SU1617133A1 - Тампонажный раствор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии креплени  нефт ных и газовых скважин в сложных геолого-технических услови х, требующих повышенной надежности разобщени  пластов. Цель изобретени  - повышение деформативных свойств цементного камн . Тампонажный раствор включает портландцемент, расшир ющую добавку на основе оксида кальци , воду и биополимер,  вл ющийс  водорастворимым полисахаридом, продуцированным микроорганизмами штамма N 1459-полимиксан или N 637-криптан с молекул рной массой 10⁵-10⁷, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 55-70

расшир юща  добавка 2-10

водорастворимый биополимер 0,05-5

остальное - вода. Причем в качестве биополимера тампонажный раствор содержит полимиксан и криптан. Упруго-деформативные свойства цементного камн , определ емые величиной предельной деформации образцов при сжатии и значением модул  упругости, на 25-50% выше, чем у известных. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к технологии креплени  нефт ных и газовых скважин в сложных геолого-технических услови х, требующих повышенной надежности разобщени  пластов.

Цель изобретени  - повышение дефор- мативных СВОЙСТВ цементного камн .

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, расшир ющую добавку на основе оксида кальци  и воду, дополнительно содержит биополимер,  вл ющийс  водорастворимымполисахаридом , продуцированным микроорганизмами штамма М; 1459 или fsfe 637 с мол.м. . при следующем соотношении компонентов мас.%:

Портландцемент55-70

Расшир юща  добавка на основе оксида кальци 2-10

Водорастворимый биополимер, например полимиксан или криптан0.05-5

°ДЗОстальное.

В качестве биополимера тампонажный раствор содержит полимиксан или криптан. которые  вл ютс  водорастворимыми полисахаридами , продуцируемыми микроорганизмами .

Большай молекул рна  масса биополимеров , составл юща  10. определ ет значительные линейные размеры молекул. Это обеспечивает св зь между собой достаточно большого числа активных центров, об- разующихс пригидратации

портландцемента гидросиликатов кальци ,

с

со со

координируемых гидроксильными и карбоксильными группами молекул биополимера. Полисахариды меньшей молекул рной массы (КМЦ- мол.м. 2-10 ОЭЦ-мол.м. 5-10 л др.), а также плохорастворимые полисаха- 5 ЭЙДЫ с мол.м. более Ю не дают заметного улучшени  деформативных свойств затвердевшего камн , повыша  лишь в зкость тампонажного раствора.

Преимуществом полисахаридов с 1 мол.м. (биополимеров) перед другими полисахаридами в данном случае  вл етс  то, что они не полимеризуютс  в процессе твердени  минеральных в жущих , а следовательно, не вызывают по вле- 1 ни  внутренних усадочных напр жений.

Биополимеры получают методами микробиологического синтеза. В зависимости от вида микроорганизма - продуцента биополимеры имеют различные торговые наи- 2 меновани  - криптан. полимиксан. Процесс производства биополимеров включает выращивание микроорганизмов - продуцентов в питательных средах, отделение биополимера от культуральной жидкости и его высушивани . Готовый продукт представл ет собой мелкодисперсный сыпучий порошок от светло-желтого до коричневого цвета, влажностью до 10-12%, ссодержани- ем полисахаридов 95-98% в сухом остатке.

В качестве расшир ющей добавки использован оксид кальци , полученный путем обжига карбонатной породы при 1450°С и помолотый совместно с 0,2% (по массе) ССБ и 1% продукта конденсации нафталинсульфокислот с формальдегидом

у-ч. «4.4.,-.Ч. ... ЛОЛП СМ /Г.

rtCIW dJIrinw . - - Т - - - п

(С-3) до удельной поверхности 4900 см /г.

Приготавливают предлагаемый расшир ющийс  тампонажный раствор путем предварительного смешивани  биополиме- ра с компонентами смеси (портландцементом и расшир ющей добавкой) в сухом виде и производ т затворение тампонажного раствора по известной технологии. Возможно также предварительное растворение би- ополимера в воде затворени . При этом можно использовать гелеобразную культу- ральную жидкость, т.е. не производить сушку биополимера, что снижает его стоимость.

Примеров сухом виде тщательно в течение 5 мин перемешивают 275 г портландцемента (55 мас.%). 40 г оксида кальци  (8 мас.%) и 15 г полимиксана (3 мас.%). Полученную смесь высыпают в чашку дл  затворени  и приливают 180 мл воды перемешивают в течение 3 мин. Полученный раствор заливают в формы (1x1x5 см) и помещают в термостат, где выдерживают образцы в воде при 75°С в течение 24 ч После твердени  в термостате образцы вы

5

0 5

нимают из форм и выдерживают при комнатной температуре 30 мин, после чего устанавливают в испытательную раму универсальной механической установки Инстрон 1342 и определ ют прочностные показатели, а также предельную относительную деформацию при сжатии. Модуль упругости определ ют как отношение предела прочности при сжатии к величине предельной относительной деформации. Затвердевший цементный камень имеет следующие свойства: предел прочности при сжатии 19,5 МПа, линейное расширение 8,6%, относительна  предельна  деформаци  4,26-10, модуль упругости при сжатии 4,57-10 МПа (опыт. 5).

Пример 2. 325 г портландцемента (65 мас.%) смешивают с 25 г оксида кальци  (5 мас.%). В 140 мл воды раствор ют 10 г. криптана(2 мас.%). Полученный раствор выливают в сухую смесь и перемешивают в течение 3 мин. Полученный раствор заливают в формы и помещают в термостат. Цементный камень имеет следующие свойства:предел прочности при сжатии 20,4 МПа, линейное расширение 6,4%, относительна  продольна  деформаци  4, , модуль упругости при сжатии 4,11 10 МПа

(опыт 6).

Свойства тампонажного раствора и известной композиции приведены в таблице. Добавка биополимера менее 0,05 мас.% не оказывает существенного улучшени  деформативных свойств камн , при содержании в смеси более 5 мас.% биополимера тампонажный раствор даже при повышенном водосодержании имеет низкую расте- каемость. При содержании в смеси менее 2 мас.% оксида кальци  камень имеет малую величину линейного расширени ; при содержании более 10 мас.% значительно ухудшаютс  физико-механические свойства

камн .

Как следует из приведенных данных, уп- руго-деформативные свойства камн , определ емые величиной предельной деформации образцов при сжатии и значением модул  упругости, на 25-50% выше,

чем у известного.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тампонажный раствор, включающий портландцемент, расшир ющую добавку на основе оксида кальци  и воду, отличающийс  тем, что, с целью повышени  деформативных свойств цементного камн , он дополнительно содержит биополимер, ЯВЛЯЮЩИЙСЯ водорастворимым гетерополи- сахаридом. продуцированным микроорганизмами штамма Мг 1459-полимиксан или

   № 637-криптан, с мол.м. при соотношении компонентов, мас.%:

   Портландцемент55-70

   Расшир юща  добавка на

   основе оксида кальци 2-10

   Водорастворимый гетерополисахарид , продуцируемый микроорганизмами штамма № 1459-полимиксан или N 637-криптан с мол.м. ,05-5.00

   ВодаОстальное

   Физико-механические свойства растворов и камн , твердевшего 24 ч при 75°С