ОБЛЕГЧЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

ОБЛЕГЧЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ КОМПОЗИЦИЯ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2165006 (13) C1

(51) 7 E21B33/138 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 13.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99117752/03 
(22) Дата подачи заявки: 1999.08.13 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.08.13 
(43) Дата публикации заявки: 2001.04.10 
(45) Опубликовано: 2001.04.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 4305758 A, 15.12.1981. SU 1573141 A, 23.06.1990. SU 1802087 A, 15.03.1993. SU 1802089 A, 15.03.1993. SU 1805209 A1, 07.01.1985. SU 1838582 A3, 30.08.1993. RU 2026959 C1, 20.01.1995. US 3782985 A, 01.01.1974. ДАНЮШЕВСКИЙ В.С., АЛИЕВ Р.М. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, с. 104. 
(71) Заявитель(и): Острягин Анатолий Иванович; Романов Вячеслав Григорьевич; Рекин Александр Сергеевич; Рябова Любовь Ивановна 
(72) Автор(ы): Острягин А.И.; Романов В.Г.; Рекин А.С.; Рябова Л.И. 
(73) Патентообладатель(и): Острягин Анатолий Иванович; Романов Вячеслав Григорьевич; Рекин Александр Сергеевич; Рябова Любовь Ивановна 
Адрес для переписки: 350020, г.Краснодар, ул. Новгородская 13, кв.20, Рябовой Л.И. 

(54) ОБЛЕГЧЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин с АНДП, а именно к тампонажным растворам с высокими изолирующими свойствами. Композиция содержит портландцемент, облегчающую добавку с эффектом расширения - полые микросферы и воду, причем облегчающая добавка состоит из полых микросфер алюмосиликатных по составу 80-90 мас.% и дополнительно содержит гидрооксихлорид алюминия 10-20 мас.% при следующих соотношениях компонентов в тампонажной композиции, мас. %: портландцемент - 38,78-51,58, облегчающая добавка - 6,39 - 17,80; вода - остальное. Технический результат - обеспечение эффекта расширения в начальный период формирования цементного камня за счет повышенной седиментационной устойчивости раствора. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин с АНПД, а именно к тампонажным растворам с высокими изолирующими свойствами.

Известно получение облегченных тампонажных растворов с применением газонаполненных добавок, содержащих в своем составе кремнезем в аморфном состоянии, изготовленных из натриево-борсиликатного стекла (10-15% к массе портландцемента) (Вяхерев В.И., Фролов А.А., Овчинников В.П. и др. "Использование газонаполненных кремнийсодержащих материалов в качестве облегчающей добавки" // Межвузовский сб. Тр. - Тюмень: Тюм. ГНГУ, 1997).

Однако эти полые частички не выдерживают все давление при закачке раствора в скважину, что делает раствор не седиментационно устойчивым и изменяет расчетную плотность раствора. Кроме того, эти системы не вызывают расширения при твердении тампонажного раствора в ранние сроки. Эти микросферы имеют высокую стоимость, обусловленную сложностью процесса изготовления и большими энергозатратами.

Известна расширяющая тампонажная смесь (SU 1705209, E 21 В 33/138, Б.И. N 2, 1993), включающая в себя портландцемент 60-80%, сланцевую золу 15-35% и инициатор расширения - продукт обжига карбонатных пород 2-10%.

Данная смесь при низких плотностях раствора не обладает седиментационной устойчивостью и эффектом расширения при твердении в ранние сроки твердения.

Известна облегченная тампонажная композиция, содержащая портландцемент, полые микросферы и воду. Причем указанные микросферы входят в состав золы ТЭС и являются облегчающей добавкой (патент US N 4305758, опубл. 15.12.1981, прототип).

Задачей изобретения является разработка облегченного седиментационно-устойчивого тампонажного раствора, позволяющего цементировать скважины с АНПД в один прием и обеспечивающего эффект расширения в начальный период формирования цементного камня.

Сущность изобретения заключается в том, что тампонажная композиция содержит портландцемент, облегчающую добавку с эффектом расширения - полые микросферы и воду, причем облегчающая добавка состоит из полых микросфер алюмосиликатных по составу 80-90 мас.% и дополнительно содержит гидрооксихлорид алюминия 10-20 мac. % при следующих соотношениях компонентов в тампонажной композиции, мас. % портландцемент 38,73-51,58; облегчающая добавка 6,39-17,80; вода - остальное.

Первый компонент, входящий в облегченную добавку - микросферы. Они являются отходами ТЭС, работающих на углях с высоким содержанием железа в минеральной части и отделенные от золы уноса.

Образование алюмосиликатных пустотелых микросфер (АСПМ) происходит при температурах порядка 1400oC и связано с процессом каталитического восстановления окиси железа до ее закисной формы, при котором выделяется углекислый газ, вспучивающий алюмосиликатную частицу.

В опытах использованы АСПМ Новочеркасской ГРЭС.

Химический состав (%): SiO - 52,8, Al2O3 - 30,6, Fe2O3 - 4,2, MgO - 1,6, CaO - 0,8, K2O - 6,2, Na2O - 1,0, это легкий сыпучий порошок серого цвета, состоящий из отдельных полых частиц с толщиной стенок 2-10 мкм и сферической формы. Истинная плотность их зависит от влажности и составляет 400-500 кг/см3.

Вторым компонентом является гидрооксихлорид алюминия - ГОХА.

Это высокоосновная и низкоосновная формы алюминия (5/6 ОХА и 3/5 ОХА) в соотношении 1:1. Получают из отходов алюминиевых производств и изготавливают по ТУ 6-01-1-373-87 на Бокситогорском заводе. Может выпускаться в виде жидкости (-10%), пасты (35%) или сухого порошка. Хорошо растворим в воде и представляющий в ней полимер-электролитный состав

([Al2(OH)5Cl]x(1,68) nH2O;

[Al(ОН)3(ОН2)3]; [Al(ОН)3]nnH2O; AlCl3

Реагент готовится следующим образом: берем расчетное количество гидрооксихлорида алюминия в пересчете на Al2O3 (30% раствор) и постепенно вводим расчетное количество алюмосиликатных микросфер. Получаем работоспособный реагент с 80-90 мас.% микросфер, которые покрыты адсорбированным слоем гидрооксихлорида алюминия (10-20 мас.%). Высушиваем и получаем готовую комплексную добавку. Более полное соотношение гидроксихлоридов алюминия и микросфер, способ их приготовления авторами не раскрывается, так как представляет "ноу-хау".

Увеличение количества микросфер приводит к повышению начальной консистенции тампонажного раствора, сокращает сроки его схватывания, что требует ввода пластификатора для обеспечения прокачиваемости.

При соотношениях, указанных в табл. 1, получаем стабильные растворы, которые сохраняют свою плотность под давлением, практически несжимаемы. Эффект расширения тампонажной системы наступает в период еще не сформировавшейся жесткой структуры, что эффективно сказывается на качестве крепления скважин.

Процесс расширения связан не только с химическим взаимодействием алюминатной составляющей и образованием алюминатов кальция, но и с состоянием воды и водородных связей, которые заложены в самой добавке при посадке гидроалюмината на поверхность алюмосиликатных микросфер. Предложенная добавка управляет и оптимизирует гидратацию цемента и расширение тампонажной композиции в период пластической вязкости, которое не должно превышать 1,5% (по Т.В. Кузнецовой). Кроме того, введение комплексной добавки в цементный раствор, приводит к уменьшению количества вяжущего, что снижает контракционные явления, сохраняя седиментационную устойчивость при сохранении расширения 0,4-0,9%. Расширение в период сформировавшейся жесткой структуры приводит к появлению трещин в цементном камне и его разрушению в цементном камне после 3 мес. твердения, что и наблюдается в прототипе.

Использование данной добавки в тампонажных растворах позволяет ускорить образование эттрингита и продуктов гидратации по донорно-акцепторному механизму, который придает жесткость контактам сцепления эттрингита с матрицей и продуктов гидратации. Растущий кристалл, оказываясь фиксированным, начинает реализовывать давление роста, вызывая тем самым изменение объема цементного раствора - камня.

Поэтому процесс расширения связан и с характером и свойствами водородных связей цементного раствора - камня.

Тампонажный раствор готовится в два этапа. Расчетное количество реагента растворяют в жидкости затворения, вводят вначале 1/2 цемента и тщательно перемешивают. Затем вводят оставшуюся часть вяжущего и готовят раствор согласно ГОСТу.

Растекаемость определяют по конусу АзНИИ. Из этого раствора готовят призмы 2210 см, которые твердеют в воде при соответствующих температурах и давлении.

Сроки схватывания определяют с помощью автоклавов или иглы Вика. Объемные измерения с помощью приставки прибора "Хеплера".

Пример 1 (табл. 2).

Берут 42 мл воды, вводят 17,8 г добавки (состав N 1 из табл. 1), растворяют и вводят 20,1 г цемента (1/2), размещают и вводят оставшуюся часть цемента и перемешивают в течение 3 мин. Затем определяют растекаемость тампонажного раствора - 20 см, плотность его - 1,21 г/см3, водоотстой - 0, объемное расширение - 1,09.

Формируется малопроницаемый цементный камень. Наличие силикатной и алюминатной фаз в составе вводимой добавки способствует ее участию в формировании структуры цементного камня, приводя к дополнительному повышению его прочности и расширению на ранних стадиях твердения. Несмотря на повышенное водосмесевое отношение, растворы обладают нулевым водоотстоем, имеют повышенную седиментационную устойчивость. В результате обеспечивается более плотный контакт между формирующимся цементным камнем, обсадной колонной и горной породой, в результате чего повышается качество изоляции скважин. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Облегченная тампонажная композиция, содержащая портландцемент, облегчающую добавку с эффектом расширения - полые микросферы и воду, отличающаяся тем, что облегчающая добавка состоит из полых микросфер алюмосиликатных по составу 80 - 90 мас.% и дополнительно содержит гидрооксихлорид алюминия 10 - 20 мас. % при следующих соотношениях компонентов в тампонажной композиции, мас.%:

Портландцемент - 38,78 - 51,58

Облегчающая добавка - 6,39 - 17,80

Вода - Остальное




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru