Расширяющийся цемент

 

РАСШИРЯКЩЙЙСЯ ЦЕМЕНТ, включакжшй поргаандаемент, шлак алюмотеркгаческого производства ферротита- : на и гипссопержшцвй компонент, о т 1л в ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения герметизации закопонного простраш;тва скважины посредств увеличения расширения цементного кам; ня по всему стволу и создания напряж I кого ксжтакта в системе стенка ькваI жины - цементное кольцо - обсадная кокеащ в инте{ша11е температур 22 i2b°C, он допопнитепьно сояеряшт отхо1№л производства храмовых совей при спе ющем соотношении ксяшюнентов, мас.ч,: Поршан/шемент1ОО UbiaK алюмотермического производства феррогатана1О-25 Гипссодержаший компонент1О-25 . Отхода производства conefi6г 11

a>BFi

0% 00 СОЮЗ СОВЕТСНИХ

««««

РЕСПУБЛИК

1 (56 Е 21 В 33/138

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

««втаоснамУ сющтюъств«

10 25

10 25

6-.$ 1

Ю \

Ф госудм стненный найщьт ссср гю дялАм изоБщткний и отн ыгьй (21) 3428519/22-03 (22) 1.5.02,82 (46) 07.08.83. Бюл . М 29 (72) Н, Х, Каримов, Л. С. Запорожец

В. И. Петерс, И. А. Танкибаев, Б. А . Пахомов и T. K. Рахматуллин ,(71) Актюбинское отделение Казахского научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного анс титу та (53) 622,245.42(088,8) (56 ) I, Экспресс-информация. Серия Бурение. ВНИИОЭНГ, 1980, вып, 3, с, 14-18, 2, Авторское свидетельство СССР

М 808424, za. С 04 В 7/54) 1981 (прототип). (54) (57) РАСШИРЯЮЩИЙСЯ UENEHT, включающий нортландцемент, шлак алюмотермического производства ферротита: на к гипссодержащий компонент, отличающийся тем, что, с целью повышения герметизации закоионного пространства скважины посредством . увеличения расширения цементного хам; ня по всему стволу и создания напряжен1 ного контакта в системе стенка скваI жины - цементное кольцо - обсадная наценка в интерваие температур 22120еС, он допсщнитевьио содержит отходи ироизвожтва хромовых соней при следующем соотношении компонентов, : масеч ° «

Пориаандщемент 100

Шлак алюмотермичес кого производства ферроти тана

Гипссодержащкй комнонент

Отходы производства хромовых соней

Изобретение относится к тампонажным матери апам, предназначенным дпя цементирования нефтяных и газовых cKsaжин, с целью увеличения плотности контакта в системе; стенка скважиныцементное копьпо — обсадная копонна s процессе формирования цементного камня в скважине.

Известен расширяющийся цемент, состоящий иэ цемента с добавкой, разработанной фирмой "Во а И ", и придающей тампонажному раствору и образующемуся из него цементному камню способность к расширению (.1 J °

Однако расширение указанного цемента составпяет 0,4%, что не поэвопяет создать напряженный контакт цементного камня и обсадной колонны (самонапряжение менее 10 кг/см2), а закопонное

:пространство не буает напежно загерметизировано.

10-25

Наиболее бпиэким йо составу и технической сущности к предпагаемому является расширяющийся цемент 2 Д, содержащий компоненты, мас.%: цемент (портпандцемеит) 45-55

Гипссодержаший компонент 20-27

Шпак апюмотермического

3 производства ферротитана 20-30

Свободное расширение укаэанного цемента при нормапьной температуре составляет 4,3-5,5% (что соответствует бамонапряжению 24-36 кг/см ), Известный состав позволяет попучить надежную герметизацию заколонного про-; странства при цементировайии скважин в интервале температур 50-75 С. При Д этом имеет место супьфоалюминатное расширение цементного камня, обусповленное KpHCTatxHHsaIlHoHHbIM давпением быстрорастущих кристаллов высокосупьфатной формы гидросупьфоапюмината кальция

ЗСС О ° 4020 3 Сд S04 ° ЪО- 32Н О, Однако с повышением температуры выше 75 С эффект супьфоапюминатного расо ширения снижается из-за дегидратации высокосупьфатной формы гидросульфоапюмината кальция, который отдает химически связанную воду.

В результате снижения эффекта расширения при повышении температуры напряженный контакт в системе стенка

5 скважины - цементное копьцо - обсадная копонна нарушается, что приводит к некачественному цементированию, 1033711 2

Целью изобретения является повышение герметизации закопонного пространства скважины посредством увеличения расширения цементного камня по всему стволу и создания напряженного контакта в системе стенка скважины - цементное копьцо - обсадная копонна в интервапе температур 22-120 С. о

Указанная цель достигается тем, что, 10 расширяющийся цемент, включающий порю ландцемент, шлак апюмотермического производства. ферротитана и гипссопержащий компонент, допопнитедьйо содеожит отходы производства хромовых солей

15 при спедуюшем соотношении компонентов, мас,ч,:

Портпанддемен т 100

Шпак апюмотермического производства ферротитана 10-25

Гипссоде ржаший компонент

Отходы производства хромовых сопей 6-1 1

Состав хроматного шлама-отхода производства хромовых солей,,мас.ч.

Сг20 4-8; Na2Cr 044-6; Fh 2() 9-12;

АС О 3-,4; Cct0 22-26; М О 30-37.

0 Удепьный вес 2,82 г/см; удепьная поверхность 2700 см /г; рН суспензии

13,25, Увеличение содержания отходов производства хромовых солей в расширяющемся цементе бопее 11 мас.ч, приводит к

5 снижению прочности, так как при повышении их содержания увеличивается и содержание входящей в отходы окиси магния, что приводит к образованию такого копичества кристаллов гидроокиси мапния, при котором происходит трешинообразование B цементном камне, Уменьшение содержания отходов производства хромовых солей в расширяю5 шемся цементе менее 6 мас.ч. приводит к уменьшению содержания окиси магния и уменьшению величины расширения при повышенных температурах (бопее 80160 С). Могут возникнуть усадочные деформации, О

Комбинированное расширение расширяющегося цемента по изобретению, сочетающее расширение сульфоапюминатиое и расширение на основе окиси магния, поэвопяет получить оптимальное дпя данного диапазона температур расширение по всему стволу скважины от устья до забоя и обеспечивает напряженный контакт.

3 1033711 4

Исходные компоненты: портландцемент, дезинтегратор, где размалываются и смешлак алюмотермического производстве шиваются, Полученная сухая смесь в конферротитана, s качестве гнпссодержащего тейнерах подается на буровую, затворяеткомпонента - фосфогипс и отходы произ- ся известным способом водой дпя эакач водства хромовых.солей в отдельности - 3 ки в скважину. через доэирующае устройство, которое отрегулировано иа получение необходимого В таблице приведены составы и свойсоотношения компонентов, подаются в ства расширяющегося цемента

В/ц

Компоненты, мас.ч.

Условия тверд& ния

Порч ландДавлюние, МПа

Темцемент перату ра. С

10 6 05 01 22 80

8,0 1,29

8,11

10 10 0,5 10 60 0,20 0,20 1,93 11,1

120 1 2 9,60 250 135

l 60 4,6 2, 30 1,57 10,24

6 05 50

6 0,5

11 0,5

11 0,5

0,1 22 25,5

12,75 l,68. 2,42

11,2

10 60 0,4

0,20, 1,93

25 11 05

12,5

3,5

50 120 5.2

100 25

50 160 6 6

100 25

14,0

11 0,5

3,30 2,5

0,16 - 1,9

1,35 2,4

B 0,5

11,2

60 0,34

0,1 120 2,7

25 6 0,5

10 11 05

10,5

0,1 75 . 2,55 1,275 2,4 12,5 .

1,5

14,0

25 12 05

50 160 3, 22 0,1

10 5 0,5

0,1

5,0

0,6 В,4 внутреннее напряжение в цементном растворе на ранних стадиях структурообразования до набора им rrpomocrrr, уплотняя. прн этом внутреннюю структуру цементно а камня, Бопьшинство компонентов расширяамю гося цемента цортйандцемент, rralaK алюЫ мотермическаго производства ферротитана, отходы производства хромовых соцей по своему химическому составу являются очень стабипьными, .не меняющими свой

Иэ табл. 1 видно, что с увеличением расширения повышается величина само- напряжения, в результате чего повышают контактные напряжения в системе: стенка скважины «цементное кольцо — обсадная колонна. Сила сцепления цементsore камня с обсадной копонной при повышении температуры также увеличивается, что повышает надежность герметизации, Распщряющийся цемент, отличающийся комбинированным расширением, создает

Шлак апюмотермического ° проиэводства ферротитана

100 10

100 10

100 10

100 10 !

100 25

100 25

100 20

100 10

100 25

100 25

100 10

Гипссодержащий комп нент (фосфогипс) Отходы производст= ва е хром вых солей

Bели чина рас ши рения, %

Величина амонапряжения, МПа

Сила сцепления цементного камня с об» сапной колоннойй, МПа

Прочность на . сжатие, МПа

Ф 1033721 Ь состав с годами, что обеспечивает ста- мического производства ферротитанд спобильные расширякецие свойства цреплагае» собствует повышению ранней прочности. ма о цемента. цемента н обеспечивает герметичность в

Ввиду высокой плотности итака алю - эакенонного пространства скважины. мотермического производства ферротитана 5 Сочетание расширяющихся свойств и предлагаемый состав сохраняет высокую ранней нрочностн позволяет цреаотвра плотность. щать гаеопроявления, имеющие место

Высокая гидравлическая активность . в начальный период структурообраеоалюминатов кальция в шлаке алюмотер- ванияа

Составитать Е. Тангалычев ,Редактор А. Шандор Текред О.Неце : Корректор,В,góòÿãé Заказ 5586/35 Тираж 803 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СОСР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, ЖЭ8, Рауиская иаб., a. 4/5

Филиал ППП Патент, г..Ужгород, ул. Проектная, 4