Тампонажный состав

 

Использование: крепление скважин изоляции водоносных пород в скважинах и для укрепления горных и грунтовых вод. Сущность изобретения: тампонажный раствор содержит (маc. ч. ): каустический магнезит 100, хлористый магний 18,9-26,5; щелочной сток производства капролактама 1,0-7,0, вода 44,1-61,7. 1 табл.

Изобретение относится к горному делу, в частности к тампонажным составам, и предназначается для изоляции водоносных пород в скважинах, а также для укрепления горных и грунтовых выработок.

Известен состав, содержащий 50,5-56,0 мас. каустического магнезита; 25,5-27,0% хлорида магния; 5-7% 40%-ного водного раствора хлорида железа и воды до 100% (а.с. СССР N 1513126, кл. Е 21 В 33/138, 1987).

Однако указанный состав характеризуется очень высокой вязкостью и короткими сроками твердения, что затрудняет его доставку в изолируемый интервал, особенно в мелкопоровые пласты, а также в пласты, находящиеся на большой глубине.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и назначению является тампонажный состав, содержащий следующие ингредиенты: мас. или мас.ч.

Каустический магнезит 46,66-49,00 100 Хлористый магний 12,45-15,34 26,24-31,85 Полиакриламид 0,24-0,33 0,40-0,99 Вода до 100 75,29-91,40 (а.с. СССР N 1051232, кл. Е 21 В 33/138, 1982).

Однако тампонажный камень, образующийся из известного состава, с течением времени теряет свои прочностные свойства, что не обеспечивает долговременную надежную изоляцию водоносных пород.

Кроме того, указанный известный состав характеризуется узким диапазоном показателей растекаемости, а именно растекаемость составляет лишь 100-135 мм. Вследствие этого известный состав может быть использован только для пород с крупными флюидопроводимыми каналами и не пригоден для изоляции мелких каналов и пород с неоднородными по размерам раскрытия каналами.

Целью изобретения является улучшение изолирующих свойств состава за счет придания образующемуся из него тампонажному камню способности роста прочности с течением времени в условиях пресных и минерализованных сред при одновременном расширении диапазона показателей растекаемости состава и сохранении при этом у состава высокой седиментационной устойчивости.

Цель достигается тем, что известный тампонажный состав, содержащий каустический магнезит, хлорид магния, добавку и воду, в качестве добавки содержит щелочной сток производства капролактама при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.

Каустический магнезит 100 Хлорид магния 18,9-26,5 Щелочной сток производства капролактама 1,0-7,0 Вода 44,1-61,7 Предлагаемый состав отличается от известного использованием другой добавки, а именно щелочного стока производства капролактама (ЩСПК).

ЩСПК является отходом при производстве капролактама и представляет собой водный раствор натриевых солей кислых побочных продуктов воздушного окисления циклогексана.

ЩСПК представляет собой непрозрачную жидкость темно-коричневого цвета с плотностью 1100-1200 кг/м³, рН 10-13 и температурой застывания -25^oС с массовой долей сухого вещества 25-45% натриевых солей органических кислот (в пересчете на адипат натрия) 18-30% массовой долей циклогексанола не более 0,8% массовой долей циклогексанона не более 0,2% и массовой долей смолы не более 10% Ни из научной и ни из патентной литературы нам неизвестны магнезиальные тампонажные составы, содержащие ЩСПК, что позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый состав отвечает критерию "новизна".

Достигаемый предлагаемым составом технический результат, а именно нарастание прочности образующегося тампонажного камня во времени и расширение диапазона показателей растекаемости состава, обеспечивается, по-видимому, благодаря следующему.

Поскольку ЩСПК в своем составе содержит растворимые соли органических кислот, то при смешивании ЩСПК с каустическим магнезитом, хлоридом магния и водой происходит, по-видимому, взаимодействие этих солей, в частности солей адипиновой кислоты, с двухвалентными катионами магния на поверхности гидратированных зерен каустического магнезита, в результате чего, как мы полагаем, образуются водонерастворимые соединения. Присутствие в ЩСПК смол различной молекулярной массы, вероятно, предотвращает доступ воды в капилляры затвердевшего состава, что препятствует коррозионному действию последней на образующийся камень, а значит, и прочность его растет.

Кроме того, добавление ЩСПК в предложенном количественном соотношении к каустическому магнезиту, хлориду магния и воде наряду с указанным выше свойством неожиданно позволило получить тампонажный состав с широким диапазоном показателей растекаемости, что позволяет успешно использовать этот состав в пластах с различными коллекторскими свойствами.

Предлагаемый состав был испытан в лабораторных условиях. Для его приготовления были использованы следующие вещества:
щелочной сток производства капролактама (ЩСПК), ТУ 113-03-488-84;
порошки магнезитовые каустические по ГОСТу 1216-87;
магнитный хлористый технический по ГОСТу 7759-73;
вода техническая с жесткостью не более 5 мг-экв/л.

Пример. Для получения заявляемого состава в лабораторных условиях 100 г порошка каустического магнезита затворяли на растворе, предварительно приготовленном смешением 26,5 г хлорида магния и 5,0 г ЩСПК в 61,7 г водопроводной воды.

Аналогично готовили другие составы с различными соотношениями ингредиентов.

Далее в ходе лабораторных испытаний определяли следующие свойства тампонажного состава: растекаемость, плотность, коэффициент водоотделения, сроки схватывания, а также определяли прочность при изгибе образующегося камня.

Сроки схватывания фиксировали на приборе Вика стандартным методом.

Величину плотности измерения с помощью пикнометра.

Коэффициент водоотделения определяли стандартным способом по ГОСТу 26798.1-85.

Прочность на изгиб образующегося из состава камня определяли на стандартном приборе МИИ-100.

Данные об ингредиентном содержании заявляемого и известного по прототипу составов и их свойствах приведены в таблице.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый состав имеет следующие преимущества по сравнению с составом по прототипу:
тампонажный камень, образующийся из предлагаемого состава, характеризуется постоянным ростом прочности во времени в условиях пресных и минерализованных сред, в то время как камень, образующийся из известного состава, таким свойством не обладает и, наоборот, теряет свою прочность со временем;
диапазон показателей растекаемости у предлагаемого состава значительно шире (от 100 до 210 мм), чем у известного состава (100-135 мм);
одновременно с этим предлагаемый состав сохраняет высокую седиментационную устойчивость.

Благодаря указанным выше свойствам при использовании предлагаемого состава в горном деле обеспечивается надежная и долговременная изоляция водоносных пород с мелкими и крупными флюидопроводными каналами на любой глубине ствола скважины.

Состав может также эффективно использоваться для гидроизоляции водоносных пластов в скважинах, горных выработок и при строительстве грунтовых сооружений.

Заявляемый состав экологически безвреден, т.к. не содержит токсичных веществ.

Формула изобретения

Тампонажный состав, содержащий каустический магнезит, хлорид магния, добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве добавки он содержит щелочной сток производства капролактама при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч.

Каустический магнезит 100
Хлорид магния 18,9 26,5
Щелочной сток производства капролактама 1,0 7,0
Вода 44,1 61,7

РИСУНКИ

Рисунок 1