Тампонажный раствор

 

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - повышение деформативности и щепления цементного камня с обсадной колонкой. Тампонажный раствор содержит ингредиенты в соотношении, мас.ч.: портландцемент 100, королек - отход производства шлаковаты 10-20, полиоксиэтилен 0,2-1,0, хлорид натрия 2,5-3,0, вода 50-55. Раствор получают затворением смеси портландцемента и королька водным раствором полиоксиэтилена с хлоридом натрия. Уменьшение количества добавок ведет к снижению прочности камня, а увеличение - к ухудшению седиментационной устойчивости раствора. Раствор может быть использован при 20-150°С. Камень газонепроницаем, трещиностоек, имеет адгезию к металлу до 9,6 МПа. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 E 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 42 32 372/23-03 (22) 20.04.87 (46) 07.04. 89. Бюл. №- 13 (71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (72) В.Л.Назаренко, JI.А.Езлова, Д.А. Костенко, В. Д. Коваленко, Н.Г.Бубликова, Г.Х.Козюпа, И.Г.Плишка и И.П. Комарщук (53) 622.245.42(088.8) ! нию нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — повышение деформируемости и сцеппения цементного камня с обсадной колонной. Тампонажный раствор содержит ингредиенты в соотношении, мас.ч.: портландцемент 100, королек — отход производства шлаковаты 10-20, полиоксиэтилен 0,2-1,0, хлорид натрия 2,5-3,0, вода 50-55.

Раствор получают затворением смеси портландцемента и королька водным раствором полиоксиэтилена с хлоридом натрия. Уменьшение количества добавок ведет к снижению прочности камня, а увеличение — к ухудшению седиме нт ац ион ной уст ой чиво ст и р аст во р а.

Раствор может быть использован при

20-150 С. Камень газ онепроницаем, трещиностоек, имеет адгезию к металлу до 9,6 MIa. 3 табл. (56) Тангалычев E. С. и др. Дисперсноармированные тампонажные материалы.—

ОИ, сер. "Бурение", вып, 19 (81),, М.: ВНИИОЭНГ, 1984, с. 6-7. р.вторское свидетельство СССР

¹ 11009999004499, кл. E 21 В 33/138, 1982, (54) ТАИПОНАЖНЫ! РАСТВОР (57) Изобретение относится к крепле1

Изобретение относится к тампонажным материалам, используемым при креппении нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения — увеличение деформируемо сти и сцепления цементного камня с обсадной колонной.

Тампонажный раствор содержит портл андпе мент, в оду, полио к сиэ тил ен, хлорид натрия и в качестве армирующей добавки королек, являющийся бросовым отходом производства шлаковаты, получаемой в результате переработки силикатного расплава доменного шлака с базальтовой лавой, и представляет собой микросферы диаметром

О, )-0,7 мм.

Тампонажный раствор приготавливают путем затворения смеси вяжущего с корольком водным раствором полиоксиэтилена с хлоридом натрия, Составы тампоиажного раствора приведены в табл. 1, свойства раствора и камня — соответственно в табл. 2 и 3.

Пример 1. Берут компоненты следующих количествах, г:-

Портл андце ме нт т ампо нажный

Вода

Королек

Полиоксиэтилен

100

10

0,2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1470933

Хлорид натрия 2,5

Полиоксиэтипен растворяется в воде, в раствор вводится хлорид натрия, полученным раствором 3 атворяется смесь вяжущего с корольком.

При этом плотность тампонажного состава 1750 кг/м при растекаемости

215 мм. Время начапа схватывания при

22+2 С 8 ч 40 мин, при 75+3 С 10

2 ч 00 мин. Конец схватывания при

22+2 С 9 ч 50 мин, при 75+3 С

2 ч 25 мин.

Предел прочности на изгиб образовавшегося камня, отвержденного при 15 нормальной (22+2 С) температуре, сос-! тавил . 2 суток 2,4 МПа; 28 суток

3,6 NIIa. Предел прочности на сжатие соответственно 7,8 и 16,8 MIIa.

При 75+3 С предел прочности на 20 растяжение сост авил. 2 суток 5, О MIIa

28 суток 5,8 МПа. Предел прочности на сжатие соответственно 10,1 и

15,0 МПа.

При 75+3 С адгезия камня к металлу, определенная методом сдвига, равна 7,4 MIIa; при 150 С 7,9 MIIa.

Газопроницаемость камня 0,000 мд, трещиностойкость — трещин не обнару30, жено более 28 сут.

П р,и м е р 2. Берут компоненты в следующем количестве, г.

Портландцемент тампонажный 100

Вода 55 35

Королек 20

Полио ксиэтилен 1,0

Хлорид натрия 3,0

Технология приготовления аналогична

40 примеру 1.

При этом плотность тампонажного раствора 1650 кг/м при растекаемости 240 мм, Время начала схватывания при 22+2 С 8 ч 00 мин; при 75+3 С

3 ч,00 мин. Конец схватывания при

25+2 С 10 ч 15 мин при 75+3 С

3 ч 20 мин.

Предел прочности при растяжении (из гибе) образовавшегося камня, от. вержденного при 22+2 С, составил.

2 суток 3,5 МПа; 28 суток 6,0 MIIa.

Предел прочности на сжатие соответственно 9,15 и 16,9 МПа.

При 75+-3 С предел прочности на растяжение составил. 2 суток 6,0 MIIa;

28 суток 7,2 МПа, Предел прочности при сжатии соответственно 18,5 и

23,0 MIIa, При 75+3 С адгезия камня к металФ лу 8,3 MIa; при 150 С 8,6 МПа, газопроницаемость 0,000, деформация 0,0161 мм, трещиностойкость— трещин не обнаружено более 28 суток.

Пример 3. Берут компоненты в следующем количестве, r:

Портландцемент 100

Вода 50

Королек 15

Полиоксиэтилен 1,0

Хлорид натрия 2,5

Технология приготовления анапогична предыдущим примерам. . Плотность тампонажного раствора

1750 кг/м при растекаемости 220 мм.

Время схватывания при 2?+2 С

8 ч 40 мин; при 75+3 С 2 ч 55 мин.

Конец схватывания при: 2?+? С

10 ч 15 мин; при 75+3 С 3 ч 05 мин.

Предел прочности при растяжении (изгибе) образовавшегося камня при

22+? С 3,0 МПа; при 7513 С 6,8 МПа.

Предел прочности на сжатие соответственно 8,1 и 16,8 MIIa.

При 75+3 С предел прочности на растяжение составил: 2 суток 6,0 MIIa

28 суток 7,1 МПа. Предел прочности при сжатии соответственно 18,2 и

23,0 MIIa.

При 75+3 С адгезия камня к металлу 9,4 МИа; при 150 С 9,6 МПа, газопроницаемость 0,000, деформация

О, 016 мм, трещиностойкость — более

28 счток.

Тампонажный раствор обладает хорошей растекаемостью и удовлетворительными сроками схватывания в интервале температур 20-150 С.

Цементный камень газонепроницаем и трещиностоек. Содержание королька и полиоксиэтилена ниже предельного Приводит к снижению прочности цементного камня, а вьппе предельного к ухудшению седиментационной устойчивости тампонажного раствора.

Использование тампонажного раствора обеспечит повышение качества крепления скважин за счет увеличения сцепления камня с обсадной колонной и будет способствовать охране окружакщей среды за счет утилизации отхода промьппленности — королька.

Формул а из обретения

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, водор аст ворим 1й поли7093 3 е стве минеральной соли — хлорид натрия при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Портландцемент

Королек — отход произ водства шлаковаты

Полиоксиэтилен

Хлорид натрия

Вода

100

I O-2О

0,2-1,0

2,5-3,0

50-55

Таблица 1

Компоненты там- Содержание компонентов, мас,ч., в составах тампонажно го понажного раствора

Г j ° ° (t ° I

100 100 100 100 100 100

15 15 15 15 20 25

Портландцемент 100 100

Королек 5 10

Полиоксиэ тиО,1 0,2 0,4 0,6

2,0 2,5 2,6 2,7

50 50 50 50

0,8 1,0 1,0 1,5

2,9 2,5 3,0 3,5

50 50 55 50 лен

Хлорид натрия

Вода

Т аблица 2

Растека- Начало схваты- Конец схваты- ТемпеСос- Плотность, тав кг/м емость, мм вания, ч-мин вани я, ч-мин ратура, С (8-30) — (8-40) (2-40) — (2-50) (8-40)-(8-50) (1-50)-(2-00) (8-30 ) — (8-40) (2-50) — (2-55) (8-30)-(8-40) (2-50) †(2-55) (8-30) †(8-40) (2-50) †(2-55)

< 8-30)- (8-40) (2-50)- (2-55) (8-40 ) — (8-50 ) (3-00)-(3-05) (9-15) — (9-25 ) (3-05)-(3-10) 200

1750

1750

215

1750

225

1750

220

220

1750

1750

220

1650

240

8 1600

190 мер, армирующую добавку, минеральную соль и воду, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения деформируемости и сцепления цементноro камня с обсадной колонной, он содержит в качестве водорастворимого полимера полиоксиэтилен, в качестве армирующей добавки королек — отход производства шлаковаты, в каче(9-45)- (10-15) 20 (3-00)-(3-05) 75 (9-50) †(10-00) 20 (2-25)-(2-30) 75 (9-50)-(10-15) 20 (3-00)-(3-05) 75 (9-50) †(10-15) 20 (3-00) †(3-05) 75 (9-50)-(10-15) 20 (3-00)- (3-05) 75 (9-50)-(10-15) 20 (3-00)-(3-05) 75 (9-SO) †(10-15) 20 (3-15)-(3-20) 75 (9-50)-(10-20) 20 (3-40)-(3-45) 75

l 47093 3

Т аблиц а 3

С

Прочность на сжатие, MIIa

Состав

Деформация при растяжении мм

Адгезия, МПа рочность при згибе, МПа сут 28 сут

2 сут 28 сут

2,2

4,1.

4,3

4,45

2,4

6,25

6,50

7,40

5,0

5,3

5,4

2,4

5 2

5,3

5,4

2,96

5,1

6,0

6,1

3,5

6,0

6,1

6,20

3,0

6,0

6,1

6,22

3,5

6,0

6,4

6 55

3,4

5,6

5,4

5,1

Портландцемент и вода(без добавок

16,1 ,22,9

7,9

17,9

1,03 1,5

2,15 2,7

22

100

Составитель Л.Бестужева

Редактор И.Горная Техред И.Цидык

Корректор С.Шекмар

Заказ 1566/37 Тираж 514 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

"Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Производственно-издательский комбинат

4

22

22

22

75 !

22

22

22

22

22

150

3,0

5 2

5,25

3,6

5,8

6,0

6,2

3,6

5 9

6,1

6,2

6,8

7 05

7,2

7,4

6,0

7,1

7 3

7,4

6,8

79

7,3

7,41.

6,0

7,2

7,4

7,53

5 8

6,2

5 8

5,5

6,8

8,8

10,1

10, !3

7,8

10,1

12,3

12,6

7,9

1О,!

l2,4

12,7

8,1

17,!

18,4

19,2

9,1

18,5

20,0

20,8

8,1

18,2

20,0

20,8

9,15

18,5

20,0

22,3

9,1

16,2

18,7

18,75

14,8

12,0

14 1

15,5

16,8

15 0

17,2

17,3

16, 74

15,05

17,3

17,4

16,8

22,7

23,6

24,0

16,8

23,0

24,5

24,7

16,8

23,0

24,5

24,9

16,9

23,0

24,6

24,65

16,0

21,0

20,5

20,6

7,90

9,38

9,60

9,40

9,60

9,40

9,60

9,40

9,60

8,30

8,60

8,40

8,60

0,015

0,0145

0,015

0,0152

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,016

0,015

0 0152