SU1134701A1 - Расшир ющийс тампонажный материал - Google Patents

Abstract

РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ, включающий портландцемент , хроматный шлам и компонент. 3 К ТЕХсодержащий СаО в активной форме, отличающийс  тем, что, с целью создани  равномерного напр женнд.го контакта в системе: стенка скважины - цементный камень-обсадна  колонна за счет увеличени  расширени  цементного камн  в интервале температур 22-140°С, он включает компонент, содержащий более 45°/о окиси кальци , при следующем содержании компонентов, мае: ч: Портландцемент100 Компонент, содержащий более 45% СаО5-20 . Хроматный щлам6-12.

Description

СО 4 1

Изобретение относитс  к области глубокого бурени , в частности к тампонажным материалам, предназначенным дл  цементировани  нефт ных и газовых скважин.

Известен расшир ющийс  тампонажный материал, содержащий в качестве расшир ющего компонента окись кальци  СаО и окись магни  MgO.

Расшир ющийс  тампонажный материал содержит, вес. ч.:

Пыль электрофильтров 5-10

Цементосодержащий

компонент, включающий

СаО, обожженные доломитизированные отходы

обогащени  полиметаллических руд15-20

Компонент, содержащий

MgO и в активной форме

фосфорный шлакОстальное

Известный расшир ющийс  тампонажный материал используетс  при цементировании высокотемпературных скважин при температуре более 120°С и содержит в сумме окиси кальци  и магни  до 40°/о.

Его получают в виде тонкодисперсного порошка обжигом при 950-1050°С.

Совместное присутствие окисей кальци  и магни  в активной форме позвол ет получить расширение около 2%.

Однако при цементировании глубоких нефт ных и газовых скважин (в услови х гидростатического давлени ) при доставке раствора в заколонное пространство в процессе его перемешивани  и под действием гидравлического давлени  величина расширени  значительно уменьщаетс .

Из-за малой величины расширени  не создаетс  достаточного уплотнени  глинистой корки на стенках скважины и обсадной колонне; поэтому при деформации обсадной колонны от температурных колебаний и изменени  давлени  в колонне, происходит отрьй ее от цементного камн  и вокруг колонны образуетс  микрокольцевое пространство .

Кроме того, в цементном камне по вл ютс  микротрещины из-за неравномерного расширени  по высоте ствола скважины от усть  до забо .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  расщир ющийс  тампонажный материал , включающий, вес. ч: хро.матный шлам и компонент, содержащий СаО в активной форме.

Из анализа прототипа следует, что расшир ющийс  тампонажный материал, включающий портландцемент, щлак алюмотермического производства ферротитана и гипсосодержащий компонент, имеет расширение , обусловленное кристаллизационным давлением кристаллов высокосульфатной формы гидросульфоалюмината кальци .

Однако расширение, достигающее 56°/о , происходит весьма медленно и не завершаетс  после 28 сут, при этом с повышением температуры выше 75°С эффект сульфоалюминатного расширени  снижаетс  из-за дегидратации высокосульфатной формы гидросульфоалюмината кальци , который отдает химически св занную воду.

Введение дополнительно отходов производства хромовых солей позвол ет при 75°С

и выше получить безусадочный, расщир ющийс  цемент, расширение и самонапр жение которого недостаточно велики, что не позвол ет получить равномерный контакт в системе: стенка скважины-цементный- камень-обсадна  колонна.

Цель изобретени  - создание равномерного напр женного контакта в системе: стенка скважины - цементный камень - обсадна  колонна за счет увеличениг расширени  цементного камн  в интервале 22-140°С.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что расшир ющийс  тампонажный материал, включающий портландцемент, хроматный шлам и и компонент, содержащий СаО в активной форме; включает компонент, содержащий более 45% окиси кальци , при следующем содержании компонентов, мае.ч.: Портландцемент100

Компонент, содержащий более 45% СаО5-20

Хроматный шлам6-12

Введение в расшир ющийс  тампонажный материал в качестве расшир ющейс  добавки известьсодержащего компонента с содержанием СаО более 45% и хроматного шлама в количестве 6-12 мае.ч. позвол ет создать равномерный напр женный контакт между цементным камнем, обсадной колонной и стенками скважины. Величины контактных напр жений достигают 20-35 кг/см 2..

При содержании хроматного шлама менее 6 мае.ч. не удаетс  получить расширени , необходимого дл  создани  напр женного контакта.

При содержании хроматного шлама более 12 мае.ч. в цементном камне по вл ютс  микротрещины (вследствие резко увеличивающегос  коэффициента расщирени ), что приводит к нарушению герметичности зЭтрубного пространства.

При повышении более 20 мае. ч содержани  компонента с СаО более 45% происходит значительное понижение прочности за счет образовани  большого количества гидроокиси кальци  внутри структуры цементного камн . При уменьшении количества компонента за пределы 5 мае.ч. уменьшаетс  коэффициент расширени . Расширение тампонажного материала недостаточно дл  уплотнени  глинистой корки, что не предотвращает образовани  микрокольцевого зазора . В предлагаемом расшир ющемс  тампонажном материале основное расширение и напр женный контакт в интервале 2275°С создаютс  за счет компонента, содержащего более 45% СаО, в интервале 120°С и выще - за счет компонента, содержащего окись магни  в активной форме - хроматного щлама, в интервале 75-120°С расширение и напр женный контакт -создаютс  за счет совместной работы компонентов с СаО и MgO в активной форме. Расширение и напр женный контакт в интервале до 120°С создаетс  за счет образовани  гидроокиси кальци , в интервале выще 120°С - за счет образовани  из активной формы окиси магни  гидрата окиси магни . При 75°С и выше процесс гидратации компонента, содержащего СаО более 45% происходит настолько быстро, что значительна  часть окиси ка,льци  превращаетс  в гидроокись еще до по влени  структуры, уменьша  тем самым величину расширени . Гидратаци  окиси магни  несколько замедлена во времени и происходит в период, когда камень уже обладает кристаллизационной структурой и способствует увеличению степени расширени  и плотности цементного камн . Пример. Дл  приготовлени  расшир ющегос  тампонажного материала состава 100:15:9 берут 2000 г цемента, 300 ч твердого остатка содового производства обожженного при 800-900°С, и 180 г хроматного шлама. Компоненты перемешивают и активируют в дезинтеграторе. Из полученного тампонажного материала изготавливают образцы согласно ГОСТ 1576-81, определ ют объемные изменени  и величину самонапр жени . При приготовлении расшир ющегос  тампонажного материала в производственных услови х исходные компоненты (портландцемент, компонент с содержанием СаО более 45%, например твердый остаток содового производства , и компонент, содержащий MgO в активной форме, например хроматный шлам) в отдельности через дозирующие устройства , которые отрегулированы на получение необходимого соотношени  компонентов, подаютс  в дезинтегратор, где размалываютс  и смешиваютс . Полученна  суха  смесь в контейнерах подаетс  на буровую, затвор етс  (известным способом) водой дл  закачки в скважину. В табл. 1 приведены свойства расшир ющегос  тампонажного материала при использовании в качестве компонента, содержащего более 45% СаО, известн ка Акжарскоге карьера Актюбинской области, обожженного при 1200°С в течение- 2 ч. В табл. 2 приведены свойства расшир юшегос  тампонажного материала при использовании в качестве компонента, содержащего более 45% СаО, глинистого известн ка Каратауского карьера Актюбинской области, с содержанием частиц силикатных минералов до 25%, обожженного при 1100°С в течении 2 ч. В табл. 3 приведены свойства расшир ющегос  тампонажного материала, когда в качестве компонента с содержанием СаО более 45% примен ли доломитизированный известн к Мугоджарского карьера Актюбинской области, обожженного при 1000°С в течение 2 ч. Свойства предлагаемого расшир ющегос  тампонажного материала и прототипа приведены в таблице 4. Из табличных данных видно, что при уменьшении количества компонента, содержащего окись кальци , до 4% оксидное расширение при нормальной температуре и 75°С равно нулю и сцепление цементного камн  с колонной минимально. Увеличение количества компонента, содержащего свободную окись кальци , до 21% (в тех же услови х) характеризуетс  уменьшением величины расширени  приблизительно в 2 раза по сравнению с оптимальным составом, что приводит к значительному снижению напр жени  в контакт-ных зонах. Кроме того, при уменьшении количества компонента, соде:)жащего окись магни  в активной форме менее 6% расширение при температуре 75° С равно нулю, а при 140°С- 0,32, что свидетельствует о значительном уменьшении напр жени  в контактных зонах . При увеличении количества магни  свыше 12% происходит снижение величины расширени  до 0,46, что уменьшает напр жение в контактных зонах. Таким образом, выход за пределы, указанные в формуле изобретени , снижает величины напр жени  в контактных зонах и приводит к нарушению герметичности заколонного пространства. Использование совместного расширени  на основе окиси кальци  и окиси магни  в тампонажном материале способствует увеличению плотности цементного камн , уменьшению газопроницаемости в 3-4 раза и созданию равномерного напр женного контакта в системе. Величина расширени  цементного камн  на основе предлагаемого расшир ющегос  тампонажного материала больше, чем у прототипа, соответственно больше, чем у прототипа, и величина самонапр жени , что позвол ет, как видно из табл. 4, получить равномерный контакт в интервале 22-140°С.

Таблица 1

100

12

100

15

100

20

100

12

20

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Claims (1)

1. РАСШИРЯЮЩИЙСЯ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ, включающий портландцемент, хроматный шлам и компонент, содержащий СаО в активной форме, отличающийся тем, что, с целью создания равномерного напряженного контакта в системе: стенка скважины - цементный камень-обсадная колонна за счет увеличения расширения цементного камня в интервале температур 22-140°С, он включает компонент, содержащий более 45% окиси кальция, при следующем содержании компонентов, мае: ч:

   Портландцемент100

   Компонент, содержащий более 45% СаО5-20

   Хроматный шлам6-12.