SU1731939A1 - Тампонажный материал - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : тампонажный материал содержит цемент 40-80%; отход гидроотмойки бурого угл  20-60%. Цемент и отход гидроотмойки бурого угл  подвергают совместному помолу в течение 60 мин. Добавл ют воду и готов т тампонажный раствор . Тампонажный раствор заливают в формы-балочки и цилиндры. Тампонажный раствор твердеет при 22, 75, 100, 120°С и давлении до 20 МПа. Тампонажный раствор испытывают на водоотделение. Определ ют прочность цементного камн  при изгибе. Определ ют давление гидропрорыва на контакте цементного камн  и глинистой корки. Характеристики тампонажного материала: плотность раствора 1400-1550 кг/м ; коэффициент водоотделени  1,0-2,5; прочность при изгибе 0,7-2,8 МПа; давление гидропрорыва 0,08-0,13 МПа. 1 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относитс  к бурению нефт ных и газовых скважин, в частности к тампонажным материалам, используемым дл  цементировани  обсадных колонн при наличии пластов, склонных к поглощению.

Известен тампонажный материал, включающий тампонажный цемент и облегчающую добавку, например, бентонит.

Этот материал не позвол ет получать облегченные тампонажные растворы с необходимым технологическими характеристиками .

Наиболее близок к предлагаемому тампонажный материал, содержащий цемент и кремнеземсодержащий компонент.

Этот материал не позвол ет получать облегченные тампонажные растворы с низкой седиментационной устойчивостью и

обеспечивать плотный контакт цементного камн  с сопредельными поверхност ми.

Цель изобретени  - повышение седиментационной устойчивости облегченного тампонажного раствора и повышение прочности цементного камн  на его основе в интервале температур от 20 до 120°С при одновременном повышении плотности контакта цементного камн  со стенками скважины .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что тампонажный материал в качестве кремне- земсодержащего компонента содержит отход гидроотмойки бурого угл  при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Цемент40-80

Отход гидроотмойки

бурого угл 20-60

VI

GO

Ю

00

ю

Ниже приведен химический состав отходов гидроотмойки бурого угл , мае. %: Si0242-47

Бурый уголь40-45

А 20з8-12

СаО1-3

РеаОз1-2

Объемна  масса отходов гидроотмойки бурого угл  450-500 кг/м плотность 1800- 1900 кг/м3. Количество отходов гидроотмойки бурого угл  только по Ангренскому карьеру составл ет несколько миллионов тонн при ежегодном приросте 300-350 тыс. т. Материал-прототип обеспечивает необходимые технологические свойства тампо- нажного раствора и камн  только при нормальном водосодержании. При увеличении водосодержани  дл  получени  облегченных тампонажных растворов (ниже 1650 кг/м3) резко ухудшаетс  их седиментацион- на  устойчивость, снижаетс  прочность образующегос  камн  и, как следствие, ухудшаетс  плотность его контакта со стенками скважины.

Предлагаемый тампонажный материал представл ет собой продукт совместного помола тампонажного клинкера, гипса и отходов гидроотмойки бурого угл . Ввиду хорошей размалываемости отходов получаемый тампонажный материал характеризуетс  высокой удельной поверхностью-до 400 м/ кг и выше, что обеспечивает высокую седиментационную устойчивость цементных растворов и прочность цементного камн . Сравнительно низка  плотность отходов гидроотмойки бурого угл  обеспечивает получение облегченных тампонажных растворов с плотностью до 1400 кг/м3 и ниже. Наличие в добавке активного кремнезема позвол ет при достижении достаточных термодинамических условий резко повысить прочность тампонажного камн  за счет образовани  низкоосновных гидросиликатов кальци . Содержание в отходах значительного количества бурого угл , в состав которого вход т различные органические компоненты, приводит к гидрофобизации поверхности частиц цемента в процессе помола компонентов тампонажной смеси, что улучшает адгезию между цементным камнем и гидрофобными стенками скважины, снижает слеживаемость и комкование тампонажного материала, сохран ет его активность в процессе хранени .

Пример конкретного выполнени . В лабораторную, шаровую мельницу загружают компоненты тампонажного материала: тампонажный клинкер 2250 г, гипс 150 г, отход гидроотмойки угл  600 г(75:5:20 мае. ч.).

После 60 мин помола замер ют тонкость помола, врем  впитывани  капель воды.

1000 г приготовленного тампонажного материала затвор ют водой (700 г). Плотность полученного тампонажного раствора 1550 кг/м , растекаемость 24 см. Полученный тампонажный раствор заливают в фор- мы-балочки и цилиндры. Твердеет цемент при 22,75,100,120°С и давлении до 20 МПа.

0 Тапонажный раствор и камень испытывают на водоотделение, прочность на изгиб и определ ют давление гидропрорыва контакта цементный камень-глиниста  корка. Глинистую корку формируют путем циркул ции

5 нефтеэмульеионного бурового раствора, содержащего нефтепродукты в количестве до 20% от объема раствора. Подобным образом готов т тампонажный материал с различным содержанием отхода гидроотмойки

0 бурого угл  и опредл ют технологические параметры тампонажного раствора и камн , полученных на его основе (см. таблицу).

Как видно из таблицы, прочность тампонажного камн , полученного из предложен5 ных составов тампонажного материала, выше прочности облегченных цементов по ГОСТ 1581-85, тогда как тампонажных состав по протитопу не позвол ет получать облегченные тампонажные растворы необ0 ходимой прочности и седиментационной устойчивости . С увеличением содержани  в тампонажном материале отходов гидроотмойки бурого угл  улучшаетс  седиментаци- онна  устойчивость цементного раствора,

5 водоотстой снижаетс  с2,5 % (при содержании добавки 20 %) до 1 % (при содержании добавки 60%), а врем  впитывани  капель воды тампонажным материалом соответственно увеличиваетс  со 100 до 190 с, что

0 св зано с ростом гидрофобности в жущего. С увеличением в тампонажном материале количества отходов углеотмойки бурого угл  повышаетс  давление гидропрорыва контакта тампонажный камень - глиниста  кор5 ка, что свидетельствует об улучшении адгезии в данной системе. С увеличением содержани  в тампонажном материале отходов гидроотмойки бурого угл  свыше 60% прочность тампонажного камн  при нор0 мальной температуре не соответствует тре- бовани м ГОСТ 1581-85. Прочность тампонажного камн , полученного из состава (90:10), при повышенных температурах резко снижаетс , что обусловлено низким

5 содержанием в тампонажном материале активного кремнезема. Кроме того, при этом затрудн етс  получение облегченных седи- ментационно устойчивых цементных растворов , соответствующих требовани м ГОСТ 1581-85.

За базу сравнени  дл  подсчета экономической эффективности внедрени  предложенного технологического решени  прин т тампонажный материал по прототипу . Экономическа  эффективность использовани  описанного тампонажного материала про вл етс  в снижении затрат на капитальный ремонт, скважин, предупреждении межпластовых перетоков флюидов .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Тампонажный материал, содержащий цемент и кремнеземсодержащий компо0

   5

   нент, отличающийс  тем, что, с целью повышени  седиментационной устойчивости облегченного тампонажного раствора и повышени  прочности цементного камн  на его основе в интервале температур от 20 до 120°С при одновременном повышении плотности его контакта со стенками скважины , он в качестве кремнеземсодержащего компонента содержит отход гидроотмойки бурого угл  при следующем соотношении компонентов, мае. %:

   Цемент40-80

   Отход гидроотмойки

   бурого угл 20-60