Облегченный тампонажный состав

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к облегченным тампонажным цементным составам, применяемым при бурении, капитальном ремонте и ликвидации скважин. Технический результат - повышение эффективности состава. Облегченный тампонажный состав содержит тампонажный цемент, цеолитный шлам - отход производства синтетических цеолитов и воду при следующем соотношении компонентов, вес.ч.: тампонажный цемент 100, цеолитный шлам в пересчете на сухое вещество 5 - 100, вода 50 - 280. 3 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к облегченным тампонажным цементным составам, применяемым при бурении, капитальном ремонте и ликвидации скважины.

Известны облегченные тампонажные цементные составы, основанные на введении облегчающих наполнителей в обычный тампонажный цементный раствор или на использовании специальных облегченных цементов. В качестве облегчающих наполнителей и добавок применяют диатомиты, мел, золу, бентонитовые глину или глинопорошок, резиновую крошку, угольный порошок и т.д. (Р.С.Данюшевский, Р.М.Алиев, И.Ф.Толстых. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, - 373 с.) Недостаткам известных технических решений является низкая технологическая и экономическая эффективность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому составу является тампонажный состав, содержащий портланцемент, цеолитизированный туф, ацетат натрия и воду (А.с. СССР N 1671842, кл. E 21 B 33/138).

Недостатком его является недостаточная эффективность.

Задачей изобретения является повышение эффективности состава.

Указанная задача решается тем, что заявляемый облегченный тампонажный состав, содержащий тампонажный цемент, цеолитовый компонент и воду отличается тем, что в качестве цеолитового компонента содержит цеолитный шлам - отход производства синтетических цеолитов, при следующем соотношении компонентов, вес.ч.: Тампонажный цемент - 100 Цеолитный шлам в пересчете на сухое вещество - 5 - 100 Вода - 50 - 280 Применяемый цеолитный шлам - отход производства синтетических цеолитов, представляет собой взвесь мелкодисперсных синтетических цеолитов типа NaA, NaX, CaC и CaX в воде с содержанием сухого вещества от 5 до 50 мас.%. Возможно использование высушенного цеолитного шлама, например, ТУ 38.1011 366.94. Данные вещества негорючи и малотоксичны. В состав шламов входят оксиды кальция, алюминия, натрия или калия, а также активная двуокись кремния. Тампонажный цемент соответствует ГОСТ 1581-91.

Состав готовят следующим способом. Цеолитный шлам смешивается с водой и полученной смесью затворяется цемент.

Механизм действия состава следующий. Мелкодисперсные частицы шлама участвуют в образовании первичных тиксотропных структур в цементном растворе, что приводит к уменьшению расткаемости, времени начала схватывания и водоотдачи. Изменение тиксотропных свойств цементных растворов позволяет получать облегченные цементные растворы за счет использования высоких водоцементных отношений. Снижение времени не только начала, но и конца схватывания цементных растворов показывает, что цеолитные шламы также участвуют в реакциях отверждения цементного камня, т.е. данная добавка относится к числу активных.

Эффективность тампонажного состава определяли экспериментально, что иллюстрируется в нижеописанных примерах.

Пример 1. Важными характеристиками цементных тампонажных растворов являются плотность, растекаемость по конусу АзНИИ, время начала и конца схватывания. Исследование проводили по общепринятым методикам, измерение времени начала и конца схватывания проводили с помощью прибора Вика. Эксперименты проводили при 20 +/= 2^oC. В экспериментах использовали цеолитный шлам производства синтетических цеолитов NaX и CaA.

Как видно из данных табл. 1 - 3, введение в состав цементного тампонажного раствора цеолитного шлама позволяет получать облегченные цементные тампонажные составы плотностью до 1340 кг/м³ с укороченными временами начала и конца схватывания и удовлетворительной растекаемостью.

Состав может дополнительно содержать хлористый кальций в количестве 2 - 8 в. ч. для дополнительного уменьшения времени начала твердения цементного раствора. Хлористый кальций хорошо совместим с цеолитным шламом.

Пример 2. Прочностные характеристики цементного камня исследовали по общепринятым методикам. Пределы прочности на изгиб и сжатие рассчитывали как среднее арифметическое из соответственно 12-15 и 24-30 параллельных измерений. Ошибку среднеарифметического определяли при использовании коэффициентов Стьюдента для 90% доверительного интервала. Эксперименты проводили при 20 +/- 2^oC.

Как видно из данных табл. 1 - 3, прочностные характеристики цементного камня, образующегося при твердении заявляемого состава, снижаются по мере роста содержания цеолитного шлама и воды. Однако предел прочности на изгиб получаемого цементного камня не ниже 1 МПа, что позволяет применять облегченный тампонажный состав при ремонтно-изоляционных работах в скважинах.

Пример 3. Водоотдачу цементных растворов определяли на приборе ВМ-6. Эксперименты проводили при 20 +/-2^oC.

Как видно из данных табл. 1 - 3, введение в состав тампонажного состава цеолитного шлама позволяет получать тампонажные цементные растворы с уменьшенной водоотдачей.

Пример 4. Данные табл. 3 показывают, что введение в состав хлористого кальция позволяет существенно уменьшить время начала и конца схватывания состава.

Полученные данные подтверждают высокую эффективность облегченного тампонажного состава. Применение заявляемого состава в нефтедобывающей промышленности позволяет: повысить качество цементирования при бурении, капитальном ремонте и ликвидации скважин; снизить затраты на цементирование скважин; квалифицированно использовать отходы нефтехимических производств; улучшить охрану окружающей среды.

Формула изобретения

Облегченный тампонажный состав, содержащий тампонажный цемент, цеолитовый компонент и воду, отличающийся тем, что в качестве цеолитового компонента он содержит цеолитный шлам - отход производства синтетических цеолитов при следующем соотношении компонентов, вес.ч.: Тамонажный цемент - 100 Цеолитный шлам в пересчете на сухое вещество - 5 - 100 Вода - 50 - 280

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3