Тампонажный раствор
Изобретение относится к технологии крепления нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях, требующих повышенной надежности разобщения пластов. Цель изобретения - повышение деформативных свойств цементного камня. Тампонажный раствор включает портландцемент, расширяющую добавку на основе оксида кальция, воду и биополимер, являющийся водорастворимым полисахаридом, продуцированным микроорганизмами штамма N 1459-полимиксан или N 637-криптан с молекулярной массой 10<SP POS="POST">5</SP>-10<SP POS="POST">7</SP>, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 55-70 расширяющая добавка 2-10 водорастворимый биополимер 0,05-5 остальное - вода. Причем в качестве биополимера тампонажный раствор содержит полимиксан и криптан. Упруго-деформативные свойства цементного камня, определяемые величиной предельной деформации образцов при сжатии и значением модуля упругости, на 25-50% выше, чем у известных. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з E 21 В 33/138
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4495463/23-03 (22) 17.10.88 (46} 30,12.90. Бюл. ЬЬ 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) В.П,Тимовский, Ю,Я.Тарадыменко, В.А.Кушу, Р.И.Федосов, Г.H.Ëышко, М.М.Николаев и B.Â.Äåéêèê (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 975659, кл. С 04 В 25/02, 1982.
Каримов Н.Х. и др. Разработка рецептур и применение расширяющихся тампонажных цементов. Обзорная информация. Сер.
"Бурение". M., ВНИИОЭНГ, 1980. с.50. (54) ТАМПОНАЖНЫИ РАСТВОР (57) Изобретение относится к технологии крепления нефтяных.и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях, треИзобретение относится к технологии крепления нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях, требующих повышенной надежности разобщения пластов.
Цель изобретения — повышение деформативных свойств цементного камня.
Тампонажный раствор, включающий портландцемент, расширяющую добавку на основе оксида кальция и воду, дополнительно содержит биополимер, являющийся водорастворимым пол исахаридом, продуцированным микроорганизмами штамма % 1459 или М 637 с мол.м. 10 -10, при следующем соотношении компонентов, мас. $:
Портландцемент 55-70,;5U,, 1á17133 А1 бующих повышенной надежности разобще-. ния пластов. Цель изобретения — повышение деформативных свойств цементного камня. Тампонажный раствор включает портландцемент, расширяющую добавку на основе оксида кальция, воду и биополимер, являющийся водорастворимым полисахаридом, продуцированным микроорганизмами штамма М 1459-полимиксан или f4 637криптан с молекулярной массой 10 -10, при следующем соотношении, компонентов, мас.$: портландцемент 55-70; расширяющая добавка 2-10; водорастворимый биополимер 0,05-5; остальное — вода. Причем в качестве биополимера тампонажный раствор содержит полимиксан и криптан. Упру- З го-деформативные свойства цементного камня, определяемые величиной предельной деформации образцов при сжатии и значением модуля упругости, на 25-50$ выше, чем у известных. 1 табл.
Расширяющая добавка на основе оксида кальция 2-10
Водорастворимый биополимер, например полимиксан или криптан 0,05-5
Вода Остальное.
В качестве биополимера тампонажный раствор содержит полимиксан или криптан, которые являются водорастворимыми полисахаридами, продуцируемыми микроорганизмами.
Большая молекулярная масса биополимеров, составляющая 10 — 10, определяет
5 7 значительные линейные размеры молекул.
Это обеспечивает связь между собой достаточно большого числа активных центров, образующихся при гидратации портландцемента гидросиликатов кальция, 1617133 оординируемых гидроксильными и карбокильными группами молекул биополимера, олисахариды меньшей молекулярной масы (КМЦ вЂ” мол,м. 2 104, 03Ц вЂ” мол,м, 5 104 др,), а также плохорастворимые полисаха- 5 иды с мол.м. более 10 не дают заметного лучшения деформативных свойств затверевшего камня, повышая лишь вязкость ампонажного раствора, Преимуществом полисахаридов с 10 мол.м. 10 -10 (биополимеров) перед другими полисахаридами в данном случае является то, что они не полимеризуются в процессе твердения минеральных вяжущих, а следовательно, не вызывают появле- 15 ния внутренних усадочных напряжений.
Биополимеры получают методами микробиологического синтеза. В зависимости от вида микроорганизма — продуцента биополимеры имеют различные торговые наи- 20 менования — криптан, полимиксан, Процесс производства биополимеров включает выращивание микроорганизмов — продуцентов в питательных средах, отделение биополимера от культуральной жидкости и 25 его высушивания. Готовый продукт представляет собой мелкодисперсный сыпучий порошок от светло-желтого до коричневого цвета, влажностью до 10-12%, с содержанием полисахаридов 95-98 в сухом остатке. 30
B качестве расширяющей добавки ис, пользован оксид кальция, полученный путем обжига карбонатной породы при, 1450oC и помолотый совместно с 0,2 (по ! массе) ССБ и 1 продукта конденсации 35 нафталинсульфокислот с формальдегидом (С-3) до удельной поверхности 4900 см /г, ъ
Приготавливают предлагаемый расширяющийся тампонажный раствор путем предварительного смешивания биополиме- 40 ра с компонентами смеси (портландцементом и расширяющей добавкой) в сухом виде и производят эатворение тампонажного раствора по известной технологии. Возможно также предварительное растворение би- 45 ополимера в воде затворения. При этом можно испольэовать гелеобразную культуральную жидкость, т.е. не производить сушку биополимера, что снижает его стоимость.
Пример. 1. В сухом виде тщательно в 50 течение 5 мин перемешивают 275 г портландцемента (55 мас, ), 40 r оксида кальция (8 мас. ) и 15 г полимиксана (3 мас, ). Полученную смесь высыпают в чашку для эатворения и приливают 180 мл воды, 55 перемешивают в течение 3 мин. Полученный раствор заливают в формы (1х1х5 см) и помещают в термастат, где выдерживают образцы в воде при 75 С е течение 24 ч.
После отвердения B термостате образцы вынимают из форм и выдерживают при комнатной температуре 30 мин, после чего устанавливают в испытательную раму универсальной механической установки
"Инстрон 1342" и определяют прочностные показатели, а также предельную относительную деформацию при сжатии. Модуль упругости определяют как отношение предела прочности при сжатии к величине предельной относительной деформации.
Затвердевший цементный камень имеет следующие свойства: предел прочности при сжатии 19,5 МПа, линейное расширение
8,6, относительная предельная деформация 4,26 10 модуль упругости при сжатии
4,57 10 МПа(опыт,5), Пример 2, 325 г портландцемента (65 мас. ) смешивают с 25 r оксида кальция (5 мас. ). В 140 мл воды растворяют 10 r криптана (2 мас. ). Полученный раствор выливают в сухую смесь и перемешивают в течение 3 мин. Полученный раствор заливают в формы и помещают в термостат. Цементный камень имеет следующие свойства:предел прочности при сжатии 20,4
МПа, линейное расширение 6,4 %, относительная продольная деформация 4,9 10з, модуль упругости при сжатии 4,11 10 МПа . э (опыт 6).
Свойства тампонажного раствора и известной композиции приведены в таблице.
Добавка биополимера менее 0,05 мас. не оказывает существенного улучшения деформативных свойств камня, при содержании в смеси более 5 мас. биополимера тампонажный раствор даже при повышенном водосодержании имеет низкую растекавмость. При содержании в смеси менее
2 мас. оксида кальция камень имеет малую величину линейного расширения; при содержании более 10 мас. значительно ухудшаются физико-механические свойства камня.
Как следует из приведенных данных, упpyro-деформативные свойства камня, определяемые величиной предельной деформации образцов при сжатии и значением модуля упругости, на 25-50 выше, чем у известного.
Формула изобретения
Тампонажный раствор, включающий портландцемент, расширяющую добавку на основе оксида кальция и воду, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения деформативных свойств цементного камня, он дополнительно содержит биополимер, я вля ющийся водорастворимы м гетерополисахаридом, продуцированным микроорганизмами штамма Q 1459-полимиксан или
1617133 № 637-криптан, с мол.м. 10 -10 при соотношении компонентов, мас.7о;
Портландцемент 55-70
Расширяющая добавка на основе оксида кальция 2-10
Водорастворимый гетерополисахарид, продуцируемый микроорганизмами штамма ¹ 1459-полимиксан или № 637-криптан с мол.м.
10 -10 0,05-5,00
Вода Остальное
Физико-механические свойства растворов и камня, твердеашего 24 ч при 75яС
Состав
Сроки схватывания. ч-мин
Р астекаемос по конусу мнии, Предел прочности, МПа
Линейное расширение, ф
М опыта
Модуль упругости при сяд1тии, 10" МПв
Относительная предельная деформация ство а. месс
Порт- Око ид лвндце- кальция кент биополи мер
Вода
Полимиксан
Криптвн
При из- Пр гибе сжатии
Начало
Конец
0 os
Раствор по ввт. св, йа975659 при аодосмесевом отношении ваном 0 5
Составитель Л. Бестужева
Редактор И, Каса а рд Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская
Заказ 4104 Тираж 477 Подписное
ВНИИПИ Госуда ственног уд р нного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент" г. У, г. жгород, ул, агарина, 101 ,Г
2
Э
5 в
8
11
12
67
62
62
52
72
62
6
8
2
5
11 г
0.05
0.03
33
32
33
32
36
28
27.95
ЗО
22 97
З5
28 95
22
22
19
17
2О
17
16
17
21
22
2-40
2-35
2-50
2-50 э-оо
2-20
2-15
2-55
3-20 .
2-20 .Э-00
2-45
2-ЗО
2-55
2-50 з-os
З-10
3-20
2-35 г-зо
3-20
3-45 г-зо
3-zo
2-55
З-1О
5,2
5,7
4,8
6,4
7,3
7,5
6,2
5,5
4,4
6,1
6,4
5,9
4,1
14,1
16,3
10.8
17,8
19,5
20,4
17,5
16.8
9.2
17.9
16.1
14.7
10.2
0,0
5,2
0.0
6,0
8,6
6.4
3.8
О.г
7,З
6.8
1,2
8.3
-О.1
5,64
9.15
3.32
4.58
4.57
4.11 .5.0
4.3В
2,33
В.6В
3.90
7,О
З.в
25 10
1 8.10 3
3 2.10-з
3,9 1Оз
4,Э.10з
4.9 10
3,5.10 з
3.8 1О
3.9 10з
2.0 10
4,1 10 з
2,1 10з
2,8 10
