Тампонажный материал

 

Изобретение относится к строительству скважин и может использоваться в производстве крепления нефтяных, газовых и других скважин. Тампонажный материал, включающий портландцемент, расширяющуюся добавку, гипс, ускоритель твердения, пластификатор, в качестве расширяющейся добавки содержит по крайней мере одну добавку из группы: глиноземистый, сульфоалюминатный цемент, алюминатсодержащие отходы-шлаки от производства ферротитана, ферробора, вторичной переплавки алюминия, в качестве пластификатора - смесь триэтаноламина и кремнеземсодержащей добавки многофункционального действия - КМХ в соотношении от 1:1 до 1:10 и дополнительно содержит облегчающую добавку при следующем соотношении компонентов тампонажного материала, мас.%: расширяющаяся добавка - 2-15; гипс - 7-9; ускоритель твердения - 2-8; указанный пластификатор - 0.3-0.8; облегчающая добавка - 3-10; портландцемент - остальное. В качестве ускорителя твердения тампонажный материал может содержать хлористую соль щелочного или щелочноземельного элементов. В качестве облегчающей добавки могут быть использованы алюмосиликатные микросферы, или микрокремнезем, или вспученный вермикулит, или вспученный перлит. Технический результат: повышается седиментационная устойчивость, отсутствие водотделения, удлинение времени загустевания. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к строительству скважин и может использоваться в производстве тампонажных материалов для крепления нефтяных, газовых и других скважин.

Известны различные расширяющиеся цементы, например гипсоглиноземистый цемент, получаемый путем совместного помола глиноземистого шлака и двуводного гипса в соотношении 3:1 (см. Данюшевский и др. Справочное руководство по тампонажным материалам М.: Недра, 1973, с.124-125).

Наиболее близким аналогом к изобретению является тампонажный материал для низкотемпературных скважин, включающий, мас.%: портландцемент - 48-80; расширяющуюся добавку - 20-50; противоморозную добавку (ускоритель твердения) - 4-6; пластификатор - 0.15-0.7% от массы тампонажного цемента (см. патент RU 2144977, МПК 7 Е 21 В 33/138, опубл. 27.01.2000, Бюл. №3).

Недостатком известного вяжущего является быстрая загустеваемость и высокая седиментационная неустойчивость, что приводит к расслоению тампонажного раствора, ограничению области применения цемента из-за неоднородности формирующегося цементного камня и газопроявлению между обсадной трубой и цементным камнем.

Задачей изобретения является улучшение седиментационной устойчивости, замедление загустеваемости тампонажного цементного раствора.

Поставленная задача решается тем, что тампонажный материал, включающий портландцемент, расширяющуюся добавку, гипс, ускоритель твердения, пластификатор, содержит в качестве расширяющейся добавки по крайней мере одну добавку из группы глиноземистый цемент, сульфоалюминатный цемент, алюминатсодержащие отходы-шлаки от производства ферротитана, ферробора, вторичной переплавки алюминия, в качестве пластификатора смесь триэтаноламина и кремнеземсодержащей добавки многофункционального действия - КМХ в соотношении от 1:1 до 1:10 и дополнительно содержит облегчающую добавку при следующем соотношении компонентов тампонажного материала, мас.%:

Расширяющаяся добавка 2-15

Гипс 7-9

Ускоритель твердения 2-8

Указанный пластификатор 0.3-0.8

Облегчающая добавка 3-10

Портландцемент Остальное

Тампонажный материал в качестве ускорителя твердения содержит хлористую соль щелочного или щелочноземельного элементов.

Тампонажный материал в качестве облегчающей добавки содержит алюмосиликатные микросферы, или микрокремнезем, или вспученный вермикулит, или вспученный перлит.

Для приготовления тампонажного материала используют портландцемент, расширяющуюся добавку, по крайней мере одну из группы: глиноземистый цемент, сульфоалюминатный цемент, алюминатсодержащие отходы-шлаки от производства ферротитана, ферробора, вторичной переплавки алюминия, гипс или ускоритель твердения, облегчающую добавку, пластификатор, состоящий из смеси триэтаноламина и кремнеземсодержащей добавки многофункционального действия - КМХ.

КМХ - это комплексная минеральная химическая добавка для бетонов и растворов по ТУ-58700-003-499-38-321-98, содержит лигнопан, смолу нейтрализованную воздухововлекающую, суперпластификатор С-3 и трепел.

В качестве гипса может быть использована любая его модификация.

Тампонажный материал можно готовить следующим образом. Путем смешения пластификатора и отдельно размолотых портландцемента, расширяющейся добавки, облегчающей добавки, ускорителя твердения, гипса с последующим затворением водой или путем совместного помола в мельнице портландцемента, облегчающей добавки, ускорителя твердения, гипса, расширяющейся добавки с последующим введением пластификатора совместно с водой затворения. Материал может быть получен простым смешением компонентов, а его затворение производят водой, в которой растворена смесь триэтаноламина и кремнеземсодержащей добавки многофункционального действия.

Составы и результаты испытаний тампонажного материала приведены в табл.1 и 2.

Примечание к табл.1:

*В качестве расширяющей добавки в примере 1 используют глиноземистый цемент, в примере 2 - смесь глиноземистого цемента и сульфоалюминатного цемента в соотношении 1:1, в примере 3 - шлак ферротитана и ферробора в соотношении 1:1, в примере 4 - глиноземистый цемент и шлак ферротитана в соотношении 1:2, в примере 5 глиноземистый цемент и шлак от вторичной переплавки алюминия в соотношении 1:3, в примере 6 - сульфоалюминатный цемент.

** В примерах 1 и 2 - в качестве ускорителя твердения применяли хлорид кальция, в примерах 3, 4, 5 и 6 - хлорид натрия.

***В качестве облегчающей добавки в примере 1 и 2 использовался вспученный вермикулит, в примере 3 - микрокремнезем, в примере 4 и 5 - алюмосиликатные микросферы, в примере 6 - вспученный перлит.

****соотношение компонентов в пластификаторе: триэтаноламина и крем-несодержащей добавки в составе 1-1:1, в составе 2-1:8, в составе 3-1:7, в составе 4-1:9, в составе 5-1:2, в составе 6-1:10

Формула изобретения

1. Тампонажный материал, включающий портландцемент, расширяющуюся добавку, гипс, ускоритель твердения, пластификатор, отличающийся тем, что он содержит в качестве расширяющейся добавки по крайней мере одну добавку из группы глиноземистый цемент, сульфоалюминатный цемент, алюминатсодержащие отходы-шлаки от производства ферротитана, ферробора, вторичной переплавки алюминия, в качестве пластификатора - смесь триэтаноламина и кремнеземсодержащей добавки многофункционального действия - КМХ в соотношении от 1:1 до 1:10 и дополнительно содержит облегчающую добавку при следующем соотношении компонентов тампонажного материала, мас.%:

Расширяющаяся добавка 2-15

Гипс 7-9

Ускоритель твердения 2-8

Указанный пластификатор 0.3-0.8

Облегчающая добавка 3-10

Портландцемент Остальное

2. Тампонажный материал по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ускорителя твердения он содержит хлористую соль щелочного или щелочноземельного элемента.

3. Тампонажный материал по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве облегчающей добавки он содержит алюмосиликатные микросферы, или микрокремнезем, или вспученный вермикулит, или вспученный перлит.