Полегшений тампонажний матеріал

Реферат: Полегшений тампонажний матеріал містить мінеральне в'яжуче та полегшувальну мінеральну домішку. Як полегшувальна мінеральна домішка використовується спучений перлітовий пісок, наприклад, марки М-100. UA 73377 U (54) ПОЛЕГШЕНИЙ ТАМПОНАЖНИЙ МАТЕРІАЛ UA 73377 U UA 73377 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області буріння нафтових і газових свердловин і може бути використана для кріплення пластів, схильних до поглинань та гідророзривів. З аналізу існуючого рівня техніки в даній галузі відомо, що для зниження густини тампонажних розчинів використовуються різні речовини (діатомітова земля, пуцолан, перліт, природні карбонатні матеріали, шлаки, золи та ін.). Але ці добавки не дають можливості знизити 3 густину тампонажного розчину нижче ніж 1400 кг/м [1]. Із відомих у літературі полегшених тампонажних матеріалів найбільш близькою за технічною суттю та результатом, що досягається, до запропонованого полегшеного тампонажного матеріалу є полегшена тампонажна суміш на основі мінерального в'яжучого, як яке використовується тампонажний цемент, котрий як полегшувальну мінеральну домішку вміщує пінопластову крихту з розміром фракцій 1,5-2,0 мм при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: пінопластова крихта 2-3 тампонажний цемент решта. Ця суміш прийнята нами за прототип [2]. Недоліком такої суміші є відносно висока нижня границя густини, погана прокачуваність, седиментаційна нестабільність та низька міцність затверділого каменю. Задачею корисної моделі є створення полегшеного тампонажного матеріалу з низькою густиною, високою стабільністю і доброю прокачуваністю тампонажного розчину та підвищення міцності затверділого каменю. Ця задача вирішується наступним чином: у полегшеному тампонажному матеріалі, який містить мінеральне в'яжуче та полегшувальну мінеральну домішку, згідно з корисною моделлю, як полегшувальна мінеральна домішка використовується спучений перлітовий пісок, наприклад, марки М-100, при наступному співвідношенні компонентів, мас. часток %: мінеральне в'яжуче 88-95 спучений перлітовий пісок 5-12. Спучений перлітовий пісок виготовляється з гірської вулканічної породи згідно з ТУ У 3 00294349-049-98 марок М-75 і М-100. Він має густину від 50 до 250 кг/см і пористість 80-90 %. Використання як полегшувальної мінеральної домішки спученого перлітового піску дозволяє порівняно з прототипом знизити нижню межу густини, підвищити стабільність і покращити прокачуваність тампонажного розчину на основі полегшеного тампонажного матеріалу та підвищити міцність затверділого каменю. Таким чином, запропоноване рішення відповідає критерію технічного рівня і новизни. Новий полегшений тампонажний матеріал був випробуваний у лабораторних умовах в термічному інтервалі 22-75 °C. За базу порівняння приймали полегшену тампонажну суміш за прототипом. На основі полегшеного тампонажного матеріалу готувались тампонажні розчини та визначались параметри розчину і каменю (густина, розтічність, водовідділення, механічна міцність). Як мінеральне в'яжуче брали тампонажний портландцемент ПЦТ-50 і ПЦТ-100. Приклади здійснення. Приклад 1 Беруть 570 г (95 %) тампонажного портландцементу ПЦТ-50 і 30 г (5 %) спученого перлітового піску марки М-100 та ретельно перемішують. Потім одержаний тампонажний матеріал замішують із технічною водою при В/С = 0,67 (добавляють 402,0 мл води) та перемішують до одержання однорідного розчину. Одержаний розчин має розтічність 0,190 м, 3 густину 1440 кг/м , водовідділення 0, розчин стабільний. Затверділий камінь при температурі 22 °C через 2 доби має міцність при згинанні 1,0 МПа, при здавлюванні - 1,9 МПа; при використанні портландцементу ПЦТ-100 затверділий камінь при температурі 60 °C через 2 доби має міцність при згинанні 4,5 МПа, при здавлюванні - 9,0 МПа. Приклад 2 Беруть 549,0 г (91,5 %) тампонажного портландцементу ПЦТ-50 і 51,0 г (8,5 %) спученого перлітового піску марки М-100 та ретельно перемішують. Потім одержаний тампонажний матеріал змішують із технічною водою при В/С = 0,80 (добавляють 480,0 мл води) та перемішують до одержання однорідного розчину. Одержаний розчин має розтічність 0,180 м, 3 густину 1270 кг/м , водовідділення 1,2 мл, розчин стабільний. Затверділий камінь при температурі 22 °C через 2 доби має міцність при згинанні 0,9 МПа, при здавлюванні - 1,8 МПа; при використанні портландцементу ПЦТ-100 затверділий камінь при температурі 60 °C через 2 доби має міцність при згинанні 4,0 МПа, при здавлюванні - 8,5 МПа. Приклад 3 1 UA 73377 U 5 10 Беруть 528 г (88 %) тампонажного портландцементу ПЦТ-50 і 72,0 г (12 %) спученого перлітового піску марки М-100 таретельно перемішують. Потім одержаний тампонажний матеріал змішують із технічною водою при В/С = 0,92 (добавляють 552,0 мл води) та перемішують до одержання однорідного розчину. Одержаний розчин має розтічність 0,180 м, 3 густину 1160 кг/м , водовідділення 3,0 мл, розчин стабільний. Затверділий камінь при температурі 22 °C через 2 доби має міцність при згинанні 0,6 МПа, при здавлюванні - 1,2 МПа; при використанні портландцементу ПЦТ-100 затверділий камінь при температурі 60 °C через 2 доби має міцність при згинанні 2,5 МПа, при здавлюванні - 6,0 МПа. Інші дані лабораторних досліджень полегшеного тампонажного матеріалу приведені в таблиці. Компоненти взяті у вагових відсотках від загальної маси тампонажного матеріалу. Таблиця Технологічні властивості тампонажних розчинів і затверділого каменю на основі полегшеного тампонажного матеріалу Склад тампонажного матеріалу мінеральне в'яжучотампонажний цемент 98 97 96,0 95,0 93,0 91,5 90,0 88,0 87,0 15 20 25 30 спучений перлітопінопласвий пісок това крихта марки М100 2 3 4,0 5,0 7,0 8,5 10,0 12,0 13,0 В/С Розтічність, Густина, 3 м кг/м Водовідділення, мл Міцність згинання/здавлювання, МПа 2 доби 22 °C 0,50 0,55 0,63 0,67 0,75 0,80 0,85 0,92 0,95 0,14* 0,11* 0,190 0,190 0,195 0,180 0,180 0,180 0,180 1450* 1320* 1500 1440 1320 1270 1210 1160 1135 17 15 0 0 0 1,2 2,5 3,0 4,0 60 °C 0,3/0,5* 1,1/2,2* 0,1/0,3* 0,7/1,4* 1,2/2,5 1,0/1,9 2,3/4,6 1,0/1,9 1,9/3,8 0,9/1,8 1,6/3,3 0,8/1,7 1,4/2,8 0,6/1,2 1,2/2,2 0,3/0,6 Приведені дані додаткових досліджень параметрів полегшеної тампонажної суміші за прототипом проведені в ПолтНТУ. Із таблиці видно, що досліджуваний полегшений тампонажний матеріал має низьку густину, високу стабільність і прокачуваність, а затверділий камінь - високі показники міцності. Оптимальний уміст спученого перлітового піску від 5 до 12 мас. часток %. При подальшому збільшенні вмісту спученого перлітового піску міцність каменю погіршується, при зменшенні вмісту спученого перлітового піску збільшується густина тампонажного розчину. Таким чином, запропоноване технічне рішення порівняно з прототипом дозволяє знизити нижню межу густини, підвищити стабільність і покращити прокачуваність тампонажного розчину на основі полегшеного тампонажного матеріалу та підвищити міцність затверділого каменю. Указані переваги дозволяють застосовувати такий полегшений тампонажний матеріал для цементування пластів, схильних до поглинань і гідророзривів та цементування нафтових і газових свердловин у зонах з АНПТ, що відповідає критерію "промислове застосування". Джерела інформації: 1. Данюшевский B. C., Толстых И. Ф., Мильштейн В. М. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1973. 2. Авторське свідоцтво СРСР № 956754, кл. Е21В 33/138, 1980. 2 UA 73377 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Полегшений тампонажний матеріал, що містить мінеральне в'яжуче та полегшувальну мінеральну домішку, який відрізняється тим, що як полегшувальна мінеральна домішка використовується спучений перлітовий пісок, наприклад, марки М-100, при наступному співвідношенні компонентів, мас. часток %: мінеральне в'яжуче 88-95 спучений перлітовий пісок 5-12. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3