Способ приготовления тампонажного раствора

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для цементирования обсадных колонн при низких положительных и отрицательных температурах. Цель изобретения - повышение прочности цементного камня. Для приготовления тампонажного раствора готовят водный раствор технического лигносульфоната с концентрацией 100 г/л. Вводят в раствор отход производства карбида кальция не менее 20 г/л. В осветленную в течение не менее 8 ч часть раствора вводят хлорид кальция, затем затворяют портландцемент. Ингредиенты берут в следующем соотношении, мас.%: портландцемент 69,98-70,72

хлорид кальция 0,71-1,40

технический лигносульфонат 0,28-0,63, вода остальное. При вводе отхода производства карбида кальция в водный раствор лигносульфонатов он действует как эффективный адсорбент углеводных составляющих, которые замедляют процессы гидратации портландцемента. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н вторСксм СвиДятяльСтвМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP

1 (21) 4292842/23-03 (22) 03.08.87 (46) 07.11.89. Бюл. 9 41 (71) Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья (72) Н.Я.Зельцер, Е.Б.Камынина, В.А.Поспеева и Н.Н.Иванова (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1274371, кл. Е 21 В 33/138, 1984.

Клюсов А.А. и др. Пластифицированные тампонажные растворы для крепления кондукторов. — Газовая промьппленность, 1985, Р 2, с.27-29. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАМПОНАМ НОГО РАСТВОРА (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для цементирования обсадных колонн при низких положительных и отИзобретение относится к бурению нефтянЫх и газовых скважини предназ- " начено для цементирования обсадных колонн при низких положительных и отрицательных температурах.

Цель изобретения — повышение прочности цементного камня.

Тампоиажный раствор готовят следующим образом.

Растворяют в воде лигносульфонат, вводят в раствор отход производства ,карбида кальция в количестве до 20 r на 1 л раствора, после отстоя раствора в течение,не менее 8 ч смешивают его с хлоридом кальция и порт„„SU„„1520235 А1

2 рицательных температурах. Цель изобретения — повышение прочности цементного камня.Для приготовления тампонажного раствора готовят водный раствор технического лигносульфоната с концентрацией 100 г/л. Вводят в раствор отход производства карбида кальция не менее 20 г/л. В осветленную в течение не менее 8 ч часть раст-. вора вводят хлорид кальция, затем затворяют портландцемент. Ингредиенты берут в следующем соотношении, мас.Х: портландцемент 69,98-70,72; хлорид кальция 0,71-1,40; технический лигносульфонат 0,28-0,63, вода остальное. При вводе отхода производства о

Щ карбида кальция в водный раствор лигносульфонатов он действует как эффективный адсорбент углеводных сос- тавляющих, которые замедляют процессы гидратацни портландцемента. 3 табл. ландцементом, причем портландцемент, 4Р

:.хлорид кальция .,лигносульфонат и воду используют в соотношении, мас.Х:

Портландцемент 69,98-70.72

Хлорид кальция 0,71-1,40

Лигносульфонат 0,28-0,63

Вода Остальное

При вводе отхода производства карбида кальция в водный раствор лигносульфонатов он действует как эффективный адсорбент углевод— ных составляющих, которые замедляют процессы гндратации портландцемента.

В качестве адсорбентов здесь выступают Са(ОН), SiO, С и Fe O + А1 0 .

1520235

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

3-25

2-50

2-20

2-20

2-20

Кроме того, за счет Ca(OH) происходит обогащение жидкой фазы ионами кальция, что приводит к повышению рН.системы и способствует ускорению процессов гидратации цементных минералов. При этом пластифицирующий эффект водного раствора лигносульфонатов не снижается, поскольку в жидкой фазе остаются соли лигносульфоновых кислот. 10

Жидкая фаза лигносульфонатов, обработанных отходами производства СаС>, обладая сильной пластифицирующей способностью, дает возможность уменьшить водоцементное отношение при 15 сохранении необходимых реологических параметров цементной системы. Это позволяет ускорить процессы схватывания и твердения цементного раствора по сравнению-с вводом хлорида каль- 20 ция и КССБ. При этом процесс приготовления существенно упрощается.

Пример . Для получения тампонажных растворов берут тампонажный цемент для холодных скважин, лигно- 25 сульфонаты марки Т, хлорид кальция и адсорбент — отход производства карбида кальция.

Лигносульфонаты смешивают с водой в концентрации 100 г/л до полного растворения, затем вводят поочередно

15, 17, 20, 22, 30, г/л отхода СаС и дают отстояться в течение 24 ч. При этом с помощью денсиметра определяют плотность составов во времени. Уста- 35 новлено, что после 8 ч отстоя осаждение твердой фазы из смеси заканчивается. Продолжительность отстоя влияет на сроки схватывания тампонажного раствора.

В табл.1 показано влияние продолжительности отстоя смеси технического лигносульфоната с отходом производства карбида кальция на сроки нача-45 ла схватывания при 22 С. о

При отстое менее 8 ч в осветляющейся жидкой части лигносульфонового соединения в связи с неосевшими замедляющими компонентами .срок начала схваты- 5 вания более длйтелен.

Затем определяют влияние жидкой фазы водного раствора лигносульфона-. тов, обработанных отходом СаС на прочность цементного камня. В табл.2 показано влияние концентрации отхода производства СаС в 107-ном растворе лигносульфонатов на прочностные свойства цементного камня.

Как видно из табл.2 увеличение количества отхода более 20 г/л не приводит к росту прочности цементного камня, поэтому ввод его в количестве более этой величины нецелесообразен.

В табл.3 представлены физико-механические свойства тампонажных растворов, содержащих отработанные отходом СаС лигносульфонат и КССБ, приготовленных.по предлагаемому способу.

При содержании технических лигносульфонатов больше 0,63 мас.l. снижается прочность цементного камня.

При содержании технических лигносульфонатов меньше 0,28 мас./ расте- . каемость меньше допустимой.

Использование способа приготовления тампонажного раствора позволяет повысить прочность цементного камня, уменьшить сроки схватывания и твердения раствора при увеличении его растекаемости и улучшить охрану окружающей среды за счет утилизации отхода производства карбида кальция.

Формула и э о б р е т е н и я

Способ приготовления тампонажного раствора, включающий последовательное растворение в воде лигносульфоната и-хлорида кальция и последующее затворение цемента на полученном. растворе, отличающийся тем, что с целью повышения прочности цементного камня, перед растворением хлорида кальция в водный раствор лигносульфоната дополнительно вводят отход производства карбида кальция в количестве не менее 20 г на 1 л раствора, полученную смесь выдерживают не. менее 8 ч и удаляют нерастворимый остаток, причем портландцемент, хлорид кальция, лигносульфонат и воду используют в соотношении, мас.7.:

Портландцемен т 69,98-70,/2

Хлорид кальция О, 71-1,40

Лигносульфонат 0,28-0,63

Вода Остальное

Т а б л и ц а 1

Продолжительность Срок начала схваотстоя ч тывания, ч-мин

1520235

Таблица2

Количество

Двухсуточная прочность цементного камня, МПа производст ва СаС г/л на изгиб на сжатие

6,1

7,0

7,2

7,2

7,2

2,3

2в9

3,1

3,1

3,1

П р и м е ч а н:.и е . В/Ц 0,5 Во всех опытах — лигносульфонаты в количестве 0,2% от массы цемента.

Таблнцаз

7!Рочноств черна с те

Сроки схватывании ч - ннв астека- Теиператуеиоств, ра, сы С

>Групп опыто начало коме на нагиб на спетые чЛСС вЂ” лигносульфоновые соедннеиил! в гфуппах опытов 1-16 — технические лигиосулъ4>онаты> обработанные отходоы СаС ; в группах опытов 17-20 — ХССБ! количество ЛСС дано в пересчете нв сухое вецество.

Составитель Л>Бестужева

Редактор И.йулла Техред Л. Олэп!нык Корректор М.Максимишинец

Заказ 6734/36 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

2

4

6

8

11

12

13.

14

16

17

18

19

70,42

70 ° 42

70,82

70,82

70i72

70,72

70,62

70 ° 62

70,23

70,23

70,73

70,73

69,98

69,98

69,35

69,35

70>82

70,82

70 ° 2Э

70 ° 2Э

1,41

1>41

0,71

0,71

0,71

0,71

О ° 71

0,7!

1,40

1,40

1>40

1>40

1,40

1 ° 40

2,08

2,08

0,11

0,71

l 40

I 40

28 ° 17

28,17

0,14 28,33

0 ° 14 28,33

0,28 28,29

0,28 28,29

0,42 28>25

0,42 28>28

0,28 28,09

О ° 28 28 09

0>42 28,05

0,42, 28,05

0,63 27,99

0,63 27,99

0,83 27>74

0,83 27>74

0,14 28 33

0, I4 2e,зз

0,28 28,09

0,28 28,09

14,0

16,0

16,0

16,0

19,0

19,0

21,0

21„0

19,0

19,0

19,0

19 ° О

21,0

21,0

23,0

23i 0

Ie ° о

18,0

18,5

I8 5

22+ 2

-3 + Oi3

22 t 2

-3 + 0,3

22+ 2

-3 т О ° 3

22 т 2

-это,э

22 t 2

-эф о,з

22+2

-340,3

22 t 2

-3 t 0,3

22t2

-эт О,З

2242

-3 ф 0 Э

22 t г

-3 Ф 0 Э

1-10

6-15

2-20

7-55

3-0

lO" 10

3-20

l O-5О

1-50

7-30

3-20

8-50

5-30

10-30

6-40

12-40

2-35

8 20

2-25

8-05

4-ЭО

l 5-15

3-40

9-10

4-20

13-50

5-10

14-. 30

2-55

8-40

4-55

9-5S

9-10

18-10

lI-30

2 1-35

4-00

9-35

4-10

-15

З,г

1>5

3,6

1,9 з ° г

1,7 э,о

1,6

Si8

З ° 1

5>2

2 7

2 ° 8

1,Э г,о з,з

1>6

4,О

1,8

7 ° 1

4,0

В,l

4,7

7,9

4,Э

7,1 э,9

1Э ° 7

7,3

12,2

6>9

10,1

3,4

5 ° 1

7 ° 6

4,3

9,8

4,1