SU732496A1 - Тампонажна смесь - Google Patents

Description

(54) ТАМПОНАЖНАЯ СМЕСЬ

1

Изобретение относитс  к производству тампонажных смесей повышенной плотности, в частности дл  цементировани  скважин при температурах до 200°С, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности .

Известна тампонажна  смесь на основе шлаков электротермофосфорного и алюмотермического производства ферротитана, содержаш.ее до 7 вес. % гипса 1. В сочетании с ферротитановым шлаком гипс образует расшир ющийс  компонент - эттрингит , который сразу же при затворении смеси водой обуславливает быстрое ее схатывание. В результате смесь быстро становитс  непрокатываемой , поэтому она не может быть применена дл  цементировани  скважин при температурах свыше 90°С.

Наиболее близкой к предлагаемой по составу и по технической сущности  вл етс  тампонажна  смесь, включающа  кислый доменный гранулированный щлак (45- 75 вес. %), фосфорный гранулированный шлак (20-45 вес. %), щелочной возбудитель твердени  (5-10 вес. %) 2.

Основным недостатком указанной смеси  вл етс  невозможность получить плотность

раствора выше 2 г/см. Кислые гранулированные шлаки имеют плотность 2,8-3 г/см, а фосфорные - 3-3,2 г/см., что при указанных соотношени х компонентов и при водосмесевом отношении, характерном дл  - шлаковых цементов - 0,35 позвол ет получить тампонажный раствор с плотностью не выше 2,0 г/см.

Эта смесь  вл етс  также недостаточно прочной в ранние сроки. Фосфорные шлаки в своем составе содержат до фосфорного 10 ангидрида Р sPs, который отрицательно вли ет на прочность цементного камн  в ранние сроки.

Кроме того, эта смесь в продуктах твердени  содержит низкоосновные гидросиликаты кальци  типа CSH(B), которые  вл 15 ютс  нестойкими в магнезиальных средах и против коррозии выщелачивани .

Целью изобретени   вл етс  тампонажна  смесь повышенной плотности и прочности на ранних стади х твердени  с высо20 кой коррозионной стойкостью в магнезиальных и сульфатных средах.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что смесь содержит шлаки производства ферротитана и рафинированного феррохрома при

следующих соотношени х компонентов, вес. %:

Шлак производства

ферротитана45,5-54,6

Шлак рафинированного

феррохрома36,4-45,5

11,елочной возбудитель6,0-9,0.

Тампонажна  смесь содержит в своем составе два шлака с высокими плотност ми:

.L llJill Л i° 4,64-11,7 1,8-3,67 0,37 - 0,87 66-77,5 0,46-1,35 11,9-27,45 Средний химический состав шлака рафинированного феррохрома следующий: 50-52 9-11 25-26 6-7 0,77-0,88 Шлак Производства ферротитана содержит 70% глинозема (AlgOs), который находитс  в шлаке в виде высокоактивного, обладающего в жущими свойствами двуалюмината кальци  СаО 2А1}|Оз и в незначительном количестве) в виде еще более активного моноалюмината кальци  СаО -А sP. Низкое содержание окиси кальци  (4,6411 ,7) и кремнезема (0,37-0,87) пополн етс  при добавлении шлака рафинированного феррохрома, который включает СаО 50- 52%, SiO2 25-26%. Наличие высокого содержани  глинозема в шлаке производства ферротитана и окиси кальци  и кремнезема в шлаке рафинированного феррохрома обеспечивает получение в жущего алюминатно-силикатного твердени . В шлаке рафинированного феррохрома содержание извести в два раза выше, чем кремнезема. Введение щелочного возбудител  - жидкого стекла,  вл ющегос  также кремнеземсодержащей добавкой, способствует св зыванию избыточной извести и созданию условий дл  образовани  низкоосновных тоберморитоподобных гидросиликатов кальци , устойчивых в щироком интервале температур (20-200°С). Введение щ,елочного возбудител , например жидкого стекла, способствует также активации щлака. Активаци  в жущих свойств происходит в результате того, что щелочь NaOH, содержаща с  в растворе жидкого стекла (Na + НгО - NaOH-i+ SiOa-nH20) хорошо растворима и дисшлак производства ферротитана 3,5- 3,7 г/см, шлак рафинированного феррохрома 3,0-3,2 г/см, которые при водосмесевом отношении 0,225-0,25 при растекаемости 16-18 обеспечивают получение раствора с плотностью 2,15-2,3 г/см.

Шлак производства ферротитана имеет следуюш,ий химический состав: социирует на ОНионы. Гидроксильные ионы ОН, образующиес  в больщом количестве , разрушают полимерную структуру кремнезема в щлаке по реакции с разрывом прочной св зи (Si - О - Sj) - Si - О - Si - О - ... -f ОН% - Si -ОН + Si -ОН ч- ..., Б результате чего кремнезем SiO 2 переходит в хорошо растворимую форму, что способствует увеличению реакционной способности шлака и более быстрому протеканию реакции взаимодействи  кальци  с растворимым кремнеземом с образованием гидросиликатов кальци  - носителей прочности цементного камн . Аналогичным образом ион (ОН) способствует разрыву св зей в полимере глинозема , вход щего в состав шлака производства ферротитана, и увеличивает его реакционную способность, ускор   реакцию получени  продуктов твердени  гидрогранатного типа.. Кроме ГОТО, сочетание шлака производства ферротитана со щелочным возбудителем обуславливает образование гидрата окиси, алюмини  А1(ОН). Последний представл ет собой гелеобразную массу, склеивающую продукты твердени . В процессе твердени  эта масса переходит в плотный кристаллический сросток. Быстрый набор прочности, характерный дл  глиноземсодержащих в жущих, и присутствие значительного количества в цементном камне гел  глинозема обеспечивает камню высокую водонепроницаемость и прочность . Такие цементы отличаютс  высокой коррозионной стойкостью. Дл  получени  тампонажной смеси провер лись конкретные составы смеси при следующих соотношени х компонентов, вход щих в ее состав (вес. %):

Исходные шлаки смешивались в сухом виде, после чего полученна  смесь затвор лась водой, в которую добавл лось жидкое стекло.

Claims (2)

1. В таблице представлены данные по прочОсновные технологические свойства тампонажной смеси Предлагаема  тампонажна  смесь - бесклинкерна . Она образует плотный непроницаемый камень, стойкий в магнезиальных и сульфатных средах, и предназначена дл  применени  в широком интервале температур (от нормальных до 200°С). Кроме того, эта смесь ут желенна  (2,25-2,3 г/см ), она может быть успешно применена при цементировании скважин с аномально высоким пластовым давлением. Наличие в качестве ш,елочного возбудител  жидкого стекла способствует повышению также ее реологических свойств. Тампонажна  смесь недорога - стоимость 1 т цемента составл ет 26 руб, а 1 т смеси - 13 руб. Экономи  на одной скважине составл ет около 4 тыс. руб. Формула изобретени  Тампонажна  смесь повышенной плотности на основе шлаков и шелочного возност м смеси при нормальных и автоклавных услови х твердени , данные сочетани  позвол ют получить ут желенное в жущее при достаточно высоких прочностных показател х . будител  твердени  отличающа с  тем, что, с целью повышени  плотности, коррозионной стойкости и прочности на ранних стади х твердени , она содержит в качестве шлаков шлаки производства ферротитана и рафинированного феррохрома при следуюших соотношени х ингредиентов (вес. %): Шлак производства ферротитана45,5-54,6 рафинированного феррохрома36,4-45,5 Щелочной возбудитель твердени 6,0-9,0. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 455927, кл. С 04 В 7/14, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 389046, кл. С 04 В 7/14, 1973 (прототип).