а Л Сч СЧ а а о ю а 1О а CIa у,О 4О с с с с с о о о о о о Н «I ОЪ 1О 1 \О 4 Н Н о о СЧ СЧ СЧ с с с о о о О О с с с а, о Ф С Ъ «У an о о с с с «4 О\ СЪ Н СЧ сч «а aî с с с О М 4О СЧ. «Ф 4 Ъ Ch Ф СO с с с Н СО «У Н4 СЧ о о о о о о н о о о а а an СЧ СЧ СЧ а 4О Ю с с с о о о о о о а а о an ю ю Л4 Н Л4 О 4 О СЧ СЧ СЧ с с о о о ч> о, с с с 1О О СЪ «Ф Ф «4 1 4 4 сЧ а an ° С О О с с с CO 4«Ъ рЪ С Ъ СЧ 4«Ъ Ю о с с с 4О an «-4 «4 4«Ъ СЧ 1078032 1 I, 1 ! I а е fV <Ч С Ъ с с с о о о ю «У ! о,; «Ф с 3 33 1«Ъ РЪ с с о о О ° Ф с о 1 l I 1 I — ь х 1 Х о о Ч) Ю I I! «% тЧ! А с « о о % 3 % 4 с с о о т.3 «-4 с о о % « с Ю! о о о о ю РЪ о 3«Ъ 1 В I !!о о 1 hl СЧ I! I ч) I I.и О с Я« о о о о («3 (Ч СЧ (Ч ь СЧ о о о CO ф CO C) (О о о 1О \О «4 ч.4! «Х I х х е е 1 хР 1 3 g 3Ъ Сп 8Ц mt М ОМ I! t 1 l! с РЪ (Ч т-3 CO СЧ с с с с СЧ 3«3 т «-1 1 I I 1 t 1 Ф 333 Ю 3 Ъ с с о «3 «Ф О 3 Ъ О 3 Ъ с с с с Ю 3 Ъ Ю < Ъ «Ф Ф «Ф Ф С3 с «3 о о с с с о о Ф :3 «3 I 3« I 1« х ci О—! ! ! оо! ! ххо 3 Х Д Х ot: о! ЕохБI IeeZOI ! BXt33aI 1 1 Π— — — ф М с Г Ъ о о с с РЪ РЪ 3Ч Р Ъ о о а с с с Ъ Г Ъ (4 <«Ъ <Ч 3А с ч-3 РЪ о о о с с с 3 О «З <Ч РЪ РЪ I 1 I ! Ц1, ! о." о с с LA гЧ РЪ (Ч (Ч I с о (Ч I I о а с с а РЪ 3Ч С ) а с С"Ъ Р1 (Ч с Ю («3 о о с с с И> Ь СЧ РЪ "3 СЧ I l 1 ! а о о а ! к-4 «-3 ! C) «3 I 1 I СЧ Х I ! о I O t Г-i ° И I 1 1 (— — — -4 C) с а о (Ч о ь о ю с с о о о о %-4 C) с о о т-4 1 1 1 х 1 ttt I 1 3« I; I 1 о! I Х I И I Х 1 333 I о 1 В I, ь I I I 1 1 dP о 1 Е v о о t t33 1 fd 1 Е< о! о о 1 Q ) с Р 1 Ф Q 6533! 333 И х х I 333 (3! 1 0 I u с е х ое х фж 3 «Q I I 1 1 Ц х I <б !« ц х I t«Е йЕ ! oe I 3Х I I I 1 1 1 1 3«3 At Ul а At 3Ч а РЪ с (Ъ «Р 1 1 а 1 3А с -3 ! Г Ъ !
