Тампонажный раствор

 

Изобретение относится к бурению скважины. Цель - увеличение прочности и сцепления с горными породами цементного камня. Раствор содержит компоненты в соотношении, мас.%: портландцемент 64,91-70,42

хлорид кальция 1,40-2,60

триполифосфат натрия 0,01-0,09

вода 28,17-32,46. Раствор готовят путем введения портландцемента для "холодных" скважин в воду затворения, содержащую хлорид кальция и триполифосфат натрия. Использование раствора позволяет повысить качество цементирования и установки мостов при низких положительных температурах за счет улучшения контакта пород и цементного камня. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Е 21 В 33/) 38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4279875/23-03 . (22) 10.06.87 (46) 07.10.89. Бюл. N - 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) M.О. Ашрафьян, Н.М. Ризванов, З.М. Шахмаев, Н.Б. Савенок и А.Е. Нижник (53) б22.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1051231, кл. Е 21 В 33/138, 1982.

Булатов А.И. Тампонажные материалы, — M. Недра, 1987,,с. 192. (54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР (57) Изобретение относится к бурению

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано при цементировании обсадных колонн скважин и установке цементных мос-! тов в условиях низких положительных температур, Цель изобретения — увеличение прочности и сцепления цементного камня с горными породами.

Тампонажный раствор содержит компоненты в соотношении, мас.%: портландцемент 64,91-70,42; хлорид кальция 1,40-2,60; триполифосфат натрия (ТПФН) 0,01 0,03; вода 28,17-32,46.

Введение ТПФН в состав тампонажного раствора позволяет значительно улучшить прочность цементного камня, что объясняется тем, что при добавке ТПФН в оптимальных количест вах (0,01-0,03 мас.%) изменяется микрогранулометрия гидратируемого

2 скважины. Цель — увеличение прочности и сцепления с горными породами цементного камня. Раствор содержит компоненты в соотношении, мас.%: портландцемент 64,91-70,4?; хлорид кальция 1,40-2,60 триполифосфат натрия 0,01-0,09; вода 28,17-32,46. Раствор готовят путем введения портландцемента для холодных скважин в воду затворения, содержащую хлорид кальция и триполифосфат натрия. Использование раствора позволяет повысить качество цементирования и установки мостов при низких положитель4 ных температурах за счет улучшения контакта пород и цементного камня.

2 табл. цемента. Это является следствием пел; тизации гидратированных частиц цементного клинкера с образованием высокодисперсных фракций новообразований, Рост первоначальных кристаллов при

Ф этом замедляется, но за время, в течение которого происходит кристалл::.— зационный процесс, они в единице объема образуются в значительном количестве. Изменение же структуры— уменьшение размеров кристаллов всегда способствует улучшению структурномеханических свойств цементного камня. При наличии в системе хларида кальция пептизирующее влияние ТПФН и ускоряющее влияние хлорида кальция суммируются с образованием однородной структуры цементного камня с повышенной прочностью.в ранние сроки твердения и высокими значениями си151312 лы сцепления последнего с горными породами.

Тампонажные растворы готовят путем введения при нормальных условиях портландцемента для холодных скважин в воду затворения, содержащую хЛорид кальция и ТПФН.

Состав и свойства тампонажного

1О раствора и,камня представлены в табл. 1.

Пример 1. Жидкость затворения готовят путем растворения в

80 см, воды 1,40 мас.7, (4 г) СаС1 15 и 0,01 мас.7. (0,02 r) ТПФН (состав 4).

Затем 200 г портландцемента затворяют приготовленным. водным раствором и смесь перемешивают, Пример 2. Жидкость затворения 20 содержит 30,40 мас.% воды,2,03 мас.7.

CaCl z и 0,02 мас.% ТПФН(состав 5) . 200 г портландцемента затворяют приготовленным водным раствором и смесь пере- мешивают.

Пример 3. Жидкость эатворения содержит 32,467 воды, 2,60%,СаС1 и

0,03% ТПФН (состав 6), 200 r портландцемента затворяют приготовленным водным раствором и смесь перемешивают.

По конусу АзНИИ определяют растекаемость. Сроки схватывания тампонажного раствора измеряют на приборе

ВИКА. Силу сцепления затвердевшего 35 цементного камня с горной породой измеряют на лабораторной установке с помощью специально разработанной формы-приставки ° В качестве горной породы используют керны песчаника 40 и мергеля, которые предварительно насыщают пресной водой.

Тампонажный раствор с оптимальным содержанием компонентов обладает высокими физико-механическими харак- 45 теристиками: при практически одинаковом ускорении твердения прочность при сжатии цементного камня через

24 ч ОЗЦ возрастает на 34-57% а

4 сила сцепления с горной породой повышается на 25-327 (для песчаника) и

27-40% (для мер геля) .

Изменение содержания компонентов от оптимального приводит к изменению физико-механических свойств раствора и камня в худшую сторону: ниже нижнего предела — к уменьшению подвижности тампонажного раствора, а выше верхнего предела — к увеличению сроков схватывания тампонажного раствора и снижению прочности цементного камня.

Использование ТПФН в количестве

0,01-0,03 мас .% в качестве добавки к тампонажному раствору позволяет повысить качество цементирования и установки цементных мостов в скважинах с низкими положительными температурами.

Разработанные рецептуры тампонажного раствора опробованы на опытных скважинах с кавернозно-поровой характеристикой ствола и статической темо пературой на забое в пределах 25-27 С.

Сила сцепления, хар актериэ уемая коэффициентом акустического контакта . цементного камня с породой и обсадной колонной, оказалась более высокой по сравнению с аналогичными данными для базовых скважин, цементирование которых осуществлялось тампонажным раствором без добавки ТПФН (табл.2).

Формула и э о б р е т е н и я

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, хлорид кальция и воду, отличающийся тем, что с целью увеличения прочности и сцепления цементного камня с горными породами, он дополнительно содержит триполифосфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 64,91-70,42

Хлорид кальция 1,40-2,60

Триполифосфат натрия 0 01-0,03

Вода 28, 17-32, 46

1513127

Таллина!

f.< днрванне комп энентов.2

11лотность э кг/см

Сроки схиатынаннч, ч-мнн

Растекаеность, И пелен прочи эсти

Гила снепленин

С стэн раствонгмеaaaoã 1 камна гсргэ 24 ч прн

22 Г, М11а

lIi р гланлнемент

Санl, конел

Н чало

Т11ФН

8 >да ра си при гкатии череэ

24 ч при 22 С

МИа с черте- с песчаннлем ком

I,S0 0,50 0,80

4,30 0,96 1,12

2,10 O,Ь4 О.SS

6,20 I,31 1,49

5,70 1,20 1,37

4,90 1,06 f,30

Раствор технологически непригоден иэ-эв несоответствии растекаемости требованннм

ГОСТа и быстрых сроков схватывание

4,20 0,98 1,16,402 ,597 ,40 ,03 ,60 ,408

0,01

0,02

0,03

0,006

64,906

2,$96

32,453 1860

0,045

7-10

10-30

Таблиц,а2

Количество скважин, шт

Рецептура т ампон ажно го раствор а, мас.Ж

Оценка качества цементирования

БазоCaCl ТПФН

Количество

cKB яжин с

ОпытПортландВода

Коэффициент акустического контакта цементного ных

33blX данным коэффициентом акустического кон цемент камня с породой и колонной X такта, шт

64,91 2,60 0,03 32,46

15 64,93 2,60 — 32,47

64,9! 2,60 0,03 32,46

64,93 2,60 - 32,47

Составитель Л. Бестужева

Редактор И. Шулла Техред Л.Олийнык

Корректор Н. Король

Заказ 6052/32 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

6Ь,Ь67

70,423

64,935

70,42

67,55

64,91

70 ° 419

33,333 1830

28,175 1990

32, 468 1860

28,17 1990

30,40 1920

32,46 1860

28,167 !990

23

I8

22

I6,5

8-40

3-)0

4-00

3-30

3-50

4-20

I-20

II-50

4" 30

5-30

5-30

Ь-20

7-00

2-10

88-96

89-99

97

92-97

3

l1

1