Расширяющийся тампонажный состав

 

Сущность изобретения: расширяющийся тампонажный состав содержит, мас.%: вяжущее 75-90; пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома 10-25. Равномерное расширение в процессе структурообразования и сохранение перового давления при температуре 20-160° С достигается за счет совместного использования любого типа вяжущего и пыли с рукавных фильтров газоочисткипечей производства малоуглеродистого феррохрома. Величина порового давления составляет 0,95-1,01, что практически не отличается от первоначального . Прочность цементного камня 9,1- 18,6 МПа в интервале температур 22-140° С. 1 табл. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rsr)s Е 21 В ЗЗ/138

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) сгр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Ю ,О ,C)

» (л) (21) 4775333/03 (22) 09.10.89 (46) 15.01.93. Бюл. ГЬ 2 (71) Актюбинское отделение Казахского научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института (72) В.В, Иванов, Н,Х. Каримов, Т.К. Рахматуллин, Л.С. Запорожец, Г.Г. Прокудин, Б.Н. Москаленко и Ф,А. Агзамов (73) Актюбинское отделение Казахского научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института (56) Авторское свидетельство СССР

N 1134709, кл. Е 21 В 33/138, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 1513124, кл, Е 21 В 33/138, 1989.

Авторское сви,1етельство СССР

М 1514909, кл. Е 2 В 33/138 1989.

Изобретение относится к креплению скважин, в частности к тампонажным материалам для цементирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин.

Известен расширяющийся тампонажный материал, включающий портлэндцемент, хроматный шлам и компонент, содержащий СаО в активной форме, Известен также тампонажный состав, включающий вяжущее, отход производства хромовых солей и отход производства сульфида натрия. Недостатком указанных составов является низ ая седиментанционная устойчивость расте ров, полученных из них, снижени поровог> давления при твердении, Кроме того, н .достаточно полное восстановление шес I ивалентного хрома в трехвалентный не устраняет токсичности материала.

БЫ, 1789614 АЗ (54) РАСШИРЯЮШ,ИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ

СОСТАВ (57) Сущность изобретения: расширяющийся тампонажный состав содержит, мас.%: вяжущее 75 — 90; пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома 10 — 25, Равномерное расширение в процес-.е структурообразования и сохранение псрового давления при температуре 20-160 С достигается засчет совместного использования любоготипа вяжущего и пыли с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома. Величина порового давления составляет 0,95 — 1,01, что практически не отличается от первоначального, Прочность цементного камня 9,118,6 МПа в интервале т мператур 22 — 140 С.

1 табл, Наиболее близким по составу и технической сущности является тампонажный состав, обладающ и расширением температур 20 — 160 С на основе синте ического шлака и пыли газоочистки производства силикохрома. Недостатком данного решения является малая величина расширен ия (1,44 — 2,05%), не и оз вол я ющая пол ностью компенсировать уменьшение объема тампонажного раствора в процессе ег структурообразования в результате концентрации и других явлений. Кроме того, в процессе структурообразования значите 1ьно понижается поровое давление, что пгиводит к заколонным нефте- и газопроявгениям.

Цел ь изобретен и. I — п редотвра щ ение заколонных нефгегазопроявлений за счет сохранения первоначального поровогс дав1789014 ления e:-!po!!ec;e "..Tpóêòópooápàç<>âàíèÿ тампона>кного раствора и обеспечения его равномерного расширения в интервале температур от 20 до 160 С.

Указанная цель достиг-ется тем, что расширяющийся тампонажный состав, включающий вяжущее и кремнеземистую добавку, в качестве расширяю<дейся добавки содержит пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома при следующем соотношении компонентов, мас.,ь:

Вяжущее 75 — 90

Пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглерод :стого феррохрома 10-25

Наличие отличительных признаков по сравнению с прототипом подтверждает новизну заявляемого технического решения.

При введении в тампонажный состав пыли с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома нового, не применявшегося ранее в таMïонажных Màтериалах, вещестBà, обеспечивает достижение цели изобретения, предотвращаются заколонные нефтеггзопроявления, Сверхсуммарный эффект— равномерное расширение в процессе структурообразсвания цементного камня и сохранение парового давления при температурах 20-160 С достигается за счет совместного использования любого вяжущего и пыли <. рукавных фильтров газоочистки пече < производства малбуглеродистого феррохрома, Пыль с рукавнь<х фильтров газоочистки печей и роизводства малоуглеродистого фероохрома представляет собой высокодисперсный порошок следующего химического состава

Сг20з 33,5-42,7

Si02 11.5-15,3

СаО 0,7-0,9

MgQ 20,8 — 24,0

А<20з 6,1-6,4

FeO 8,6 — 10,3

С 5,3-7,3 и/и 5,8-8,3

В качестве вяжущего могут быть использованы различные виды вяжущих, например: портланде,цемент, шлаковые цементы и

Rp

Расширяющий я тампонажный состав готовят путем смешения и активации добавки и вяжущего в заявленных соотношениях в дезинтеграторе. Полученную смесь затворяют водой и подвергают испытаниям.

Пример. В чашку для затворения вносили 750 r цеме-та и 250 г добавки. во

55 вторую чашку вносили 950 г цемента и 50 г добавки, в третью 900 г цемента и 10 г добавки. в четвертую 800 г цемента и 200 г добавки, перемешивали в течение 3 минут.

Смесь пропускали через лабораторный дезинтегратор, где проводится одновременно смешение и механическая активация тампонажного состава, Затем к 100 г обработанных составов добавили, соответственно: в 1 чашку 650 г воды, во вторую чашку

500 г водопроводной воды, в 3 чашку 550 г воды, в четвертую 600 г воды, все смеси перемешали и испытывали по ГОСТ 158185.

B таблице приведены составы и технологические параметры расширяющегося тампонажного сос;ава.

Как видно из таблицы поровое давг<ение прототипа в процессе структурообразования уменьшается до 0,6 первоначального. B предлагаемом составе поровое давление близко к первоначальному <от 0,95 до 1,01).

Прочность на сжатие в прототипе от 1,7 до 2,9 МПа при различных температурах в диапазоне 22-140 С. В предлагаемом составе от 9,1 до 18,6 МПа, Расшиоение предлагаемого состава обеспечивает сил> сцепления в зависимости от соотношения компонентов равную от

1.8 до 2,4 УПа, в прототипе же от 1,27 до

1,93, Заявленный состав в силу специфики вещественного C oñòàва пыли электрофильтров, содержащей также расширяющие компсненть как СаО и М90 в значительных количествах и специфики вещественного состава самого тампонажного со тава, обладает значите.-.ьным расширением 2,45—

5,15 Д против 1.44-2,05 по прототипу. способностью сохранять поровое давление в процессе структурообразования практически на первоначальном уровне, к величине Р/Р« = 0,99-1,01 против 0,6 — 0,7 для прототипа, Одним из суммарных эффектов является рост силы сцепления цементного камня с колонной до 240 против 1,25 — 2,35 по прототипу и повышения герметизации заколонных пространств скважин, позволяющая гредотвратить нефте-газопроявления, Из таблицы следует, что предлагаемый состав обладает рядом преимуществ с прототипом, а именно, лучшей способностью сохранения парового давления в процессе структурообразовгния более высокими механическими параметрами, Предлагаемый тампонажный состав обеспечивает надежный герметичный контакт цементного камня с колонной и породами и позволяет повысить качество разобщения пластов.

1789014 твора и обеспечения его равномерного расширения в интервале температур от 20 до

160 С, он в качестве расширяющ!ейся добавки содержит пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома при следующем соотношении компонентов, мас,,4:

Вяжуцее 75-90

Пыль с рукавных фильтров газоочистки печей производства малоуглеродистого феррохрома 10 — 25

10 Сила сцепления, NIIa

Состав, o/II

Прочность гp:è .изгиое ч/з

2 сут., пПа

Расыирение, Козф. парового давления, Рк !к

Сроки схеаыеання, ч.иин

Р, !!Па синтетический злак пыль газоочистпорт- зола ландцемент пыль при теипсратуре злектрофильтроа

75 С

22 С

ua no ки на конец начало конец

0,95

0,95

0,95

2,5

2,8

2,4

90!

0,55 20/О,!

75/30

l0Q/30

4-4с 5-30 !-55 2-20

0,6

7-25 2-45!,О !,0 !,0 !,О! !,О! !,О!

3-20

0,65

8->5 2-55

3-35

0,65!

30. -45!,Q1 !,ОI !,О! !,О!

I0-55 т-20

0,65

50

>4-30 3-55!,О! !,О! !,О! !,О! !,0I !,О! !,О! !,Ql

4-20

0,65

25

35!

2-20 4-05

4-50

0.99-!,Ql 2,!О4,8

Запредельные значения

О

20/Q,!

75/30 !

00/30! -40

5- Io

0,65

30

20/0,!

75/30 !

00/30

7;/3o ! 00/30 !

3о/Зо !

60/30

75/30

i00/30 !

30/30

i6o/3o

10-3С 3-30

3-50

0,65

9-40 2-55

3- I О

0,65

30!

2-30 4-!5

5-!О

Прототип

60!,47

i 86

2,05

2,35 !,63 !,95

2,0

2,! !,442,05!,25 4-! 5 !,49 !,73 !,95 !,87 3-20

2,05

2,!!

2,35 !,252,35

0,6

0,6

0,6

0,6

0,7

0,7

0,7

0,7

0,6-0,7

75/50 !

00/50 !

30/50

l6C/50

2,!

4,!

5,5

2,6

4,7

5. 5

5,3

5-20

0,85

75/50 !

00/50 !

30/50 !

60/50

3-50

Используемый в качестве одного из компонентов отхода промышленных производств позволяет экономить дефицитный цемент, Формула изобретения

Расширяющийся тампонажный состав, включающий вяжущее и расширяющуюся добавку, отличающийся тем,что,с целью предотвращения заколонных нефтегазопроявлений за счет сохранения первоначального парового давления в процессе структурообразования тампонажного рас20/O,i

75/30 !

00/30

20/О,!

75/30 !

00/30

75/30 !

00/30

i3o/3o !

60/30

75/30 !

00/30 !

30/30 !

60/30

75/30 !

00/30

i30/30 !

60/30

3,2

5,5

7,0

2,!

4,4

5,7

2,0

3,9

4,8

5,4 г 9

6,4

6,7

«,8

5,4

5,9

3,6 !,2

5,0

5,5

3 5

4,2

2,! !,8

2,2

2,4

5,0

5,2

5,5

5,6

3,0

3,5

3,9

4,2

0,54

0,8

0,9

2,92

3,45

3,60

3,28

3,65

3,74

З,I5

3,4О

3, 70

3,75

4,20

4,35

4,50

4 95

4,30

4,45

4,80

5,I5

2, 455,)5

О,!6

0,25

0,2

4,7

4,9

4,2

0,5

0,55

0,7

0,85

4,4

4,55

4,7

4,9 о,8

0,8

0,8 !,Об !,06 !,06

0,95

0,95

0,95

0,95

l,О! !,О! !,0l !,О!

2, 5 6-40

2,75

2,8

2,35 7"!О

2,40

2,45

2,7 8-20

2,8

2,95

3,! ,0 8-45

3,25

3,53

3,72

3,45 9-50

3;oi

3,93 ,80

0,8 4-20 !,!

0,9 !,б 9"20 !,8 !,7

2,6 7-50

2,7

2,9

3,о

2,8 !0-20

2,9

3,2

3,3