Тампонажный раствор

 

Использование: крепление газовых и нефтяных скважин, Сущность изобретения: раствор готовят путем затворения водой портландцемента в количестве, мас.%; 68,956-69,906; хлорида кальция 2,097-3,443 и фосфонового комплексона 0,020-0,035. Применение состава позволит качественно проводить цементирование кондукторов и промежуточных колонн, а также установку мостов в интервале температур 20-75°С.1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 В 33/138

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4946698/03 (22) 17.06.91 (46) 15.03.93. Бюл. М 10 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (72) Н. Б, Савенок, Н, А. Мариампольский, П. Н, Мариампольский и Л. А. Лошманкина (56) Авторское свидетельство СССР

М 927969, кл. Е 21 В 33/138, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N . 1328482, кл. Е 21 В 33/138, 1984, Изобретение относится к приготовлению тампонажных растворов и может быть использовано при цементировании кондукторов и промежуточных колонн, а также при установке высокопрочных цементных мостов в скважинах с температурами 20 — 75 С, Цель изобретения — увеличение силы сцепления с горными породами при одновременном повышении ранней прочности цементного камня в интервале температур

20-75 С.

Поставленная цель достигается тем, что тампонажный раствор, включающий портландцемент, хлорид кальция, фосфоновый комплексон, имеющий аминогруппу, и воду, содержит вышеуказанные компоненты при следующем соотношении ингредиентов, мас,%:

Портландцемент 68,956 — 69,906

Хлорид кальция 2,097-3,443

Фосфоновый комплексон 0,020-0,035

Вода Остальное

Введение в состав раствора оксихлорида алюминия и фосфонового комплексона в отношении 1:2 обусловливает высокую

„„5U „„1802088 А1 (54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР (57) Использование: крепление газовых и нефтяных скважин, Сущность изобретения: раствор готовят путем затворения водой портландцемента в количестве, мас.%;

68,956-69,906; хлорида кальция 2,097-3,443 и фосфонового комплексона 0,020-0,035.

Применение состава позволит качественно проводить цементирование кондукторов и промежуточных колонн, а также установку мостов в интервале температур

20-75 С. 1 табл. прочность цементного камня и значительную силу сцепления его с горными породами только в условиях высоких положительных температур (750С). При более низких температурах (<75 С) ввиду двоекратного превышения содержания фосфонового комплексона по сравнению с оксихлоридом алюминия сроки схватывания цементного теста резко удлиняются, а темп набора прочности цементным камнем и силы сцепления его с горными породами замедляется.

Введение в состав тампонажного раствора, согласно заявляемому техническому решению, в указанных соотношениях фосфонового комплексона, в качестве которого использовались нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ), или амифол, изменяет микроструктуру гидрати рующегося цемента в сторону уменьшения размеров кристаллических сростков эа счет высокой степени пересыщения жидкости затворения относительно гидроокиси кальция. Рост первона. чальных кристаллов при этом замедляется, но за время. в течение которого происходит кристаллизационный процесс, они образу1802088

Пример 1. Жидкость затворения готовят путем растворения в 80 мл воды

0,1 г НТФ и 6,0 r хлорида кальция, Затем

200 г портландцемента затворяют приготовленным водным раствором, и смесь перемешивают.

50 ются в единице объема в значительном ко. личестве, что всегда способствует улучшению структурно-механических свойств цементного камня, При наличии в системе хлорида кальция (2,097 — 3,443 мас. ф,) диспергирующее влияние фосфоновых комплексонов и ускоряющее влияние регулятора сроков схватывания (хлорида кальция) суммируются ввиду образования водорастворимых комплексов кальция с кислотными остатками фосфоновых комплексонов. Образующиеся комплексы обладают более высоким раэжижающим действием, чем при индивидуальном использовании реагентов, что позволяет снизить водоцементное отношение. Указанные процессы приводят к образованию однородной структуры цементнога камня с повышенной прочностью в ранние сроки твердения и значительной силой сцепления с горными порода- 20 ми. Регулирование сроков схватывания заявляемого тампонажного раствора для обеспечения возможности применения его в интервале температур 20 — 75 С осуществляется за счет изменения соотношения фосфонового комплексона и регулятора сроков схватывания.

Тампонажные растворы готовят и испытывают согласно ГОСТУ 26798.0 — 85 — ГОСТ

26798,2-85 и техническим условиям по ГОС- 30

Ту 1581-85 путем введения портландцемента при нормальных условиях в воду затворения, содержащую фосфоновый комплексон и регулятор сроков схватывания.

Давление страгивания затвердевшего цементного камня относительно горной породы измеряют на лабораторной установке с помощью специально разработанной формы-приставки. В качестве горной породы используют керны песчаника, которые 40 предварительно насыщались пресной водой. Керны помещают в форму-приставку и заливают тампонажным раствором, содержащим фосфоновый комплексон и регулятор сроков схватывания, т.е. содержащим 45 амифол или НТФ и хлорид кальция.

При плотности раствора 1,97 г/см и растекаемости 20 см начало схватывания при 20 С составляет 6 ч 40 мин, конец — 8 ч

40 мин. При 75 С начало схватывания наступает через 4 ч 30 мин, конец-через 5 ч 25 мин, В укаэанном интервале температур через 24 ч твердения камень набирает прочность, равную 3,6-7,4 МПа при изгибе и

8,1 — 13,2 МПа при сжатии. При этом сила сцепления сформированного камня с песчаником составляет 1,35 — 1,70 МПа, Пример 2. Жидкость эатворения готовят путем растворения в 80 мл воды

0,06 r амифола и 10 r хлорида кальция. 3атем 200 r портландцемента затворяют приготовленным водным раствором, и смесь перемешивают.

При плотности раствора 1.97 г/см и растекаемости 18 см начало схватывания при 20 С составляет 3 ч 20 мин, конец — 5 ч

50 мин, При 75 С начало схватывания наступает через 1 ч 25 мин, конец — через 2 ч 35 мин, В указанном интервале температур через 24 ч твердения камень набирает прочность, равную 4,7 — 6,8 МПа при изгибе и

11,1 — 13,4 МПа при сжатии, При этом сила сцепления сформированного камня с песчаником составляет 1,40 — 1,80 МПа, .

Остальные примеры осуществляют аналогичным образом.

Результаты сведены в таблицу.

Технико-экономическая эффективность разработанного тампонажного состава по сравнению с известным заключается в повышении качества цементирования кондукторов и промежуточных колонн, а также установке высокопрочных мостов в интервале температур 20 — 75 С.

Формула изобретения

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, хлорид кальция, фосфоновый комплексоьг, имеющий аминогруппу, и воду, от лича ю щи и с ятем, что, с целью увеличения силы сцепления с горными породами при одновременном повышении ранней прочности цементного камня в интервале температур 20-75 С, он содержит указанные компоненты при следующем соотношении ингредиентов, мас. $:

Портлакдцемент 68,956-69,906

Хлорид кальция 2,097 — 3,443

Фосфоновый комплексон 0,020-0,035;

Вода Остальное, 1802088 г

Плот-: РастеКонпоменть>й состав танпонаяного раствора, нас.ь

При. Нер каеность г/омэ

"Т

Предел прочности при изгибе/ скатим. через

24 u,Iela фосцю>ювый комплексон, иие>зкий аниногруппу

Среднее значение сиы сцепления цементного канна с песчаником через 24 u, lela

Вода

Сроки схватывания, ч-иин портландцеиент регулятор сроков схватывания ность> сн

ОХД

Хлорид кальция начало конец

МТО Яннеол

Прототип

2 33,970 1,81 24

33,9&5 1,80 23

О, 020

0,010

0,010

66,000

66,000

24-00 ме изи.

24-00 не мзн.

О

О мет

О, 005 нет

Зааеляеный диапазон

27,962 1,97 20

27,770 1,99 19

27,581 2,00 19

27>962 1,97 19

27,770 1,99 18,5

27,581 2,00 IB

Запредельный диапазон

27.396 2,01 18

27,396 2,01 18

2&,157 1,97 20

28,157 1,97 20

69,906

69,428

69,956

69,906

69,428

69,956

14-10

12-20

4

6

О, 035

0, 025

0,020

0,7/1>l

1>1/2,1

1 ° 6/2,1

0,5/0,8

0,6/0>9

1,2/1,5

10-55

9-30

6»40

2, 097

2, 777

3,443

2, 097

2, 777

3,443

0>80

Il-35

14-25

0,035

0,025

0,020

10-50

8-25

0,80

12-00

7-20 11-35

Растворы технологически непригодны из-за несоответствия растеквеностн требованиям ГОСТ 1581-85

9 68, 488 О, 010

10 6&,4&8

70,393 о, 040

12 70 393

4,106

4 106

1,410

1,410

0,010

24-00 не изм.

24-00 не изм.

О, 040

Продолнне таблицы г

Пример

Сроки схватывания> ч мин начвло конец

750С

Предел прочности лри изгибе/ скатинчерез

24 ч, нП

Среднее значение силы сцепления ценентного камня с песчаником через 24 «,Iela

Предел проипое тн прн изгибе/ оказии чеоеэ

24 ч, Iela

Средйее значение сипы сцепления цеСроки схватывания, ч"иин

Гроки схватывания> и-мин

П редел прочное" тн при изгибе/ смвтни через

24 u,HIla

Среднее значение сны сцеппенил цеиептного камня с пес" чаникон че» рез 24ч,lela начало начало конец мент>юго камня с песчаникон через 24 ч, Нда

1 24-00 не иаи. О нет

Прототип

6-14 9-45

3-00 6-45

4,9/10, О 1, 10

4,8/В;7

4-15 6-15 6-,5/11,8

1,25

2 24-00 не нзн.

О ne >

3 6-40

4 5-Эо

5 3-55

6 5-50

7 4-25

8 3-20

Закалке>ь>й диапазон

4-30 5-25 7,4/13,2

3-30 4-40 7, 1/11,4

2"40 3"50 6,3/10,2

3»20 15 8>9/l4 4

2-20 3-25 8,0/12>9

I-25 2-35 6,8/11>I

8-40

Э,6/В,l

3,8/10,6

4>2/ 11,9

3,8/8,3

4,2/11,0

4,7/13,4

2-05 Растворы .»технологически

1-25 непригодны мз-эв быстрого

1,35

1,70

7"20

6-35

От50 начала схватывания

1-40

7-55

6-30

1>80

1,40

1-10

02-30

5-50

Запредельный диапазон

9 Растворы технологически непригодны нэ-за несоответствия растекаеиости требованиям ГОСТ 1581-85

10 слаб.

4-50 5-45 3,2/6,2 1,00

7-30

6-35

t I 12-00 не изн. О »а т

6-20 нет 3-50 4-50 3,5/7,4

О нет

12 12-00 не иан.

5-00

Составитель Н. Савенок

Техред М.Моргентал Корректор Д. Филь

Редактор

Заказ 835 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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