Тампонажный материал. Данюшевский цемент


Исследование тампонажного цемента с высокой коррозионной стойкостью для любых агрессивных сред, страница 14

Карбонатный цемент

Была установлена высокая стойкость в пластовых водах кислотнорастворимого карбонатного цемента, содержащего 40-50% измельченного карбоната кальция. Этот цемент применяется в тех случаях, когда нужно поставить временного моста или удалить часть цементного стакана. При обработке соляной кислоты этот цемент быстро растворяется.

Песчанистый портландцемент

Была установлена более высокая стойкость в пластовых водах портландцемента с добавкой кварцевого песка в количестве до 30%. Образцы из песчанистого цемента при хранении на забое скважины показали лучшую стойкость, чем образцы обычного цемента.

 Добавки песка оказались весьма эффективными при повышении температуры до 750С. Помимо повышения стойкости, добавки песка несколько уменьшают начальную прочность и замедляют схватывание.

Магнезиальный цемент

Высокой стойкостью в контакте с кристаллическими слоями магния обладает магнезиальный цемент. Он представляет собой каустический магнезит или каустический доломит, затворенный концентрированными растворами хлористого магния или некоторых других солей.

Для получения каустического магнезита или доломит обладают при температурах 700-8000С, продукт обжига измельчают до дисперсности порошка.

Магнезиальный цемент представляет собой воздушное вяжущее вещество; образуемый искусственный камень неводостоек, однако в контакте с содержащими магний солевыми породами и при отсутствии пластовых вод он обладает значительно большей стойкостью, чем другие минеральные цементы.

Шлакопортландцемент.

Шлакопортландцемент обладает большей стойкостью против действия некоторых агрессивных сред, чем обычный портландцемент. В связи с этим в последние годы принимаются попытки повысить коррозионную стойкость тампонажных цементов добавкой к ним шлаков. Особенно заметно повышение стойкости в девонской пластовой воде, содержащей повышенное количество магния.

При твердении в условиях «холодных» скважин тампонажный цемент, содержащий значительную добавку шлака, показывает низкую раннюю прочность. Твердение может быть значительно ускоренно добавкой небольшого количества (1-2% от массы цемента) хлорида кальция. С повышением температуры твердения шлакопортландцемента значительно ускоряется.

При температуре, соответствующей «холодным» скважинам, рекомендуется вводить в смесь 40% шлака (не более).

При температуре 70-750С содержание шлака может быть увеличено до 60-70%. При более высоких температурах (до 1250С) хорошие результаты дает введение в шлакопортландцемент кварцевого песка.

Заключение

Актуальной задачей развития техники и технологии крепления нефтяных и газовых скважин является получение тампонажных цементов с повышением коррозионной стойкостью тампонажного камня.

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что введение различных комплексных реагентов в портландцементный клинкер увеличивает коррозионную стойкость тампонажного камня при различных видах коррозии.

Дальнейшее проведение научно-исследовательских работ делает целесообразным в теоретическом и практическом плане изучения характера взаимодействия пластовых коррозионных сред на цементный камень, и служит стимулом для создания оптимального тампонажного цемента с высокой коррозионной стойкостью для любых агрессивных сред.

Список литературы:

1.  Данюшевский В.С. «Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов». М. Недра – 178

2.  «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море» выпыск 9. М. 1992г стр. 32-36

3.  «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море» выпыск 3. М. 2000г стр. 34-35

4.  «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море» выпыск 12. М. 2002г стр. 18-21

5.  «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море» выпыск 5-6. М. 1992г стр. 29-32

6.   «Бурение» выпуск 11, М. 1993г. с 18-21

vunivere.ru

Тампонажный цемент

 

Сущность изобретения1 та.мпонажный цемент содержит, % портландцементный клинкер 80-90, гипс 3,0-5,0, минеральную добавку 5,0-15,0. Параметры клинкера: симодуль 3,0-3,5, глиноземный модуль 5,0-7,0. коэффициент насыщения 0,88-0,92 Компоненты размалывают в шаровой мельнице до удельной поверхности 2800-3000 см2/г. Тампонажные растворы готовят с водоцементным фактором 0,5. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИ IECKMX

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4872051/03 (22) 27.07,90 (46) 30.07,92. Бюл, М 28 (71) Среднеазиатский научно-исследовательский государственный и проектный институт природного газа (72) В,С. Екшибаров и Т,P. Хасанов (56) Данюшевский 8,С. Проектирование оптимальных составов темпонажных цементов. М,; Недра, 1978, с.258.

Булатов А.И„Данюшевский В,С. Тампонажные материалы. М„Недра, 1987, с.146, Изобретение относится к цементированию скважин и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известен расширяющийся тампонажный цемент, получаемый путем смешения молотой негашеной извести с портландцементом.

Недостаток такого расширяющегося тампонажного цемента — трудность его практического применения.

Наиболее близким к изобретению является тампонажный цемент, содержащий портландцементный клинкер, минеральную добавку и гипс.

Однако известный тампонажный цемент характеризуется низкой величиной эффективного расширения при низких температурах(до 50 С), Цель изобретения — улучшение качества цемента за счет повышения величины эффективного расширения при температурах до50 С, Поставленная цель достигается гам, что тампбнажный цемент, включающий портландцементный клинкер, гипс и минеральную добавку, в качестве портландце„„SU „„1751298 А1

/ (я)л Е 21 В ЗЗ/138

Н"1 09 (54) ТАМПОНАЖНАЙ ЦЕМЕНТ (57) Сущность изобретения: тампонажный цемент содержит, % портландцементный клинкер 80 — 90; гипс 3,0-5,0; минеральную добавку 5,0 — 15,0, Параметры клинкера: силикатный модуль 3,0 — 3,5, глиноземный модуль 5,0-7,0, коэффициент насыщения

0,88 — 0,92. Компоненты размалывают в шаровой мельнице до удельной поверхности

2800-3000 см /г. Тампонажные растворы готовят с водоцементным фактором 0,5.

3 табл. ментного клинкера содержит клинкер с па- раметрами;

Силикатный модуль 3 0 — 3.5

Глиноземный модуль 5,0 — 7,0

Коэффициент насыщения 0,88 — 0,9" при этом портландцементный клинкер, гипс и минеральную добавку берут в соотношении, мас.%:

Портландцементный клинкер 800 900

Гипс, 3,0-5,0

Минеральная добавка 5,0 — 15,0

Пример. Для получения тампонажного цемента берут портландцементный клинкер, характеризующийся следующими параметрами:

Силикатный модуль 3,0-3,5

Глиноземный модуль 5,0 — 7,0

Коэффициент насыщения 0,88 — 0,92 в количестве 80-90 мас., а также гипс (3,05,0 мас,%) и минеральную добавку, например глиеж, в количестве 5,0-15,0 мас. .

Данные компоненты размалывают в шаро1751298 вой мельнице до удельной поверхности

2800 — 3000 см /г.

Расчет сырьевой смеси для получения клинкера с вышеуказанными параметрами . производят по известным методикам. 5

Из полученного тампонажного цемента приготавливают тампона>кные растворы с водоцементным фактором, равным 0,5, Согласно действующих методик определяют сроки схватывания цементного 10 раствора, эффективное расширение цементного камня (после начала схватывания

22о С)

Результаты экспериментов сведены в табл.1. Как видно из табл. 1, тампонажный 15 цемент с низкими величинами глиноземного и силикатного модулей (прим. 19, 20, 21) обладает низкой величиной эффективного расширения. Увеличение силикатного и гли " ноземного модулей до 3 и 5 при коэффици- 20 енте насыщения в пределах 0,88 — 0,92 приводит к повышению величины эффективного расширения до 1,6%, Дальнейшее увеличение модулей до 3,5 и 6,5 соответственно приводит к повышению эффектив- 25 ного расширения до 2,2%. Увеличение силикатного и глиноземного модулей свыше

3,5 и 7 соответственно не приводит к су- щественному увеличению эффективного расширения, однако при этом резко уве- 30 личивается расход энергии и времени на обжиг клинкера, что затрудняет практическое его получение, Как показывают результаты экспериментов, наиболее устойчивые результаты 35 достигаются при величинах силикатного и глиноземного модулей в пределах 3-3,5 и

5 — 7 соответственно, при коэффициенте насыщения 0,88-0,92, В табл. 2 приведены химико-минерала- 40 гический состав и параметры клийкера, используемого для получения предлагаемого расширяющегося тампонажного цемента.

Как видно из табл. 2, минералогический состав клинкера с параметрамй : глинозем- 45 ный модуль 5-7; силикатный модуль 3-3,5 при коэффициенте насыщения 0,88-0,92 (прим, 2, 3, 4> „характеризуется повышенным содержанием трехкальциевого силиката, определяющего высокую прочность 50 цементного камня, и трехкальциевого алюI мината, определяющего повышенную гидратационную активность цемента. Так, предлагаемый цемент содер>кит трехкальциевого алюмината почти в два раза больше, чем цемент по прототипу (прим, 1).

Технологические параметры цементных растворов и камня, полученные из предлагаемого цемента и цемента по прототипу, приведены в табл, 3.

Как видно из табл. 3, технологические характеристики цементных растворов и камней, полученных их предлагаемых цементов )прим. 1, 2, 3, 4, 5), полностью соответствуют требованиям ГОСТ "Портландцементы тампонажные" для цементов для низких и нормальных температур ПЦТД20-50 и обеспеЧивают эффективное расширение до 2,2%, тогда как цемент по прототипу в идентичных условиях характеризуется повышенными сроками схватывания цементных растворов, низкой прочностью и малой величиной эффективного расширения (прим. 10, 11). . Таким образом, предлагаемый тампонажный цемент обладает высокой активностью и большой величиной эффективного расширения при низких забойных температурах (до 50 С), превосходящей известные технические решения, что обеспечивает высокое качество цементирования обсадных колонн.

Формула изобретения

Тампонажный цемент, включающий портландцементный клинкер, гипс и минеральную добавку, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества цемента за счет повышения эффективного расширения при температурах до 50 С, он в качестве портландцементного клинкера содержит клинкер с показа елями: .

Силикатный модуль 3,0-3,5

Глиноземный модуль 5,0-7;0

Коэффициент насыщения ... 0,88 — 0,92 при этом портландцементный клинкер, гипс и минеральную добавку берут в следующем соотношении, мас,%:

Портландцементн ый клинкер 80-90

Гипс 3 — 5

Минеральная добавка 5-15

1751298

Таблица 1

Состав цемента, мас. ч

Эффективность расширения, о

Пример, М

Кали

Гипс твбпица 2

Твбпица в(ц

Состав тампамажмого емента. мас. ч

Пример.

С оки скватмаанип

Эффективное расшнремив. 7г

flpowoсть при изгибе, МПв

Плотмость. кг/м

Растекаеиость. см

Гипс

Мине пьмая обавка

Кяинкер

Начвпо, Конец. мин

Гпиеж

Топпмвмая зона

Аморфмыв кремнезем

3.2

3.Г

2.9

3,0

2.9

2.8

3,4

33

3.0

1

3

6

6

8

82

62

62

92.230

218

212

420 I7B0 .

1790

27О

29О

247

248

530

1.8

1,75

1.70

1.70

1.60

1 85

1,82

0,32

034

5

3

5

5

15

0.5

0.5

0.5

0.5

0,5

0.5

0.5

21

22

21

22

19

20.5

25.0

15

15

Редактор М,Бандура

Заказ 2669 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

4

7

11

12

13

16

17

18

19

92

82

92

82

92

82

92

82

92

82

92

82

92

5

3

5 . 3

6

3

3

5

3

3

3

Составитель В.Екшибаров

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С,Черни

1,4

1,6

1,38

1,80

1,85

1,80

1,90

1,95

1,85

2,10

2,0

2,0

2,15

2,2 2,10

2,10

2,2

2,12

0,25

0,32

0,21

   

www.findpatent.ru

Данюшевский, С. М. - Производство цемента [Текст] : [Аннот. список лит.]

Поиск по определенным полям
Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:

author:иванов

Можно искать по нескольким полям одновременно:

author:иванов title:исследование

Логически операторы
По умолчанию используется оператор AND. Оператор AND означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:

исследование разработка

author:иванов title:разработка

оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:

исследование OR разработка

author:иванов OR title:разработка

оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:

исследование NOT разработка

author:иванов NOT title:разработка

Тип поиска
При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться. Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы. По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии. Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак "доллар":

$исследование $развития

Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:

исследование*

Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:

"исследование и разработка"

Поиск по синонимам
Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку "#" перед словом или перед выражением в скобках. В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов. В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден. Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.

#исследование

Группировка
Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса. Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:

author:(иванов OR петров) title:(исследование OR разработка)

Приблизительный поиск слова
Для приблизительного поиска нужно поставить тильду "~" в конце слова из фразы. Например:

бром~

При поиске будут найдены такие слова, как "бром", "ром", "пром" и т.д. Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2. Например:

бром~1

По умолчанию допускается 2 правки.
Критерий близости
Для поиска по критерию близости, нужно поставить тильду "~" в конце фразы. Например, для того, чтобы найти документы со словами исследование и разработка в пределах 2 слов, используйте следующий запрос:

"исследование разработка"~2

Релевантность выражений
Для изменения релевантности отдельных выражений в поиске используйте знак "^" в конце выражения, после чего укажите уровень релевантности этого выражения по отношению к остальным. Чем выше уровень, тем более релевантно данное выражение. Например, в данном выражении слово "исследование" в четыре раза релевантнее слова "разработка":

исследование^4 разработка

По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения - положительное вещественное число.
Поиск в интервале
Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO. Будет произведена лексикографическая сортировка.

author:[Иванов TO Петров]

Будут возвращены результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, Иванов и Петров будут включены в результат.

author:{Иванов TO Петров}

Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат. Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.

search.rsl.ru

Облегченный тампонажный цемент и способ его получения

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным материалам, и может быть использовано при цементировании глубоких скважин на месторождениях, имеющих поглощающие пласты и пласты, склонные к гидроразрыву.

В настоящее время для крепления скважин в указанных условиях используют облегченные тампонажные цементы. Технологическая практика показывает, что наилучший результат при креплении скважин достигается при использовании цементов, содержащих облегчающие добавки. Наиболее перспективным является применение облегчающих добавок на базе неорганического сырья, в частности высокодисперсных кремнийсодержащих веществ.

Известен облегченный тампонажный цемент [1, 2, 3], получаемый совместным помолом портландцемента с облегчающими добавками. При данном способе получения цемента облегчающие добавки требуют предварительной сушки. Кроме того, происходит двойное измельчение портландцемента, повышающее энергозатраты при получении цемента. Кроме того, сроки их хранения не превышают 3 месяцев.

Известна тампонажная композиция и способ ее получения [4]. Способ получения заключается в том, что облегчающую добавку, в качестве которой используется резиновая крошка, предварительно замачивают в жидком стекле, затем смешивают с цементом с последующей выдержкой в течение 3-24 часов при 80-90°С и полученный продукт измельчают в дезинтеграторе до крупности портландцемента.

Данный способ требует дополнительного оборудования и длительного времени (до 24 часов) для выдерживания указанной массы при температуре 80-90°С, что приводит к удорожанию стоимости цемента.

Известен способ приготовления дисперсно-армированного тампонажного материала [5], отличающийся тем, что с целью повышения прочности, ударной стойкости камня смешение ингредиентов портландцемента, лигносульфоната и асбеста производят при одновременном измельчении их в шаровой мельнице в течение 25-45 мин. Недостатком этого способа является необходимость предварительной сушки асбеста и повторный помол портландцемента.

Известен способ получения тампонажных цементов [6, 7]. По этому способу совместный помол охлажденного клинкера (с влажностью 1,0-1,5%), воздушно-сухого гипса (с влажностью не более 10-12%) и добавок не более 5-7% (с влажностью 6-10%) до 10% и шлака (с влажностью 12-15%) до удельной поверхности 280-300 кв.м/кг. Недостатком способа является дополнительная сушка материалов перед помолом.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является облегченный тампонажный цемент, включающий, мас.%: природный двуводный гипс 3-8%, облегчающую добавку - трепел, диатомит, опоку 5-20, цементный клинкер - остальное. Цемент получают совместным помолом указанных компонентов до остатка на сите 008 5-10% [8].

Недостатком способа является дополнительная сушка материалов перед помолом, увеличение выброса твердой пыли в атмосферу, недостаточно низкая плотность раствора и низкая прочность получаемого цементного камня, а также и низкий срок хранения цемента.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что облегченный тампонажный цемент, включающий клинкер, природный гипс двуводный, облегчающую добавку, отличается тем, что он содержит в качестве облегчающей добавки трепел или диатомит, или глиеж и дополнительно силикагель, имеет удельную поверхность 700-900 кв.м/кг и гранулометрический состав, характеризующийся остатком на ситах: 0,315-0,1%; 0,25-0,1%; 0,16-0,2%; 0,1-1,5%; 0,08-2,1% и прошедших через сито 0,08 - остальное, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: клинкер 55,0-63,0; гипс 5,5; облегчающая добавка 30,0-38,0; силикагель 1,0-1,5.

Способ получения облегченного тампонажного цемента по пункту 1, включающий совместный помол клинкера с температурой 300-350°С, двуводного гипса с влажностью 10-12%, облегчающие добавки с влажностью 15-18% и силикагеля до удельной поверхности 700-900 кв.м/кг и гранулометрического состава, характеризующегося остатком на ситах: 0,315-0,1%; 0,25-0,1%; 0,16-0,2%; 0,1-1,5%; 0,08-2,1% и проходом через сито 0,08 - остальное.

Таким образом, в предлагаемом изобретении используется новый ингредиент и новая технология, что дает основание утверждать о соответствии предлагаемого решения критерию «новизна».

В научно-технической и патентной литературе ранее не приводились сведения об использовании комплексной технологии получения облегченных цементов, включающей в качестве облегчающей добавки силикагель, и помол ингредиентов с горячим клинкером. Применение силикагеля обеспечивает повышение сроков хранения цемента за счет снижения естественной влажности цемента и уменьшения его комкования.

Использование при помоле цемента горячего клинкера позволяет получить неизвестный ранее эффект выгорания органических остатков, содержащихся в добавках. Это приводит к увеличению активного аморфного кремнезема, что в свою очередь способствует сокращению времени структурообразования и повышению прочности камня в ранние сроки твердения. Кроме того, наблюдается высушивание облегчающих добавок в процессе помола и, как следствие, повышение удельной поверхности получаемого цемента, что обеспечит требуемый результат - понижение плотности цементного раствора при сохранении высокой прочности получаемого камня.

Таким образом, сказанное выше указывает на соответствие заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».

В предлагаемом изобретении использовались:

Клинкер Стерлитамакского ОАО «Сода»;

Трепел Брянского месторождения;

Диатомит Инзенского месторождения;

Глиеж (глина естественная жженая) Кумертауского угольного разреза;

Силикагель технический.

Пример реализации изобретения.

Клинкер с температурой 300-350°С подается в шаровую мельницу, в которую через дозаторы в необходимых количествах подаются ингредиенты: облегчающие добавки с влажностью по мас.% 15-18, двуводный гипс с влажностью 10-12% и силикагель. В шаровой мельнице происходит измельчение компонентов до удельной поверхности 700-900 кв.м/кг и получение цемента с заданным гранулометрическим составом.

В качестве примера рассмотрим технологию приготовления облегченного тампонажного цемента, состав 2 таблицы.

Для приготовления облегченного цемента было взято 5500 г цементного клинкера с температурой 330°С, 550 г природного двуводного гипса с влажностью 12%, 3800 г трепела с влажностью 17% и 150 г силикагеля. Смесь размалывалась в лабораторной шаровой мельнице со специально подобранными размерами шаров до удельной поверхности 850 кв.м/кг. При этом гранулометрический состав смеси характеризовался остатком на ситах: 0,315-0,1%; 0,25-0,1%; 0,16-0,2%; 0,1-1,5%; 0,08-2,1%, проход через сито 0,08 - 96%.

Из полученного облегченного цемента готовился раствор с водоцементным отношением 0,9, у которого определялись растекаемость, плотность. Из раствора готовились образцы для испытания на изгиб и сжатие. Испытания полученного облегченного цемента проводились согласно ГОСТ 1581-96. Результаты испытаний данной пробы приведены в таблице.

В этой же таблице даны технологические параметры облегченного тампонажного цемента, полученного по предлагаемому способу с другими облегчающими добавками. В этой же таблице приведены результаты испытаний прототипов.

Таким образом, приведенный пример реализации изобретения показывает его соответствие критерию «практическая применимость». На буровой из данного облегченного тампонажного цемента по общепринятой технологии готовят тампонажный раствор.

Из таблицы видно, что цементы, полученные по предлагаемому способу, имеют достаточную прочность уже в первые сутки твердения, а на вторые сутки прочность камня увеличивается до 1,1 МПа, против 0,4 МПа у прототипа. Сроки структурообразования сокращаются до 2 ч 15 мин, против 6-7 часов у прототипа. Сроки сохранности технологических свойств увеличиваются до 6 месяцев. Технологические параметры облегченного цемента удовлетворяют требованиям ГОСТ 1581-96.

Применения клинкера с температурой 300-350°С приводит к экономии энергозатрат, т.е. экономия тепла составляет 1100-1240 ккал/кг влаги.

Состав облегченного цемента, %Удельн. поверх., кв.м/кгВодо-смесевоеотношениеРастекаемость,ммПлотность, кг/м 3Сроки схватывания при 20°С, ч-минВремя структурообразования, ч-минПрочность на изгиб при 20°С ч/з суткиВремя сохранности,мес.
клинкергипс силикагельОблегчающие добавки
диатомиттрепел глиежначало конец12
155 5,51,538 --900 12201480 7-309-452-15 0,30,8 5
255 5,51,5 -38- 8500,9215 15105-458-05 2-200,4 1,16
3 635,5 1,5-- 307000,85 22515807-45 10-302-450,3 0,755
Прототип
4 555- 2% хлорид кальция2 8% зола-унос-- -1510 - - -0,43
555 5-2% хлорид кальция 2018% зола-унос --200 1620-- --1,6 3

Источники информации

1. Каримов Н.Х. Хахаев Б.Н., Запорожец Л.С., Липсон Т.А., Губкин Н.А., Рахматуллин Т.С. Тампонажные смеси с аномальными пластовыми давлениями. М.: Недра, 1977, 190 с.

2. Данюшевский B.C. Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов. М.: Недра, 1979, 281 с.

3. Луценко Н.А., Образцов О.Н. Тампонажные растворы пониженной плотности. - М.: Недра, 1972, 141 с.

4. Данюшевский B.C., Каримов Н.Х. Тампонажная композиция и способ ее получения. Авторское свидетельство №637355, С 04 В 7/38, 15.12.1978, бюл. №46.

5. Мариампольский Н.А., Дзежаев В.Г. и др. Авторское свидетельство №423725, 4 Е 21 В 33/138. Способ приготовления армированного тампонажного материала, 15.09.1988, бюл. №34.

6. Бутт Ю.М., Окороков С.Д., Сычев М.М., Тимашев В.В. Технология вяжущих веществ. М.: Высшая школа, 1995, 619 с.

7. Дуда В. Цемент. М.: Стройиздат, 1981, 464 с.

8. Патент RU 2208130. Тампонажный материал облегченный, БИ №19, 2003.

bankpatentov.ru

Тампонажный материал

Изобретение относится к тампонажным материалам, используемым при цементировании нефтяных и газовых скважин, преимущественно к специальным вяжущим веществам для крепления паронагнетательных скважин. Технический результат - получение тампонажного материала, обеспечивающего быстрое твердение при нормальных температурах и обеспечивающего получение термостойкости цементного камня с высокими прочностными характеристиками при температурах 150-250°C. Тампонажный материал содержит портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, ускоритель твердения хлорид кальция и пластификатор, причем портландцемент, хлорид кальция и кремнеземсодержащий компонент подвергнуты совместной дезинтеграторной обработке, а кремнеземсодержащий компонент состоит из трепела и кварцевого песка при соотношении 1:10, кроме того, тампонажный материал дополнительно содержит расширяющую добавку и армирующую добавку при следующем соотношении, мас.%: портландцемент - 50-70, кремнеземсодержащий компонент, включающий трепел и кварцевый песок в соотношении 1:10 - 30-50, армирующая добавка - 0,2-0,3 сверх 100%, пластификатор - 0,1-1,0 сверх 100%, хлорид кальция - 0,1-3,0 сверх 100%, расширяющая добавка - 3,0-5,0 сверх 100%. 1 пр., 3 табл.

 

Изобретение относится к тампонажным материалам, используемым при цементировании нефтяных и газовых скважин, преимущественно к специальным вяжущим веществам для крепления паронагнетательных скважин.

Специфика крепления паронагнетательных скважин состоит в том, что крепление скважин проходит при нормальных (20-40°C), а последующая работа цементного камня должна проходить при высоких (более 150°C) температурах.

Традиционные портландцементы могут применяться при креплении скважин, имеющих температуру ниже 100°C. При температурах выше 100°C цементный камень начинает терять свою прочность и увеличивать проницаемость за счет термической коррозии. Стойкими к термической коррозии являются цементы, состав продуктов, твердение которых представлено низкоосновными гидросиликатами кальция, имеющими соотношения CaO/SiO2 (C/S)<1,2.

Известны составы тампонажных материалов, обладающие термостойкостью, например: цементо-песчаные смеси [Данюшевский B.C. и др. Справочное руководство по тампонажным скважинам. - М.: Недра, 1987, с.135-137], шлако-песчаные цементы [Данюшевский B.C. и др. Справочное руководство по тампонажным скважинам. - М.: Недра, 1987, с.138-139], известково-кремнеземистые вяжущие [Данюшевский B.C. и др. Справочное руководство по тампонажным скважинам. - М.: Недра, 1987, с.152-153].

Недостатком известных составов является недостаточная их термостойкость или низкий темп набора прочности при температурах ниже 40°C.

Известен тампонажный состав для паронагнетательных скважин, содержащий в мас.%: клинкер 25-40; гипс 3-6; кварцевый песок 35-38; шлак основной 20-22 и добавку «ИР-1» 2-9 [Патент РФ №2220275, кл. E21B 33/138, опубл. 2003 г.].

Также известен тампонажный материал, содержащий в мас.%: портландцементный клинкер 76-80; гипс 4-5; молотый никелевый шлак 15-20 [Патент РФ №2111340, кл. E21B 33/138, опубл. 1998 г.].

Также известен тампонажный материал, содержащий в мас.%: шлако-песчаный цемент 30-70 и портландцемент 30-70. При этом шлакопесчаный цемент содержит 50-60% шлака и 40-50% кварцевого песка [Авт. свид-во СССР №981585, кл. E21B 33/138, опубл. 1982 г.].

Известен тампонажный материал, предназначенный для использования в скважинах, подвергающихся термическим методам воздействия, и содержащий в мас.%: тампонажный портландцемент 55-77; кварцевый песок 20-35; шлак синтетический известково-глиноземистый 3-10 [Авт. свид-во СССР №1654540, кл. E21B 33/138, опубл. 1991 г.].

Указанные известные составы характеризуется теми же недостатками, что и вышеприведенные аналоги.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности признаков является тампонажный материал для паронагнетательных скважин [Патент РФ, №2359988, кл. C09K 8/467, опубл. 2009 г., бюл. 19], содержащий портландцемент, кварцевый песок, аморфную двуокись кремния и воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Портландцемент 50-80

Кварцевый песок 10-45

Аморфная двуокись кремния до 10

Вода до В/Ц = 0,35-0,52

Тампонажный состав дополнительно содержит регуляторы технологических свойств, в качестве которых применяются ускоритель сроков схватывания хлорид кальция или хлорид натрия до 5 мас.ч., и/или оксиэтилцеллюлозу до 0,5 мас.ч., и/или пластификатор лигносульфонаты или Melflux, или Цемпласт МФ марки б. до 0,7 мас.ч., и/или реагент Полицем ДФ до 0,3 мас.ч., пеногаситель - модифицированный кремнийорганический полимер.

Недостатком указанного тампонажного материала является его низкая скорость твердения при низких температурах и низкая термостойкость камня после твердения при высоких температурах.

Целью изобретения является получение состава тампонажного материала, обеспечивающего быстрое твердение при нормальных температурах и обеспечивающего получение термостойкости цементного камня с высокими прочностными характеристиками при температурах 150-250°C.

Поставленная цель достигается тем, что тампонажный материал, включающий портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, ускоритель твердения - хлорид кальция и пластификатор, согласно изобретению содержит портландцемент, хлорид кальция и кремнеземсодержащий компонент, подвергнутые совместной дезинтеграторной обработке, причем кремнеземсодержащий компонент состоит из трепела и кварцевого песка при соотношении 1:10, кроме того, тампонажный материал дополнительно содержит расширяющую добавку и армирующую добавку при следующем соотношении, мас.%:

портландцемент - 50-70;

кремнеземсодержащий компонент, включающий трепел и кварцевый песок в соотношении 1:10 - 30-50;

армирующая добавка - 0,2-0,3 сверх 100%;

пластификатор - 0,1-1,0 сверх 100%;

хлорид кальция - 0,1-3,0 сверх 100%

расширяющая добавка - 3,0-5,0 сверх 100%.

В предлагаемом изобретении используются новые ингредиенты и их дезинтеграторная обработка, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию «новизна».

Сущность изобретения заключается в следующем.

Замена части активного цемента добавками инертными при температурах ниже 100°C, в данном случае кремнеземсодержащими компонентами, замедляет твердение цемента при нормальных и низких температурах. Поэтому прочность получаемого камня существенно снижается. Дезинтеграторная обработка портландцемента активирует его, повышает скорость твердения и прочность получаемого камня, компенсируя тем самым снижение прочности от уменьшения доли цемента в тампонажном материале.

Совместная дезинтеграторная обработка с цементом хлорида кальция приводит к тому, что последний быстрее растворяется в жидкости растворения по сравнению с хлоридом кальция, не подвергнутым дезинтеграторной обработке. Поэтому хлорид кальция раньше начинает выступать ускорителем твердения цементного раствора, дополнительно повышая прочность цементного камня. В научно-технической литературе известно применение дезинтеграторной обработки тампонажных цементов. Однако из научно-технической литературы не известно ее применение для активации растворения хлорида кальция, обеспечивающее ускоренное твердение цемента.

Ввод в тампонажный материал расширяющей добавки будет обеспечивать дополнительное упрочнение цементного камня, твердеющего в межколонном пространстве или против плотных непроницаемых пород.

Наличие армирующей добавки обеспечивает стабильность тампонажного раствора и усиливает эффект расширения. Это связано с тем, что при твердении цементов протекает два конкурирующих процесса. Первый - усадка, вызываемая контракцией, второй - расширение, связанное с увеличением объема образовавшегося цементного геля по сравнению с объемом цемента. Суммарный результат этих процессов, разнонаправленно влияющих на изменение объема твердеющей системы, и будет определять усадку или расширение при твердении цементов. Поскольку армирующая добавка снижает усадку, то даже при минимальном количестве расширяющих добавок в цементе можно получить некоторое увеличение объема цементного камня при твердении.

В научно-технической литературе известно применение дисперсного армирования тампонажных цементов. Однако из научно-технической литературы не известно ее применение для повышения эффекта расширения и дополнительного упрочнения цементного камня в ранние сроки твердения.

Наличие в кремнеземсодержащем компоненте предлагаемой заявки кварцевого песка и трепела приводит к тому, что кварцевый песок, превращенный после дезинтеграторной обработки в кварцевую муку, вступая во взаимодействие с гидроксидом кальция, образующимся при гидратации цемента, образует низкоосновные гидросиликаты кальция, обладающие повышенной термической стойкостью при температурах, выше 100°C. Трепел, обладая высокоразвитой аморфизированной поверхностью, начинает связывать образующийся гидроксид кальция уже при температурах 40-60°C. С одной стороны, это приводит к образованию низкоосновных гидросиликатов кальция при этих температурах, с другой, обеспечивает резкое загустевание тампонажного раствора, резко сокращая период между окончанием процесса цементирования и началом схватывания цементного раствора, исключая негативные процессы седиментации и расслоения тампонажного раствора, развивающиеся в затрубном пространстве скважины.

В научно-технической литературе известно применение молотого кремнезема в тампонажных цементах. Однако из научно-технической литературы не известно его применение после дезинтеграторной обработки совместно с трепелом в соотношении 1:10.

Таким образом, сказанное выше указывает на соответствие заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».

В предлагаемом изобретении использовались:

тампонажный портландцемент ПЦТ-I 50 ГОСТ 1581-96;

кварцевый песок, имеющий в своем составе не менее 95% SiO2;

трепел, содержащий не менее 80% SiO2;

расширяющая добавка оксидного типа на основе CaO;

армирующая добавка - базальтовую фибру с длиной волокон 3 мм;

пластификатор - Полипласт СП-1 по ТУ 5870-005-58042865-05;

кальций хлористый технический кальцинированный по ГОСТ 450-77.

Пример реализации изобретения.

Тампонажный материал готовят следующим образом: портландцемент, хлорид кальция, кварцевый песок и трепел совместно обрабатывают в дезинтеграторе.

Затем в полученную смесь вводят все добавки в необходимых соотношениях.

В качестве примера рассмотрим технологию приготовления тампонажного материала с соотношением: портландцемент - 60%; кремнеземсодержащий компонент - 40%; армирующая добавка - 0,2%; пластификатор - 0,5%; хлорид кальция - 0,1%; расширяющая добавка - 5% (состав №3 из таблиц 1 и 2). При этом количество армирующей добавки, пластификатора, хлорида кальция и расширяющей добавки бралось сверх 100%.

Для приготовления тампонажного материала было взято 1200 г портландцемента, 2 г хлорида кальция, 800 г кремнеземсодержащего компонента, состоящего из 72 г трепела и 720 г кварцевого песка, которые подвергли обработке в дезинтеграторе при скорости соударения частиц 250 м/с. К полученной сухой смеси добавили 4 г базальтовой фибры, 100 г расширяющей добавки и 10 г пластификатора СП-1.

Из полученного тампонажного материала готовились растворы с водоцементным отношением 0,5. Приготовленные растворы использовались для определения их свойств и изготовления образцов для испытания на изгиб и сжатие, а также для проведения рентгеноструктурных исследований. Испытания полученного тампонажного материала проводились согласно ГОСТ 1581-96. Результаты испытаний данной пробы, а также других составов, твердевших при температурах 40, 160°C, приведены в табл.1 и 2.

Таблица 1
Свойства тампонажного раствора и камня (Температура твердения - 40°C, давление - 10 МПа)
Состав, % Свойства раствора Водоотделение, мл Прочность, МПачерез 24 ч ΔV, %
ПЦ КК АД Пл ХК РД В/Ц 2R, мм ρ, кг/м3 изгиб сжатие
1 70 30 0,2 0,1 3,0 4,0 0,45 220 1850 1,0 4,4 9,1 1,5
2 50 50 0,2 1,0 1,5 3,0 0,45 260 1830 1,5 3,4 8,2 0,5
3 60 40 0,2 0,5 0,1 5,0 0,45 230 1820 1,5 3,9 8,4 2,6
4 70 30 0,25 0,1 0,1 4,0 0,45 220 1850 3,5 4,0 8,9 1,4
5 50 50 0,25 1,0 1,0 3,0 0,45 250 1830 3,5 3,3 8,0 0,6
6 60 40 0,25 0,5 0,5 5,0 0,45 220 1820 4,0 3,8 8,1 3,0
7 70 30 0,3 0,1 0,1 4,0 0,45 210 1850 2,5 4,2 8,8 2,7
8 50 50 0,3 1,0 1,0 3,0 0,45 250 1830 3,0 3,2 7,8 0,8
9 60 40 0,3 0,5 0,5 5,0 0,45 220 1820 3,5 3,7 8,0 3,0
Таблица 2
Свойства тампонажного раствора и камня (Температура твердения - 160°C, давление - 40 МПа)
Состав, % Свойства раствора Водоотделение, мл Прочность, МПачерез 24 ч
ПЦ КК АД Пл ХК РД В/Ц 2R, мм ρ, кг/м3 изгиб сжатие
1 70 30 0,2 0,1 3,0 4,0 0,45 220 1850 1,0 12,5 28,0
2 50 50 0,2 1,0 1,5 3,0 0,45 260 1830 1,5 11,0 26,3
3 60 40 0,2 0,5 0,1 5,0 0,45 230 1820 1,5 11,7 28,0
4 70 30 0,25 0,1 0,1 4,0 0,45 220 1850 3,5 11,7 28,5
5 50 50 0,25 1,0 1,0 3,0 0,45 250 1830 3,5 10,3 26,0
6 60 40 0,25 0,5 0,5 5,0 0,45 220 1820 4,0 11,6 27,6
7 70 30 0,3 0,1 0,1 4,0 0,45 210 1850 2,5 12,0 27,9
8 50 50 0,3 1,0 1,0 3,0 0,45 250 1830 3,0 11,3 27,0
9 60 40 0,3 0,5 0,5 5,0 0,45 220 1820 3,5 11,4 27,1
Примечания:
ПЦ - портландцемент;
КК - кремнеземсодержащий компонент;
АД - армирующая добавка;
Пл - пластификатор;
ХК - хлорид кальция;
РД - расширяющая добавка.

Таким образом, приведенный пример реализации изобретения показывает его соответствие критерию «практическая применимость».

На буровой из данного тампонажного материала по общепринятой технологии готовят тампонажный раствор.

Из таблиц видно, что разработанные по предлагаемому способу тампонажные материалы эффективны при температурах 40-160°C и удовлетворяют ГОСТ 1581-96. Эффект расширения тампонажного материала при твердении обеспечит высокую герметичность контактов: цементный камень - обсадная колонна и цементный камень - горная порода.

При этом раствор имеет низкую водоотдачу 50 см3/30 мин.

Кроме того, камень, приготовленный из предлагаемого тампонажного материала при температуре 22°C (состав 6 табл.1), подвергался циклическому воздействию высокой температуры (220°C). Результаты испытаний, приведенные в таблице 3, показывают завершенность процессов гидратации вяжущего в течение короткого времени и отсутствие в камне термической коррозии.

В/Ц Прочность на изгиб/сжатие при циклическом воздействии температурой 220°C, МПа
ОЗЦ48 ч 1 цикл (3 сут) 2 цикл (4 сут) 3 цикл (5 сут) 4 цикл (6 сут) 5 цикл (7 сут)
0,45 3,07/11,17 3,65/11,8 5,66/15,6 4,06/17,8 4,64/19,6 5,2/19,6

Это было показано и по результатам исследования фазового состава продуктов твердения через 2 и 7 суток твердения при температуре 160°C. Рентгеноструктурный анализ проводился на рентгеновском дифрактометре ДРОН 407 с использованием программы для управления процессом съемки DIFWin 1 и программы обработки данных ToUDFpr. Дифрактограммы полученных в результате съемки образцов идентичны, и они представлены низкоосновными гидросиликатами кальция, являющимися термодинамически устойчивыми соединениями. Результаты рентгенофазового анализа показали, что в испытуемых образцах не обнаружено ни свободного гидроксида кальция, ни высокоосновных гидросиликатов кальция. Это свидетельствует о том, что даже за короткий срок твердения испытуемого цемента процессы формирования низкоосновных гидросиликатов кальция завершились, и в них невозможно протекание процессов коррозии.

Тампонажный материал, включающий портландцемент, кремнеземсодержащий компонент, ускоритель твердения - хлорид кальция и пластификатор, отличающийся тем, что он содержит портландцемент, хлорид кальция и кремнеземсодержащий компонент, подвергнутые совместной дезинтеграторной обработке, причем кремнеземсодержащий компонент состоит из трепела и кварцевого песка при соотношении 1:10, кроме того, тампонажный материал дополнительно содержит расширяющую добавку на основе CaO и армирующую добавку - базальтовую фибру с длиной волокна 3 мм, в качестве пластификатора содержит Полипласт СП-1 при следующем соотношении, мас.%: портландцемент - 50-70; кремнеземсодержащий компонент, включающий трепел и кварцевый песок в соотношении 1:10 - 30-50; базальтовая фибра с длиной волокна 3 мм - 0,2-0,3 сверх 100%; пластификатор Полипласт СП-1 - 0,1-1,0 сверх 100%; хлорид кальция - 0,1-3,0 сверх 100%; расширяющая добавка на основе CaO - 3,0-5,0 сверх 100%.

www.findpatent.ru

Данюшевский, Виктор Соломонович - Длительное твердение цемента в гидротермальных условиях [Текст]

Поиск по определенным полям
Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:

author:иванов

Можно искать по нескольким полям одновременно:

author:иванов title:исследование

Логически операторы
По умолчанию используется оператор AND. Оператор AND означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:

исследование разработка

author:иванов title:разработка

оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:

исследование OR разработка

author:иванов OR title:разработка

оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:

исследование NOT разработка

author:иванов NOT title:разработка

Тип поиска
При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться. Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы. По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии. Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак "доллар":

$исследование $развития

Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:

исследование*

Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:

"исследование и разработка"

Поиск по синонимам
Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку "#" перед словом или перед выражением в скобках. В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов. В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден. Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.

#исследование

Группировка
Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса. Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:

author:(иванов OR петров) title:(исследование OR разработка)

Приблизительный поиск слова
Для приблизительного поиска нужно поставить тильду "~" в конце слова из фразы. Например:

бром~

При поиске будут найдены такие слова, как "бром", "ром", "пром" и т.д. Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2. Например:

бром~1

По умолчанию допускается 2 правки.
Критерий близости
Для поиска по критерию близости, нужно поставить тильду "~" в конце фразы. Например, для того, чтобы найти документы со словами исследование и разработка в пределах 2 слов, используйте следующий запрос:

"исследование разработка"~2

Релевантность выражений
Для изменения релевантности отдельных выражений в поиске используйте знак "^" в конце выражения, после чего укажите уровень релевантности этого выражения по отношению к остальным. Чем выше уровень, тем более релевантно данное выражение. Например, в данном выражении слово "исследование" в четыре раза релевантнее слова "разработка":

исследование^4 разработка

По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения - положительное вещественное число.
Поиск в интервале
Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO. Будет произведена лексикографическая сортировка.

author:[Иванов TO Петров]

Будут возвращены результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, Иванов и Петров будут включены в результат.

author:{Иванов TO Петров}

Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат. Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.

search.rsl.ru


Смотрите также