Розширювальний тампонажний склад

1. Розширювальний тампонажний склад, що включає мінеральне в'яжуче, розширювальну мінеральну добавку і воду, який відрізняється тим, що він вміщує в якості розширювальної мінеральної добавки порошок доломітовий для шахтного будівництва при наступному співвідношенні компонентів, мас.долей,%: мінеральне в'яжуче, 2. Розширювальний тампонажний склад по п. 1, який відрізняється тим, що він містить кислу золу-виносу при наступному співвідношенні компонетів, мас.долей %: мінеральне в'яжуче, наприклад, портландцемент 30-60 порошок доломітовий для шахтного будівництва 30-60 кисла зола-виносу, наприклад, Курахівської ДРЕС 10-40 вода 52-55 Винахід відноситься до галузі буріння нафтових і газових свердловин, зокрема, до розширювальних тампонажних складів для цементування обсадних колон при температурах 50-150°С. Із аналізу існуючого рівня техніки в даній галузі відомий тампонажний розчин на основі цементу, розширювальної добавки, хроматного шлаку і води (ас. СРСР № 352885, кл. Е 21 В 33/138). Але такий розчин придатний дг.я примінення при температурах більших 120°С, і величина його розширення невелика. Із описаних в літературі тампонажних складів, найбільш близьким по технічній суті досягаемому результату до завляємого складу є тампонажний розчин, який вміщує в якості розширювальної добавки при температурі 75-100°С летючу золу горючих сланців при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас.%: мінеральне в'яжуче, наприклад, цемент для "гарячих" свердловин 17,8-53,6 летюча зола горючих сланців 12,5-50,0 вода решта (ас. СРСР № 730952, кл. Е 21 В 33/138). Недоліком такого розчину являється низька термостійкість. Як показують проведені дослідження, вже при 100°С такий цементний камінь втрачає свою початкову міцність при великих термінах зберігання. В процесі згоряння сланців фракційний ск лад золи поставщиком не контролюється, зола з фільтрів і циклонів відбирається в одні й ті ж резервуари, тому часто попадаються партії з великим вмістом циклонної золи. Такі тампонажні розчини при температурах 90~100°С дуже важко сповільнити. Крім того високий коефіцієнт розширення (до 11,6%) може нарушити цілісність обсадної колони Як показують дослідження (Каримов Н X., Обоснование необходимости расширения тампонажных цементов. - Бурение, 1983, Ne 7, с. 15-16) коефіцієнт розширення 1,95% достатній для зминання глиняної корки. Задачею винаходу є створення розширювального тампонажного складу з широким температурним діапазоном примінення (50-150°С). Поставлена задача досягається тим, що розширювальний тампонажний склад вміщує мінеральне в'яжуче, наприклад, портландцемент та розширювальну мінеральну добавку-порошок доломітовий для шахтного будівництва при наступному співвідношенні компонентів, масдолей,%: мінеральне в'яжуче, наприклад, портландцемент 30-70 порошок доломітовий для шахтного будівництва 30-70 вода 50-57 Для розширення термічного діапазону примінення, розширювальний тампонажний склад до наприклад, портландцемент порошок доломітовий для шахтного будівництва вода 30-70 30-70 50-57 * ІП со 35477 датково вміщує кислу золу-виносу при наступному співвідношенні КОМПОНРТІВ мас долей % мінеральне в'яжуче, наприклад портландцемент 30-60 порошок доломітовий для шахтного будівництва 30-60 кисла зола виносу наприклад, Курахівської flPFC 10-40 вода 52~Ь5 Порошок доломітовий для шахтного будівництва (ПДШ) являє собою порошкоподібний матеріал від сіро-зеленого до коричневого кольору з густиною 2700-2850 кг/м^ і питомою поверхнею 260-290 мг/кг Його ХІМІЧНИЙ склад мас долей % СаО - 36,0-40,3, МдО - 19,О-?3,3, РеоОз - 1.5-2,5, А!2Оз - ДО 10, S«O2 - ДО 2,0, SO 3 - до 0,5 П П П 25,5-35,0 Гранулометричний склад фракцій по ситовому аналізу, % 1 мм - 0,5, 0,5 мм - 0,5. 0 25 мм 3,9, 0,1 мм - 87,5 0 08 мм - 7,6 Кисла зола-винос, наприклад, Курахівської ДРЕС являє собою порошок темно-сіруватого кольору з густиною 1980-2000 кг/м3, питомою поверхнею 380-420 мг/кг ХІМІЧНИЙ склад золи, мас долей % БЮг 52,0-54,0. АЬОз - 15,0-24,0, Fe 2 O 3 - 17,0-23,0, СаО - 2,2-2,8 МдО - 2,0-3,0, К 2 О + Na2O - 1,73,4 П П П - 3,4-3,7 Використання в якості розширювальної мінеральної добавки порошку доломітового для шахтного будівництва що входить до складу в'яжучого, дозволяє по зрівнянню з прототипом, одержати більш термостійкий розширювальний тампонажний склад, терміни прокачуваності якого легко регулюються стандартними сповільнювачами Такий тампонажний склад має коефіцієнт розширення до 2% Температурний інтервал його застосування 50-150°С Механізм розширювання, в запропонованого складу, на відміну від прототипу, реалізується за рахунок утворення гідроксидів кальцію > магнію, які мають значно більший об'єм від початкових оксидів кальцію та магнію В прототипі переважають утворення високоосновного пдросилікату кальцію Таким чином, запропоноване рішення відповідає критерію технічного рівня і новизни Новий розширювальний тампонажний слад був випробуваний в лабораторних умовах в термічному інтервалі 50-150°С За базу для порівняння прийнято тампонажний розчин по прототипу Визначались параметри тампонажного розчину і затвердтшого каменю Приклади здійснення Приклад 1 Беруть 200,0 г (30%) портландцементу ПТЦ-100 » 466 7 г (70%) порошку доломітового для шахтного будівництва і ретельно перемішують Потім одержаний тампонажний матеріал замішують з технічною водою при в/с 0,50 (добавляють 333,3 г води) і перемішують до одержання однорідного розчину Параметри такого розчину відповідають існуючим стандартам його терміни прокачування легко регулюються стандартними сповільнювачами Величина розширення в процесі тужавіння при t = 50°С і Р = 0,1 МПа - 0,20%, при t s 75°С і Р = ЗО МПа - 0,80%, при t = 100°С і Р = 40 МПа - 2,0% Затвердівший камінь має МІЦНІСТЬ при здавлюванні через 2 доби при І я 50°С і Р s 0,1 МПа - 5,0 МПа, при t = 75°С і Р = ЗО МПа - 9,0 МПа, при t = 100°С і Р = 40 МПа - 9,6 МПа, через 28 діб при t = 75°С і Р s 30 МПа - 9,1 МПа, при t • =100°С і Р = 40 МПа - 9,6 МПа Приклад 2 Беруть 445.9 г (70%) портландцементу ПТЦ-100 і 191 1 г (30%) порошку доломітового для шахтного будівництва і ретельно перемішують Потім одержаний тампонажний матеріал замішують з технічною водою при в/с 0 57 (добавляють 363,0 г води) і перемішують до одержання однорідного розчину Параметри такого розчину відповідають існуючим стандартам, його терміни прокачування легко регулюються стандартними сповільнювачами Величина розширення в процесі тужавіння при t = 50°С і Р = 0,1 МПа - 0,10%, при t = 75°С і Р = ЗО МПа - 0 25%, при t = 100°С і Р = =40 МПа - 0 45% Затвердюший камінь має МІЦНІСТЬ при здавлюванні через 2 доби при t = 50°С і Р * 0 1 МПа - 5 5 МПа при t = 75°С і Р = 30 МПа 11,5 МПа при t - 100°С » Р = 40 МПа - 12,5 МПа, через 28 діб при t = 75°С і Р = ЗО МПа - 11,9 МПа, при t = 100°С і Р = 40 МПа - 12,8 МПа Приклад 3. Беруть 193,5 г (30%) портландцементу ПТЦ-100 і 193,5 г (30%) порошку доломітовою для шахтного будівництва і 258 2 г (40%) кислої золи-виносу Курахівської ДРЄС та ретельно перемішують Потім одержаний тампонажний матеріал замішують з технічною водою при в/с 0,55 (добавляють 354 8 г води) і перемішують до одержання однорідного розчину Параметри такого розчину відповідають існуючим стандартам, його терміни прокачування легко регулюються стандартними сповільнювачами Величина розширення в процесі тужавіння при t = 75°С і Р = ЗО МПа - 0,10%, при t = 100°С і Р = 40 МПа - 0 20% при t = 150°С « Р = 60 МПа - 0 22% Затвердівший камінь має МІЦНІСТЬ при здавлюванні через 2 доби при t ~ 75°С і Р - ЗО МПа - 8 0 МПа, при \ - 100°С і Р = 40 МПа 8,5 МПа, при t = 150°С і Р = 60 МПа - 9,2 МПа, че» рез 28 діб при t = 75°С І Р = 30 МПа - 10.2 МПа, при t = 100°С « Р = 40 МПа - 9 7 МПа, при t = 150°С і Р = 60 МПа - 10,2 МПа Інші дані лабораторних досліджень розширювального тампонажного складу приведені в табл 1 Компоненти взяті в вагових відсотках від загальної маси тампонажного складу З таблиці 1 видно що досліджуваний розширювальний тампонажний склад має високу термостійкість та високі показники МІЦНОСТІ Оптимальний вміст портландцементу від ЗО до 70 мас долей %, порошку доломітового для шахтного будівництва від ЗО до 70 мас долей %, кислої золи-виносу від 10 до 40 мас долей % і при подальшому збільшенні або зменшенні вмісту цих компонентів параметри затвердівшого каменю (коефіфієнт розширення МІЦНІСТЬ, термостійкість) погіршуються Таким чином запропоноване технічне рішення в порівнянні з прототипом, дозволяє одержати розширювальний тампонажний склад з високою термостійкістю (до 150°С) та технолопчно збалансованим коефіцієнтом розширення, його терміни прокачування легко регулюються стандартними сповільнювачами, наприклад, НТФК (нітрилотриметилфосфонова кислота) Такі тампонажні розчини мають технологічні параметри, що відповідають існуючим стандартам, 35477 а затвердівший камінь має високі показники міцності. Вказані переваги дозволяють застосовувати запропонований тампонажний склад для цементування глибоких нафтових І газових свердловин, що відповідає критерію промислове примінення. Вміст компонентів тампонажного складу, мас. долей % Лету- Кисла ПЦТ- пдш ча зо- зола 100 ла го- виносу рючих сланців ДРЕС 25 50 Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР № 352885, ил. Е 21 В 33/138, 1970. 2. Авторське свідоцтво СРСР Ne 730952, кл. Є 21 В 33/138,1975 (прототип) Розширення, % МІЦНІСТЬ при здавлюванні В/С 50 в С, О.ІМПа 75°С, ЗОМПа 100°С, 40МПа 150°С, бОМПа МПа 50°С. 0,1 МПа 2 доби 75°С, ЗОМПа 2 доби 28 діб 100#С, 40МПа 2 доби 28 Діб 2 доби 28 діб 9,6/12,5 9,8/8,8 150'С, бОМПа 50* 0,47 9,0 11,6 5,4/12,0 10,6/6,6 25 75 0,50 0,21 0,90 2,50 4,5 9,0/8,9 9,6/8,9 7,4/0 30 70 0,50 0,20 0,80 2,00 5.0 9.0/9,1 9,679,6 50 50 0,55 0,15 0,62 1,00 5,3 9,3/10,0 10,0/10.1 70 ЗО 0,57 0,10 0,25 0,45 5,5 11,5/11,9 12,5/12,8 75 25 0,57 0 0 0 5,5 11,5/12,1 12,5/12/8 ЗО 60 10 0,52 0,70 0,65 0,70 8,5/9,6 9.0/9.2 9,5/9,5 9,8/9,8 75* 0,48 3,6 4,8 60 ЗО 0,52 0,21 0,25 0,25 8,7/12,1 9,5/9,8 ЗО 10 ЗО 40 0.55 0,10 0,20 0,22 8,0/10,2 8,5/9,7 9,2/10,2 ЗО 25 45 0,55 0 0 0 7,0/9,6 8,0/9,2 8,7/9,6 * Цемент для "гдрячих'свердловин Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03 І