электропроводный тампонажный материал

Формула изобретения

Тампонажный материал, включающий портландцемент, углеродсодержащую добавку и хлорид кальция или натрия, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащей добавки содержит технический углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент - 44 - 66

Технический углерод - 30 - 50

Хлорид кальция или натрия - Остальноео

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при сооружении и ремонте скважинных глубинных анодных заземлений, а также при оценке качества крепления скважин с помощью электрокаротажа.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является тампонажный материал, включающий портландцемент, углеродсодержащую добавку - молотый каменный уголь и хлорид кальция или натрия [1].

К недостаткам данного материала относятся: во-первых, низкая седиментационная устойчивость раствора, приводящая к возрастанию водоотделения и частичному разделению твердых фаз; во-вторых, высокое удельное электрическое сопротивление цементного камня, сформированного из этого раствора, относящее его к разряду диэлектриков. Указанные недостатки не позволяют получить электропроводный цементный камень с равномерными плотностью и токоотдачей по стволу скважины.

При создании изобретения решалась задача повышения седиментационной устойчивости раствора и получения электропроводного цементного камня.

Решение поставленной задачи достигается тем, что тампонажный материал, включающий портландцемент, углеродсодержащую добавку и хлорид кальция или натрия, в качестве углеродсодержащей добавки содержит технический углерод при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Портландцемент - 44 - 66

Технический углерод - 30 - 50

Хлорид кальция или натрия - Остальное

Технический углерод получают при термоокислительном разложении жидкого углеводородного сырья по ГОСТ 7885-77. В зависимости от удельной поверхности различают следующие марки технического углерода: ПМ-15, ПМ-75, ПМ-80, ПМ-100.

Показатели физико-химических свойств технического углерода находятся в следующих пределах:

Удельная поверхность, м²/г - 19,4 - 120

Диаметр частиц, м10^-10 - 246 - 2000

Зольность, % - 0,2 - 0,3

pH водной суспензии - 7,5 - 7,9

Насыпная плотность, г/см³ - 0,21 - 0,34

Удельное электрическое сопротивление, Омм - 1,210^-2 - 510^-4

Высокодисперсный технический углерод всегда существует в виде агрегатов ("слипшихся частиц"), т.к. обладает большой физической активностью. Характеризуется высокой коррозионной стойкостью и низкой стоимостью.

Повышение седиментационной устойчивости и получение электропроводного цементного камня обусловлено как вышеприведенными физико-химическими свойствами технического углерода с высокой удельной поверхностью, так и его способностью образовывать развитую цепочечную структуру в цементной матрице.

Приготовление тампонажного материала в условиях буровой осуществляется по принятой на месторождении технологии путем тщательного смешения компонентов с помощью цементосмесительных машин СМН-20. Для этого, например, через приемный бункер шнекового транспортера СМН-20 поочередно загружаются 55 кг портландцемента, 40 кг технического углерода и 5 кг хлорида кальция или натрия до получения необходимого объема материала, после чего производится двух- или трехразовая перебункеровка его из одной смесительной машины в другую. В заводских условиях приготовление материала может быть осуществлено путем совместного вибропомола или помола в шаровых мельницах всех компонентов: портландцементного клинкера с гипсом, технического углерода и хлорида кальция или натрия.

Были приготовлены два состава известного тампонажного материала, включающего портландцемент, углеродсодержащую добавку - молотый каменный уголь с хлоридом кальция и хлоридом натрия, а также шесть составов тампонажного материала согласно изобретению (три: портландцемент, технический углерод и хлорид кальция; три: портландцемент, технический углерод и хлорид натрия) со средним и граничным содержаниями компонентов при 22 2^oC. Приготовление образцов тампонажного материала, определение седиментационной устойчивости по водоотделению раствора прочности цементного камня на изгиб и сжатие производилось по ГОСТ 26798. 0 - 26798.2 - 91. Оценка электропроводности цементного камня осуществлялась по удельному электрическому сопротивлению в соответствии с методикой, приведенной в работе [2], по формуле: удельное электрическое сопротивление, Омм; R - электрическое сопротивление всего образца, Ом; S - площадь поперечного сечения образца, м; L - длина образца (расстояние между электродами), м.

Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что предлагаемый тампонажный материал с оптимальным соотношением компонентов по сравнению с известным характеризуется отсутствием водоотделения раствора, а сформированный из него цементный камень - как электрический проводник.

Источники информации

1. Данюшевский В.C., Толстых И.Ф., Мильштейн В.М. Справочное руководство по тампонажным материалам. М.: Недра, 1973. с. 86 (прототип).

2. Пугачев Г.А. Электропроводные бетоны. Новосибирск: ВО "Наука", 1993. с. 45.