Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин "аркцемент"

 

Изобретение относится к газовой и нефтяной отраслям промышленности. Изобретение решает следующую техническую задачу: создание безусадочного тампонажного цемента для низкотемпературных скважин с регулируемыми сроками схватывания, обладающего повышенной прочностью при изгибе. Для решения этой задачи тампонажный цемент для низкотемпературных скважин, включающий портландцемент, пластификатор и противоморозную добавку, дополнительно содержит расширяющийся компонент, в качестве которого использован гипс и/или глиноземистый цемент, а в качестве противоморозной добавки - хлористая соль щелочного или щелочноземельного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 48-80, указанный расширяющийся компонент 20-50, указанная противоморозная добавка 4-6, пластификатор 0,15-0,7% от массы тампонажного цемента. 3 з. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для цементирования нефтяных и газовых скважин, а также при разведочном бурении, преимущественно в арктической зоне.

Известен тампонажный цемент для цементирования низкотемпературных скважин, содержащий, мас.%: портландцемент 50-65, зола-унос - 20-32, сульфат натрия и/или кальция - 2-8, гидросил - 9-14 (см.RU, авторское свидетельство N 1802087, МКИ 5 E 21 B 33/138, 1993 г.). Недостатком вышеупомянутого аналога является низкая прочность, большое водоцементное соотношение, что приводит к замерзанию цементного камня т.е. такой состав может быть использован только при низких положительных температурах.

Известен также тампонажный цемент, предназначенный для низкотемпературных скважин, содержащий, вес.%: полугидрат сульфата кальция - 54,27, портландцемент - 36,21, мочевина - 7,16, двугидрат хлорида кальция - 0,39, продукт конденсации нафталинсульфоната натрия и формальдегида (см. US, патент N 4036659, НКИ 106-90, 1977 г.).

Недостатком данного аналога является то, что данную смесь необходимо готовить непосредственно перед применением из-за гигроскопичности двугидрата хлорида кальция, что не дает возможности получения стабильного продукта с требуемыми свойствами.

Наиболее близким из аналогов к данному изобретению является тампонажный цемент ("Пермафрост") для низкотемпературных скважин, содержащий 15-35 кг портландцемента, 0,1-3,5 кг противоморозной добавки, состоящей из хлористых солей одновалентного металла, гипс в соотношении с портландцементом 1:1 -3:1 и пластификатор на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида (см. US, патент N 3937282, НКИ 166/293, 1976 г.).

Недостатком этого аналога является то, что данная смесь обладает усадкой, что приводит к газопроявлению между обсадной трубой и цементным камнем.

При создании изобретения решалась следующая техническая задача: создание безусадочного тампонажного цемента для низкотемпературных скважин с регулируемыми сроками схватывания, обладающего повышенной прочностью при изгибе.

Решение указанной технической задачи обеспечивается тем, что тампонажный цемент для низкотемпературных скважин, включающий портландцемент, пластификатор и противоморозную добавку, дополнительно содержит расширяющийся компонент, в качестве которого использован гипс и/или глиноземистый цемент, а в качестве противоморозной добавки - хлористая соль щелочного или щелочноземельного металла, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 48-80 указанный расширяющийся компонент - 20-50 указанная противоморозная добавка - 4-6 пластификатор - 0,15-0,7% от массы тампонажного цемента Тампонажный цемент содержит в качестве гипса гипсовый камень, и/или ангидрит, и/или полугидрит сульфата кальция.

Кроме того, тампонажный цемент в качестве гипса содержит гипсосодержащие отходы промышленного производства.

Следует также отметить, что тампонажный цемент в качестве глиноземистого цемента может содержать металлуригические отходы производства на основе алюмината кальция.

Пример осуществления изобретения.

В качестве исходных компонентов для приготовления тампонажного цемента используют портландцемент марки "500" завода "Гигант", полуводный фосфогипс АО "Минудобрений" города Воскресенска, глиноземистый цемент марки "400" Пашийского металлургическо-цементного завода. В качестве пластификаторов могут использоваться ЛСТМ, С-3, Н-1 (конденсации сульфокислот с формальдегидом). Тампонажный цемент готовят совместным помолом исходных компонентов или смешением раздельно измельченных компонентов. Удельная поверхность тампонажного цемента составляет 300-350 м²/кг.

Результаты испытаний тампонажного цемента и его составы приведены в таблицах 1, 2.

Как следует из таблицы 2, тампонажный цемент по изобретению имеет регулируемые сроки схватывания за счет изменения содержания функциональных добавок и повышенную прочность при изгибе в раннем возрасте.

Растекаемость тампонажного раствора на указанном цементе находится в пределах 190 мм при В/Ц=0,37-0,39.

Формула изобретения

1. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин, включающий портландцемент, противоморозную добавку и пластификатор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит расширяющийся компонент, в качестве которого использован гипс и/или глиноземистый цемент, а в качестве противоморозной добавки - хлористая соль щелочного или щелочноземельного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцемент - 48 - 80 Указанный расширяющийся компонент - 20 - 50 Указанная противоморозная добавка - 4 - 6
Пластификатор - 0,15 - 0,7% от массы тампонажного цемента
2. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин по п.1. отличающийся тем, что он содержит в качестве гипса гипсовый камень, и/или ангидрид, и/или полугидрат сульфата кальция.

3. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин по п.1, отличающийся тем, что в качестве гипса он содержит гипсосодержащие отходы промышленного производства.

4. Тампонажный цемент для низкотемпературных скважин по п.1, отличающийся тем, что в качестве глиноземистого цемента он содержит металлургические отходы производства на основе алюмината кальция.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2