Обважнений тампонажний матеріал

Изобретение относится к глубокому бурению, в частности, к коррозионно-устойчивым составам, для цементирования скважин в термическом интервале 75-200°С с аномально высоким пластовым давлением, повышающим герметичность заколонного пространства. Известны утяжеленные тампонажные шлаковые цементы УШЦ, включающие доменный гранулированный шлак, утяжеляющие добавки и тампонажный портландцемент для горячих скважин [Данюшевский В. С., Алиев Р. М., Толстых И. Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. М. Недра, 1987, с. 126130]. Однако он не стабилен, дает усадку. Кроме того, на производство таких составов тратится большое количество электроэнергии. Состав, выбранный за прототип (Каримов М. X., Хакаев Б. Н., Запорожец Л. С. и др. Тампонажные смеси для скважин с аномальными пластовыми давлениями. М., Недра, 1977, с. 101], содержит, мас.%: Однако известный тампонажный материал менее термостойкий. Он не расширяется, имеет меньшую стабильность, не достаточно испытан в хемогенной среде и как показали исследования камень из такого тампонажного материала подвержен сульфат- и хлормагниевой коррозии. Задачей изобретения является повышение термостойкости при одновременном расширении тампонажного камня для крепления скважин с аномально высоким пластовым давлением в термическом интервале 75-200°С. Поставленная задача достигается тем, что утяжеленный тампонажний материал содержит вяжущее пылевидную сланцевую золу, активную алюмосиликатную добавку - кислую золу-уноса электростанций, утяжеляющую минеральную добавку - сульфат бария и пластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.%: Для достижения стабильности, повышения плотности и коррозионной устойчивости в хемогенных отложениях он затворяется на насыщенном растворе КСІ. Ионы калия являются активными ингибиторами, и вследствие небольших размеров внедряются в кристаллическую решетку цементных частиц и упрочняют ее, изменяя физико-химические свойства. Использование комплексного вяжущего, состоящего из сланцевой и кислой зол-уноса в сочетании с сульфатом бария и пластификатором позволяет получить утяжеленный тампонажный материал и в отличие от прототипа повысить термостойкость при одновременном расширении тампонажного камня. При затворении предложенного утяжеленного материала на насыщенном растворе КСІ в отличие от прототипа достигается большая стабильность, более высокая плотность и коррозионная устойчивость утяжеленного материала в хемогенных, отложениях. При твердении тампонажного раствора с термобарических условиях скважин при температуре выше 150°С сульфат бария, участвует в формировании структуры камня способствует набору прочностных свойств, образуя с гидроалюминатами и силикатами кальция комплексные соединения. Технология приготовления нового тампонажного материала не отличается от общепринятой. Новый тампонажный материал был опробован в лабораторных условиях. Его готовили на пресной воде и насыщенном растворе хлорида калия. Вместе с водой затворения вводили 0,1-0,5% пластификатора С-3 (от общей массы тампонажного материала). За базу сравнения принимали состав по прототипу. Замеряли технологические параметры раствора (плотность, растекаемость, водоотдачу, седиментационный отстой) и камня (расширение, прочность при сжатии и изгибе, коэффициент коррозионной стойкости). Пример 1. Берут 103,5 г (23,0 мас.% от общей массы вяжущего) пресной воды. В воде, помешивая растворяют 0,45 г (0,1 мас.%) порошкообразного С-3. Затем в жидкость затворения вводят заранее перемешанный сухой компонент вяжущего, состоящий из: 69,30 г (15,4 мас.%) пылевидной золы Прибалтийских сланцев, 69,30 г (15,4 мас.%) кислой золы-уноса Кураховской ГРЭС, 207,45 г (46,1 мас.%) сульфата бария и тщательно смешивают. Полученный тампонажный материал имеет: r = 2110 кг/см3, растекаемость - 0,19 м, водоотдачу - 92 см3/30 мин, седиментационный отстой - 6%, расширение - 0,60%, прочность при изгибе и сжатии при t=160°C и Р=60 МПа через 48 час - 3,90/7,70 МПа, коэффициенты коррозионной стойкости камня через 6 месяцев выдержки в 5% растворах MgCl2 и MgSO4 - 0,95/0.97. Пример 2. Берут - 98,10 (21,8 мас.%) насыщенного раствора КСІ. В растворе, помешивая, растворяют 1,35 г (0.3 мас.%) С-3. Затем в жидкость затворения вводят заранее перемешанный сухой компонент вяжущего, состоящий из: 70,20 г (15,6 мас.%) пылевидной золы Прибалтийских сланцев, 70,20 г (15,6 мас.%) кислой золы-уноса Кураховской ГРЭС, 210,15 г(46,7 мас.%) сульфата бария и тщательно смешивают. Полученный тампонажный материал имеет: r=2210 кг/м3, растекаемость - 0.19 м, водоотдачу - 33 м3/30 мин. седиментационный отстой - 11%, расширение - 0,45%, прочность при изгибе и сжатии при t=200°C и Р=100 МПа через 48 час – 4,40/8,60 МПа, коэффициенты коррозионной стойкости камня через 6 месяцев выдержки в 5% растворах MgCl2 и MgSO4 - 0,97/0,99. Пример 3. Берут 111,60г (24,8мас.%) пресной воды. В воде, помешивая, растворяют 0,45 г (0,1 мас.%) С3. Затем в жидкость затворения вводят заранее перемешанный сухой компонент вяжущего, состоящий из: 101,25 г (22,5 мас.%) пылевидной золы Прибалтийских сланцев, 101,25 г (22,5 мас.%) кислой золы-уноса Кураховской ГРЭС, 135,45 г (30,1 мас.%) сульфата бария и тщательно смешивают. Полученный тампонажный материал имеет: r =1960 кг/м3, растекаемость - 0,19, водоотдачу - 90 см3/30 мин, седиментационный отстой 5%, расширение - 0,90%, прочность при изгибе и сжатии при t=160°C и Р=60 МПа через 48 час - 2,50/4.80 МПа, коэффициент коррозионной стойкости камня через 6 месяцев выдержки в 5% растворах MgCI, и MgSO4 0,92/0,96. Пример 4. Берут 99,0 г (22,0 мас.%) пресной воды. В воде, помешивая, растворяют 1,80 г (0,4 мас. %) С-3, Затем в жидкость затворения вводят заранее перемешанный сухой компонент вяжущего, состоящий из: 104,85 г (23,3 мас.%) пылевидной золы Прибалтийских сланцев, 104,85 г (23,3 мас.%) кислой золы-уноса Кураховской ГРЭС, 31,0 г (31,0 мас.%) сульфата бария и тщательно смешивают. Полученный тампонажный материал имеет: r=1970 кг/м3, растекаемость - 0,18 м, водоотдачу - 47см3/30 мин, седиментационный отстой 2%, расширение - 0,80%, прочность при изгибе и сжатии при t=200°C и Р=100 МПа через 48 час - 6,0/11,90 МПа, коэффициент коррозионной стойкости камня через 6 месяцев выдержки в 5% растворах МgСІ 2 и MgSO4 - 0,91 /0,97. Остальные данные лабораторных исследований тампонажного материала приведены в табл. 1 и 2. Компоненты взяты в весовых процентах от общей массы тампонажного материала. Сроки схватывания раствора при необходимости, легко регулируются стандартными замедлителями НТФ (нитрилотриметилфосфоновая кислота), СВК (синтетическая винная кислота), фурфорол и др. Тампонажный материал позволяет получать растворы плотностью 1960-2210 кг/м3 с высокими прочностными показателями, коррозионной устойчивостью и расширением камня. Как видно из табл. 1 и 2, величины технологических характеристик: термостойкость, коррозионная устойчивость в хлормагниевой и сульфатной среде, седиментационный отстой и водоотдача превосходят те же величины в известного состава. По сравнению с известным составом предложенный тампонажный материал имеет более широкий диапазон плотностей, расширяется при твердении. Он более дешевый, так как вместо портландцемента используются пылевидные золы электростанций, а вместо утяжелителя сидеритовой руды, на размой которой затрачивается большое количество энергии - сульфат бария (концентрат производства обогатительных фабрик цветной металлургии). Кроме того, применение золыуноса электростанций позволяет утилизировать многотоннажные отходы энергетического комплекса.