EA017220B1 - Добавка для ингибирования гелеобразования, способы получения цементного раствора и цементирования подземной зоны с ее использованием - Google Patents

Добавка для ингибирования гелеобразования, способы получения цементного раствора и цементирования подземной зоны с ее использованием Download PDF

Info

Publication number
EA017220B1
EA017220B1 EA200801190A EA200801190A EA017220B1 EA 017220 B1 EA017220 B1 EA 017220B1 EA 200801190 A EA200801190 A EA 200801190A EA 200801190 A EA200801190 A EA 200801190A EA 017220 B1 EA017220 B1 EA 017220B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
cement
salts
silicates
additive
weight
Prior art date
Application number
EA200801190A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200801190A1 (ru
Inventor
Жан-Филипп Карити
Мишель Мишо
Татьяна Пятина
Фредерик Тери
Original Assignee
Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. filed Critical Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Publication of EA200801190A1 publication Critical patent/EA200801190A1/ru
Publication of EA017220B1 publication Critical patent/EA017220B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26—Silicates of the alkali metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/20—Retarders
    • C04B2103/22—Set retarders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00146—Sprayable or pumpable mixtures

Abstract

Изобретение представляет универсальную добавку для улучшения свойств цементного раствора, приготовленного с портландцементом, и для использования в цементировании скважин с названной универсальной добавкой, включающей тип силикатов и/или боратов, который ингибирует гелеобразование, происходящее в промежуточной фазе. Добавка согласно настоящему изобретению содержит силикаты, способные выделять полисиликатные анионы, и/или бораты, способные выделять полиборатные анионы, в цементном растворе, приготовленном из названного портландцемента, где силикатами являются силикаты щелочных металлов при их количественном содержании от 0,3 до 0,9 мас.% от веса цемента, а боратами являются бораты щелочных металлов при их количественном содержании от 0,15 до 0,35 мас.% от веса цемента. Такая добавка существенно улучшает реологические характеристики (то есть сильное диспергирующее действие) и даже может преодолевать серьезные проблемы гелеобразования. При температуре выше 88°С (190°F) добавка действует как средство замедления схватывания, позволяя значительно снизить концентрацию замедлителя схватывания, требуемого для достижения данного времени загустевания.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение в общих чертах касается цементирования скважин. Более конкретно изобретение касается добавки к цементной композиции и имеет отношение к способу цементирования.
Описание прототипа
Цементные растворы для применения в операциях цементирования нефтяных скважин обычно основываются на портландцементе как гидравлическом вяжущем. Застывание такого цемента, известное как гидратация, представляет собой химическую реакцию между водой, присутствующей в цементном растворе, и материалом цемента, реакцию, вызывающую первоначально образование геля из цементного раствора и затем затвердевание, прогрессирующее с течением времени. На практике пригодная к перекачиванию суспензия из цемента, воды и других твердых или жидких добавок готовится на поверхности.
В особенности трудным является обеспечение задержки гидратации портландцемента при повышенных температурах, и были разработаны эффективные замедлители схватывания. Однако они могут приводить к непредсказуемым результатам, поскольку время загустевания цементного раствора и время, в течение которого начинает развиваться прочность цемента на сжатие, являются весьма чувствительными к концентрации замедлителя схватывания. Более того, верхний температурный предел у этих замедлителей схватывания иногда является слишком низким для цементирования высокотемпературных скважин. Таким образом, часто требуется добавление средства для повышения активности замедлителя схватывания. В качестве действенных усилителей замедлителей схватывания известны натриевые боратные соли (например, бура) и борная кислота. Однако эти химические вещества не всегда совместимы с некоторыми другими высокотемпературными добавками и поэтому могут ухудшать контроль водоотдачи и реологические характеристики цементных растворов.
Патент ТВ 2667058 описывает применение силикатов в цементных растворах с замедлителем для использования в хвостовиках (то есть когда желательно, чтобы цементное покрытие охватывало всю дистанцию от дна скважины до поверхности). В этом варианте применения употребляется глюкогептонатный замедлитель схватывания для замедления схватывания цемента в условиях придонного участка скважины с повышенными температурами, и относительно большие количества (17,75 л на тонну цемента) силиката натрия вводятся в цементный раствор, чтобы вызвать отверждение на поверхности, температура которой является гораздо более низкой.
Патентная заявка \¥О 2005/024175 описывает применение силикатов в качестве усилителя замедлителя схватывания при более высоких и более низких температурах. Тем не менее, количество добавляемых силикатов не контролировалось. И замедлитель схватывания является применимым только в цементном растворе для цементирования скважин, будучи бесполезным для строительных цементных растворов, тем самым непригодным для разнообразия цементов.
Эта проблема непостоянства реакционной способности цемента регулярно возникает при цементировании скважин. Реакционная способность цемента будет определяться по тому, насколько быстро цемент будет схватываться. Чтобы помочь в организации работы с цементом, были приняты серии классификаций цемента, которые показывают общий уровень реакционной способности цемента и пригодность для некоторых вариантов использования в цементировании скважин. Одна такая классификация представляет собой классификацию Американского Нефтяного Института (Атейсаи Ре1то1еит 1и5Й1и1е, ΑΡΙ), которая определяет систематизации А-Н для цементов, пригодных для цементирования скважин, такие цементные системы будут называться цементной композицией для нефтяных промыслов. Однако цементы, отвечающие таким классификациям, часто являются относительно дорогостоящими. Строительные цементы часто более дешевы и более легкодоступны во многих частях мира, чем ΑΡΙ-цементы, такие цементные системы для строительства будут называться строительной цементной композицией. Однако их переменная реакционная способность и ненадежное поведение делает их применение в области цементирования скважин рискованным, в особенности когда повышается температура, так как часто существует вероятность, что цементный раствор будет схватываться слишком быстро или совсем не схватываться. Если принимать в расчет температурные эффекты в придонной части и верхней части скважины, и ненадежный характер влияния добавок, таких как замедлители схватывания, применение этих цементов, пусть и желательное в экономическом отношении, рассматривается как неприемлемо рискованное. В настоящее время не существует простых средств и способов контроля характеристик затвердевания таких цементов настолько, чтобы быть способными сделать их пригодными для применения в цементировании скважин.
Таким образом, остается актуальной потребность в создании способов и композиций для замедления схватывания цемента, которые направлены на решение проблемы непостоянства реакционной способности цемента. Задача изобретения состоит в представлении такой добавки для каждого типа цементных композиций, включающих цементные композиции для нефтяных промыслов и строительные цементные составы.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение представляет универсальную добавку для улучшения свойств цементного раствора, приготовленного из портландцемента и используемого в цементировании скважин, с названной универсальной добавкой, включающей тип силикатов и/или боратов, которые подавляют гелеобразова
- 1 017220 ние, происходящее в промежуточной фазе. Добавка согласно настоящему изобретению существенно улучшает реологические характеристики (то есть сильное диспергирующее действие) и даже может разрешать серьезные проблемы гелеобразования. При температуре выше 88°С (190°Р) добавка действует как средство замедления схватывания, будучи в состоянии значительно снизить концентрацию замедлителя схватывания, требуемого для обеспечения данного времени загустевания.
Преимущественно добавка включает силикаты щелочных металлов общей формулы (8ίΟ2)χ(Μ2Ο), в которой М представляет собой щелочный металл, в цементном растворе. Далее, силикаты имеют свойство образовывать полисиликатные анионы. Представляется, что силикаты щелочных металлов, которые выделяют некоторые полисиликатные анионы в водный раствор, сокращают скорость гидратации в промежуточной фазе портландцемента. Полисиликатные анионы присутствуют в больших количествах в водном растворе, когда молярное отношение 8ίΟ2:Μ2Ο (Μ представляет собой Να или К) в силикате равно или выше 1,5. Твердый силикат натрия с молярным отношением 8ίΟ2:Ν;·ι2Ο. равным 3,32, проявил себя гораздо более эффективным, чем метасиликат натрия (Να28ίΟ3 с молярным отношением 8ίΟ2:Να2Ο, равным 1), который в настоящее время используется на промыслах, когда жидкие добавки не могут быть применены. Этот силикат должен быть частично гидратирован для повышения скорости его растворения в цементном растворе. Предпочтительно молярное отношение 8ίΟ2:Ν;·ι2Ο варьирует в диапазоне 1,683,37.
Преимущественно добавка включает бораты щелочных металлов общей формулы (Β^^^Ο), в которой Ν представляет собой щелочный металл, в цементном растворе. Далее, бораты имеют свойство образовывать полиборатные анионы. Представляется, что бораты щелочных металлов, которые выделяют некоторые полиборатные анионы в водный раствор, сокращают скорость гидратации в промежуточной фазе портландцемента. Полиборатные анионы присутствуют в больших количествах в водном растворе, когда молярное отношение Β2Θ3:Ν2Ο (М представляет собой Να или К) в борате равно или выше 2. Предпочтительно молярное отношение Β2Ο3:Ν2Ο варьирует в диапазоне 2-5.
В еще одном аспекте изобретения, изобретение представляет применение универсальной добавки, как описанной выше, в замедлителе схватывания, включающем, по меньшей мере, один из компонентов, избираемых из списка, составленного из глюконатных солей, глюкогептонатных солей, гидроксикарбоновых кислот, солей гидроксикарбоновых кислот, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей гидроксикарбоновых кислот и лигносульфонатов, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей гидроксикарбоновых кислот и аминных производных лигнина, неочищенных и очищенных лигносульфонатов.
В еще одном аспекте изобретение представляет способ приготовления цементного раствора, изготовленного из портландцемента и предназначенного для применения в цементировании скважин, названный способ включает: (1) получение гидравлического цемента, сделанного из портландцемента; и (и) комбинирование универсальной добавки, как описанной выше, с названным гидравлическим цементом, в количестве в интервале от около 0,1 до около 20 вес.% от названного гидравлического цемента в названном цементном растворе. Предпочтительно способ далее включает добавление замедлителя схватывания, включающего по меньшей мере один из компонентов, избираемых из списка, составленного из глюконатных солей, глюкогептонатных солей, гидроксикарбоновых кислот, солей гидроксикарбоновых кислот, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей и лигносульфонатов, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей и аминных производных лигнина, неочищенных и очищенных лигносульфонатов.
В еще одном аспекте изобретения, изобретение представляет способ цементирования подземной зоны, пересекаемой стволом скважины, при температуре выше 88°С (190°Р) с использованием цементного раствора, изготовленного из портландцемента, названный способ включает: (1) получение гидравлического цемента, сделанного из портландцемента; (й) комбинирование универсальной добавки, как описанной выше, с названным гидравлическим цементом в количестве в интервале от около 0,1% до около 20 вес.% от названного гидравлического цемента в названном цементном растворе; (ш) закачивание названного цементного раствора, содержащего названную добавку, приготовленного предварительно, в подземную зону по пути названного ствола скважины; и (ίν) создание возможности застывания названного цементного раствора. Предпочтительно способ далее включает добавление замедлителя схватывания, включающего по меньшей мере один из компонентов, избираемых из списка, составленного из глюконатных солей, глюкогептонатных солей, гидроксикарбоновых кислот, солей гидроксикарбоновых кислот, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей и лигносульфонатов, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей и аминных производных лигнина, неочищенных и очищенных лигносульфонатов.
Краткое описание чертежей
Далее варианты осуществления настоящего изобретения могут быть понятны из прилагаемых чертежей:
фиг. 1 показывает график времен загустевания при 93 °С строительной цементной композиции и универсальной добавки;
фиг. 2 показывает график реологических характеристик при 85°С строительной цементной композиции и универсальной добавки;
фиг. 3 показывает график калориметрических профилей при 85°С строительной цементной композиции и универсальной добавки;
- 2 017220 фиг. 4 показывает график времен загустевания при 77, 85 и 93°С цементной композиции для нефтяных промыслов и универсальной добавки.
Подробное описание
Цементные композиции для нефтяных промыслов
Были испытаны универсальные добавки типа силикатов натрия. Влияние трех различных силикатов натрия на реологические характеристики и время загустевания двух цементных растворов из цемента класса О (по классификации Американского Нефтяного Института), замедленных с помощью двух различных лигносульфонатных замедлителей схватывания, было исследовано при повышенной температуре.
Характеристики трех силикатов натрия приведены в табл. 1. Силикаты 1 и 2 (метасиликат натрия) представлены в твердой форме, и силикат 3 представлен в концентрированной жидкой форме (жидкое стекло). Молярное отношение 81О2:Ха2О составляет 3,32 для силиката 1,1 для силиката 2 (метасиликат натрия, Ха281О3) и 3,37 для силиката 3. Силикат 1 содержит 19 вес.% кристаллизационной воды, тогда как силикат 2 присутствует в безводной форме.
Таблица 1. Состав силикатов натрия
Силикат Форма 3ϊΟ2 (% вес. ) Ыа2О(% вес.) Молярное отношение 51О2: Иа2О
1 Твердый* 61,8 19, 2 3,32
2 Твердый 49,2 50,8 1
3 Жидкий 29, 5 9,0 3,37
*Этот твердый силикат натрия содержит 19 вес.% воды
Два цемента класса О, цементная композиция для нефтяных промыслов, поставляются фирмой 1)ускегЬоГ£ (ТМ) и маркируются как Черная Метка (В1аск ЬаЬе1), который будет называться цемент А, и Красная Метка (Кеб ЬаЬе1), который будет называться цемент В. Два замедлителя схватывания представляют собой лигносульфонаты. Замедлитель схватывания 1 представляет собой неочищенный лигносульфонат, который содержит некоторые остаточные сахара, главным образом пентозы и гексозы, и соответствующие альдоновые кислоты, такие как ксилоновая кислота. Замедлитель схватывания 2 представляет собой очищенный лигносульфонат, из которого остаточные сахара были удалены во время процесса изготовления.
Цемент О был смешан с водопроводной водой до плотности 1,89 кг/л (15,8 фунт/галлон). Противовспенивающая присадка (2,66 л на тонну цемента) была добавлена к примешиваемой воде для предотвращения чрезмерного образования пены во время затворения цементного раствора. Силикат 1 или 2 и замедлитель схватывания были примешаны к цементу в сухом состоянии, тогда как силикат 3, который является жидкостью, был добавлен к воде затворения. Кварцевая мука (35 вес.% от веса цемента, ВШОС) была примешана в сухом состоянии к цементу для цементных составов при Циркуляционной Температуре у Дна Скважины (ВНСТ) 104,4°С (220°Р), чтобы предотвратить эффект снижения прочности, имеющий место, когда Статическая Температура у Дна Скважины (ВН8Т) составляет выше 110°С (230°Р). Во многих случаях ВН8Т является более высокой, чем ВНСТ. Цементные растворы были смешаны согласно инструкции ΑΡΙ. Цемент добавляется в течение 15 с к воде затворения в гомогенизаторе Уоринга при скорости вращения 400 об/мин. Цементный раствор затем перемешивается в течение 35 с при скорости 12000 об/мин. Количества материалов рассчитываются для приготовления 600 мл цементного раствора. Реологические характеристики были измерены с помощью реометра Скал 35 после кондиционирования цементного раствора в течение 20 мин при 85°С (185°Р) в консистометре при атмосферном давлении, вращающемся со скоростью 150 об/мин. Цементный раствор был подвергнут сдвигу при различных скоростях сдвига, соответствующих скоростям вращения в 300, 200, 100, 60 и 30 об/мин. Показания приведены в табл. 3, 4 и 6. Время загустевания было измерено в консистометре под повышенным давлением, вращающемся со скоростью 150 об/мин. Программы, использованные для этих испытаний, приведены в табл. 2. Значение времени загустевания соответствует времени, необходимому для достижения цементным раствором консистенции в 100 единиц Вердена (Вс), соответствующей началу схватывания цемента. Результаты представлены в табл. 5 и 7.
- 3 017220
Таблица 2. Программы испытаний времени загустевания, представленных в табл. 5 и 7
Начальная Конечная Начальная
темпера- темпера- температура
тура тура
(°С) (°С)
27 85 10 Мпа (15 00
Р31)
27 93,3 12 Мпа (1750
Р31)
27 104,4 12 Мпа (1750
Р31)
Конечная температура (рзт) Время до начала загустевания (минут) Скорость нагревани я (°С/мин)
70 Мпа 44 1, 32
(10200 Ρ3Ϊ)
92 Мпа 52 1,27
(13400 Ρ31)
92 Мпа 52 1, 49
(13400 Р31)
Таблица 3. Влияние силиката 1 на реологические характеристики цементных растворов, замедленных с помощью 0,3 вес.% от веса цемента (В\УТ)С) замедлителя схватывания. 1
Силикат 1 (% от веса цемента (ВИОС)) 0 0,1 0,2 0,3 0, 5
Реологические характеристики при 85°С: 300 об/мин 124 93 68 55 49
200 об/мин 120 88 62 49 43
100 об/мин 116 78 56 44 37
60 об/мин 101 72 53 42 35
30 об/мин 65 52 43 36 30
Цемент А, смешанный со свежей водой до плотности 1,89 кг/л.
Цементные растворы содержат 2,66 л противовспенивающей присадки на тонну цемента.
Табл. 3 показывает влияние силиката 1 (молярное отношение 8ΐΟ2:Να2Ο, равное 3,32) на реологические характеристики цементных растворов А, замедленных с помощью 0,3 вес.% от веса цемента (В\У(')С) неочищенного лигносульфоната. В отсутствие силиката показания являются высокими, показывая, что цементный раствор не диспергирован. Сильный диспергирующий эффект отмечается с увеличением концентрации силиката.
Таблица 4. Влияние силиката 2 на реологические характеристики цементных растворов, замедленных с помощью 0,3 вес.% от веса цемента (В\У(')С) замедлителя схватывания 1
Силикат 2 (% от веса цемента (ВИОС)) 0 0, 126 0,252 0, 376 0,62 8
Реологические характеристики при 85°С: 300 об/мин 124 130 109 112 119
200 об/мин 120 125 104 107 112
100 об/мин 116 113 96 101 103
60 об/мин 101 100 8 8 93 95
30 об/мин 65 65 62 62 68
Цемент А, смешанный со свежей водой до плотности 1,89 кг/л.
Цементные растворы содержат 2,66 л противовспенивающей присадки на тонну цемента.
Табл. 4 показывает влияние силиката 2 (метасиликат натрия, Νη28ίΟ3, молярное отношение 8ίΟ2:Νη2Ο, равное 1) на реологические характеристики цементных растворов А, замедленных с помощью 0,3 вес.% от веса цемента (В\У(')С) из неочищенного лигносульфоната. Концентрации силиката 2 были подобраны для создания таких же концентраций 8ΐΟ2, как для силиката 1 (табл. 3). Сильный диспергирующий эффект, полученный при добавлении силиката 1, уже не наблюдается для силиката 2.
Таблица 5. Влияние силикатов 1, 2 и 3 на время загустевания цементных растворов, замедленных с помощью замедлителя схватывания 1, при различных температурах
- 4 017220
Кварцевая мука (% от веса цемента (БИОС)) Замедлитель схватывания 1 (% от веса цемента (БИОС)) Силикат 1 (% от веса цемента (БИОС)) Силикат 2 (% от веса цемента (ВЭДОС)) Силикат 3 (литров на тонну) 0,3 0,3 0, 3 0,3 0,38 1Л 1 о III 0, 5 0, 3 35 0,8 35 0,8 0, 3 35 0,8 0,38 35 0,8 4,5 3
Температура (°С) 85 93,3 104,4
Время загустевания 4:44 4:36 2:47 6:22 9:11 3 : 49 7:17 4:33 23 : 20
Цемент А, смешанный со свежей водой до плотности 1,89 кг/л;
2,66 л противовспенивающей присадки на тонну цемента.
Табл. 5 показывает влияние различных силикатов на время загустевания цементных растворов А с неочищенным лигносульфонатом при различных температурах. При 85°С (185°Т) время загустевания цементного раствора, замедленного с помощью 0,3 вес.% от веса цемента (ВШОС) замедлителя схватывания, составляет 4 ч и 44 мин. Добавление 0,3 вес.% цемента (ВШОС) силиката 1 не изменяет времени загустевания (разница в 8 мин несущественна), тогда как добавление 0,38 вес.% от веса цемента (ВШОС) силиката 2 (то же самое количество 8Ю2, как для силиката 1) значительно его сокращает. Силикат 3 при этой температуре не испытывался. При 93,3°С (200°Т) время загустевания цементного раствора, замедленного с помощью 0,5 вес.% от веса цемента (ВШОС) замедлителя схватывания, составляет 6 ч и 22 мин. Это время является существенно более длительным, когда добавляются 0,3 вес.% от веса цемента (ВШОС) силиката 1. Силикаты 2 и 3 не были испытаны при этой температуре. При 104,4°С (220°Т) время загустевания цементного раствора, замедленного с помощью 0,8 вес.% от веса цемента (ВШОС) замедлителя схватывания, составляет всего 3 ч и 49 мин. Как наблюдалось при 93,3°С, время загустевания является значительно более длительным, когда добавляются 0,3 вес.% от веса цемента (ВШОС) силиката 1. Оно также увеличивается, когда добавляются 0,38 вес.% от веса цемента (ВШОС) силиката 2, но в гораздо меньшей степени (44 мин против 208 мин). Время загустевания резко возрастает (23 ч и 20 мин), когда добавляются 4,53 л силиката 3 на тонну цемента. Эта концентрация соответствует такой же концентрации 81О2, как для двух других силикатов (то есть 0,185 вес.% от веса цемента (ВШОС) 8Ю2).
Таблица 6. Влияние силикатов 1, 2 и 3 на реологические характеристики цементных растворов, замедленных с помощью самедлителей схватывания 1 и 2
Замедлитель схватывания 1 (% 0,8 0, 8 0,8 0, 8 - -
от веса цемента (ВИОС))
Замедлитель - - - - 0,8 0, 8
схватывания 2 (% от
веса цемента (БИОС))
- 5 017220
Цемент В, смешанный со свежей водой до плотности 1,89 кг/л, цементные растворы содержат 2,66 л противовспенивающей присадки на тонну цемента и 35 вес.% от веса цемента (ВШОС) кварцевой муки.
Табл. 6 показывает влияние трех силикатов на реологические характеристики цементных растворов В с 0,8 вес.% от веса цемента (ВШОС) неочищенного лигносульфоната (замедлитель схватывания 1). Цементный раствор является полностью диспергированным (значение предела текучести близко к нулю) при добавлении 0,3 вес.% от веса цемента (ВШОС) силиката 1. Подобный эффект отмечается при добавлении 4,53 л силиката 3 на тонну цемента. Напротив, цементный раствор становится более вязким (более высокие показания), когда добавляются 0,38 вес.% от веса цемента (ВШОС) силиката 2. Сильный диспергирующий эффект силиката 1 также наблюдается, когда цементный раствор замедляется с помощью 0,8 вес.% от веса цемента (ВШОС) очищенного лигносульфоната (замедлитель схватывания 2). Два дру-
Цемент В, смешанный со свежей водой до плотности 1,89 кг/л, цементные растворы содержат 2,66 л противовспенивающей присадки на тонну цемента и 35 вес.% от веса цемента (ВШОС) кварцевой муки.
Цемент В, смешанный со свежей водой до плотности 1,89 кг/л, цементные растворы содержат 2,66 л противовспенивающей присадки на тонну цемента и 35 вес.% от веса цемента (ВШОС) кварцевой муки.
Табл. 7 показывает времена загустевания при 104,4°С (220°Р), соответственно таковым цементным растворам В.
Отмечается, что времена загустевания, наблюдаемые для цемента В, являются значительно более короткими, чем таковые, наблюдаемые для цемента А (показанные в табл. 5). Добавление 0,3 вес.% от веса цемента (ВШОС) силиката 1 увеличивает время загустевания на 48 мин, когда цементный раствор замедляется с помощью неочищенного лигносульфоната (замедлитель схватывания 1), и на 74 мин, когда он замедляется с помощью очищенного лигносульфоната (замедлитель схватывания 2). Время загустевания слегка сокращается, когда 0,38 вес.% от веса цемента (ВШОС) силиката 2 добавляются к цементному раствору, замедленному неочищенным лигносульфонатом. Как наблюдается с другими цементами, самый сильный эффект замедления схватывания отмечается, когда добавляются 4,53 л силиката 3 на тонну цемента.
Изобретатели отметили, что свойства силиката натрия зависят от химической природы силиката.
- 6 017220
Фактически были выявлены три различных варианта поведения: (1) для силиката 1, сильное диспергирующее влияние, умеренное замедляющее действие при температурах 93,3 и 104,4°С (нет влияния при 85°С); (2) силикат 2, нет диспергирующего влияния (когда силикат смешивается с цементом в сухом состоянии), нет эффекта замедления схватывания при 93,3 и 104,4°С (эффект ускорения при 85°С); (3) силикат 3, сильное диспергирующее влияние, сильное замедляющее действие при температуре 104,4°С (не испытывался при 85 и 93,3°С).
Таким образом, изобретатели предполагают, что существуют два ключевых параметра; отношение 81О2:Ыа2О; и физическое состояние силиката (то есть применяемого в виде концентрированной жидкости или в твердом виде). После этих двух параметров важную роль играет степень полимеризации силикатных анионов в водном растворе: - если молярное отношение 8Ю2:Ыа2О силиката является высоким (например, силикат 3), то в растворе присутствуют полисиликатные анионы; если этот силикат разбавлен большими количествами воды, как в воде затворения для приготовления цементного раствора, то силикатные анионы остаются в полимерной форме в течение некоторого времени; - если молярное отношение δίθ2 : Ыа2О силиката является низким (например, метасиликат натрия), в растворе присутствуют моносиликатные анионы; - смесь полисиликатных и моносиликатных анионов может быть получена, когда твердый силикат с высоким молярным отношением 8Ю2:Ыа2О (например, силикат 1) растворяется в больших количествах воды.
Предполагается, что полисиликатные анионы действуют как селективный замедлитель схватывания для промежуточной фазы портландцементов. В случае цементов класса О промежуточная фаза представляется прежде всего составленной из тетракальцийалюминоферрита (12-15% цемента), Са4Л12Ре2О10, и небольшого количества (меньше 3%) трикальцийалюмината, Са3А12О6. Реакционная способность промежуточной фазы скорее является высокой, и, более того, скорость гидратации может быть повышена в присутствии некоторых добавок, таких как лигносульфонаты. Продукты гидратации, образованные из промежуточной фазы, поглощают большие количества органических молекул (диспергатора, замедлителя схватывания), которые уже более не доступны для диспергирования и замедления схватывания цементного раствора. Известно, что реологические характеристики цементных растворов представляют собой функцию реакционной способности промежуточной фазы. Например, требуются более высокие концентрации как диспергатора, так замедлителя схватывания при увеличении количества трикальцийалюмината, который является наиболее реакционноспособной фазой портландцементов в ранних сроках твердения.
В присутствии некоторых силикатов щелочных металлов, выделяющих большие количества полисиликатных анионов в раствор, степень гидратации промежуточной фазы может быть понижена. Следовательно, количество молекул лигносульфоната, поглощаемых в продукты ее гидратации, уменьшается, и, тем самым, цементный раствор должен быть лучше диспергирован. Предварительное исследование показало, что начало схватывания цемента становится регулируемым гидратацией промежуточной фазы, когда температура отверждения превышает примерно 88°С (190°Р). Ниже этой температуры схватывание цемента в первую очередь регулируется гидратацией силикатных фаз, Са381О5 и Са281О4. Этим могут объясняться более длительные времена загустевания, наблюдаемые при 104,4°С (220°Р) в присутствии силикатов 1 и 3.
Строительные цементные композиции
Были испытаны универсальные добавки типа силикатов натрия и боратов натрия. Влияние трех различных силикатов натрия и одного бората натрия на реологические характеристики и время загустевания различных цементных растворов, замедленных двумя различными замедлителями схватывания, были исследованы при повышенной температуре.
Характеристики силикатов натрия и боратов натрия приведены в табл. 8. Силикаты 1 и 2 (метасиликат натрия) представлены в твердой форме, и силикат 3 представлен в концентрированной жидкой форме (жидкое стекло). Молярное отношение 8Ю2:Ыа2О составляет 3,32 для силиката 1, 1 для силиката 2 (метасиликат натрия, Ыа281О3) и 3,37 для силиката 3. Силикат 1 содержит 19% вес. кристаллизационной воды, тогда как силикат 2 присутствует в безводной форме.
Таблица 8. Составы универсальных добавок
Добавки Форма Природа
8102 (% вес . ) Ыа2О (% вес.) Молярное отношение 5102: Па2О
Силикат 1 Твердый* 61,8 19,2 3,32
Силикат 2 Твердый 49,2 50,8 1
Силикат 3 Жидкий 29, 5 9, 0 3,37
Борат 1 Твердый * * Декагидрат пентабората натрия
* Этот твердый силикат натрия содержит 19 вес.% воды.
- 7 017220
Цементные растворы готовятся из трех типов строительных цементов и одного типа цемента класса А для применения для нефтяных промыслов. Эти свойства описаны в табл. 9, содержание С3А соответствует трикальцийалюминатному компоненту промежуточной фазы.
Таблица 9. Цементные композиции и свойства
Цементы
Цемент С
Строительный
Ά3ΤΜ
Крупность
Цемент Ω
Строительный
ЬаГагде (ТМ) Атеггсап сетеггЬ
Цемент Е
Строительный
Но1с1т
(ТМ) сешепр
Цемент Е
Для нефтяных промыслов
3000
Класс А
Все цементные растворы были приготовлены со свежей водой, и противовспенивающая присадка была также введена (2,66 л на тонну цемента - 0,03 галлона на куль (101,6 кг)) для сведения к минимуму избыточного пенообразования во время фазы затворения. Диспергатор был также добавлен для обеспечения правильного первоначального уровня диспергирования. Этот диспергатор основывается на полинафталинсульфонатных компонентах (ΡΝ8). Были использованы два замедлителя схватывания, имеющие различную потенциальную способность замедления схватывания. Была принята во внимание эксплуатационная необходимость регулирования времени загустевания согласно требованиям промысловых условий.
Замедлители схватывания 3 и 4 основываются на глюконатных и глюкогептонатных солях.
Результаты, приведенные в табл. 10, подтверждают диспергирующие свойства силиката 1 для цемента типа С, которые уже наблюдались для цемента класса О для применения на нефтяных промыслах. Были испытаны две цементных композиции, приготовленные из цемента С: С1 и С2. Добавление 0,5 вес.% от веса цемента (ВШОС) силиката 1 снижает реологические характеристики. Величина этого эффекта диспергирования соотносится с крупностью частиц цемента, которая является более высокой для этого строительного цемента. Это могло бы побудить к увеличению большего количества силиката 1, чтобы получить эквивалентное диспергирование.
Таблица 10. Цементные композиции С и свойства
Состав С1 С2
Замедлитель схватывания 4, % от веса 0, 15 0, 15
цемента (ВИОС)
Диспергатор, % от веса цемента (ВИОС) 0,05 0,05
Силикат 1, % от веса цемента (ВИОС) - 0,5
ΑΡΙ (снижение реологических
характеристик),
Реологические характеристики при 85°С
300 87 79
200 74 66
100 53 46
60 43 37
30 30 26
б 15 13
3 12 10
Все составы представляют собой цементные растворы с плотностью 1,87 г/см3 (15,6 фунт/галлон).
Цементные растворы содержат противовспенивающую присадку в количестве 2,66 л на тонну цемента (0,03 галлон/куль).
Результаты фиг. 1 показывают сравнительные времена загустевания при 93 °С цементных растворов, содержащих 0,2 вес.% от веса цемента (ВШОС) Замедлителя схватывания 3, 0,2 вес.% от веса цемента (ВШОС) диспергатора, 2,66 л противовспенивающей присадки на тонну цемента с различными концентрациями силиката 1 (выраженными в процентах от веса цемента (ВШОС)). Цементный раствор, содержащий наименьшее количество силиката 1 (0,3 вес.% от веса цемента (ВШОС)), представляет собой хороший пример развития гелеобразования при существенном росте консистенции во время ожидаемого периода покоя, и начинающегося сразу перед консистенцией в 100 Вс. Более того, переходный период между 30 и 100 Вс является скорее длительным. В плане применения для операций цементирования это подтверждает, что такой цемент не может быть использован для цементных растворов в опера
- 8 017220 циях цементирования, поскольку он не перекачивается. С другой стороны, чем больше повышается концентрация силиката, тем ситуация становится лучше: цементный раствор, содержащий до 0,9 вес.% от веса цемента (ВАОС), проявляет сохранение консистенции изрядно низкой во время периода покоя с развитием гелеобразования, и переходное время сокращалось до достижения приемлемой продолжительности. Время до достижения 100 Вс не столь сильно подвержено влиянию.
Это ясно показывает эффективность и преимущество добавления и повышения количества силиката. Это представляет собой подтверждение того, что силикат 1 ведет себя как эффективный ингибитор гелеобразования, который позволяет применять такой стандартный строительный цемент (цемент С) в операциях на нефтяных промыслах.
Таблица 11. Сравнение влияния универсальных добавок на цемент Ό
Состав ϋΐ 02 ϋ3 ϋ4 ϋ5 ϋ6 Ω7
Замедлитель схватывания 4, % от веса цемента (ВИОС) 0, 1 0,1 0, 15 0, 15 0,15 0, 15 0, 15
Силикат 1, % от веса цемента (ВИОС) 0, 5 0,5
Силикат 3, литров на тонну 3,2
Силикат 2 влажный, % от веса цемента (ВИОС) 0, 31 5
Силикат 2 сухой, % от веса цемента (ВИОС) 0, 31 5
300 250 247 44 71 49 178 40
200 240 238 38 60 39 174 30
100 223 205 29 47 26 155 19
60 186 160 19 42 22 155 15
30 140 114 15 35 18 110 12
6 76 60 14 20 13 50 8
3 /68 48 11 15 10 35 7
Все составы представляют собой цементные растворы с плотностью 1,87 г/см3 (15,6 фунт/галлон).
Цементные растворы содержат противовспенивающую присадку в количестве 2,66 л на тонну цемента (0,03 галлон/куль) и диспергатор в количестве 0,2 вес.% от веса цемента (ВАОС).
Табл. 11 показывает сравнение различных силикатов, составленных для получения эквивалентного количества 8ΐΘ2 в цементном растворе, с различными концентрациями замедлителя схватывания 4. Были испытаны семь цементных композиций, приготовленных из цемента Ό: от Ό1 до Ό7. Составы (Ό1 и Ό2) и (Ό3-Ό7) показывают, что диспергирующие свойства могут находиться в пределах различного порядка величины для этого типа цемента Ό при таком уровне концентрации силиката. Главным параметром является крупность цемента, которая является наибольшей для этого цемента в сравнении с другими представленными цементами. И поскольку повышенная крупность цемента непосредственно вызывает увеличенное количество добавки, такой цемент потребовал бы увеличенного количества ингибиторов гелеобразования.
Но в этом случае вклад этих различных ингибиторов гелеобразования воздействует в основном не на реологические характеристики, а на время загустевания до достижения 100 Вс. Все составы (кроме состава Ό6) вызывают более длительное время загустевания, которое подтверждает их замедляющие свойства благодаря развитию полисиликатных частиц. Для состава Ό7 твердый силикат 2 был предварительно гидратирован, для чего был помещен в хорошие условия для формирования некоторого количества полисиликатных частиц в воде затворения. С другой стороны, при сухом смешении (состав Ό6) он был помещен непосредственно на поверхность цемента, и первоначальные моносиликатные частицы не
- 9 017220 могут формировать полисиликаты и тем самым совершенно не замедляют состав. Опять же, что наблюдалось, так это ситуация с ингибитором гелеобразования, приспособленная к характеристикам цемента. Происходит общее равновесие.
Цементная композиция, приготовленная с цементом типа Е, была испытана с универсальной добавкой, приготовленной из бората натрия при различных концентрациях (выраженных в процентах от веса цемента (ВШОС)). Эта универсальная добавка включает, в частности, тетра- и пентабораты с различными степенями гидратации. Суспензия цементной композиции имеет плотность 1,87 г/см3 (15,6 фунт/галлон), и были добавлены замедлитель схватывания 4 в количестве 0,1 вес.% от веса цемента (ВШОС), диспергатор в количестве 0,2 от веса цемента (ВШОС) и 2,66 л противовспенивающей присадки на тонну цемента. Результаты, приведенные на фиг. 2 и 3, описывают влияние бората 1.
Фиг. 2 подтверждает диспергирующие свойства бората 1 с существенным снижением реологических характеристик. Ситуация усиливается, когда концентрация бората 1 повышается. Профили гидратации этих составов также были изучены с помощью калориметрии при 85°С. Профили, представленные на фиг. 3, показывают, что борат 1 проявляет замедляющие свойства, когда добавляется к сравнительному цементному раствору в достаточном количестве. Это наблюдалось с 0,25 вес.% от веса цемента (ВШОС). При 0,15 вес.% от веса цемента (ВШОС) разница со сравнительным составом могла рассматриваться как пренебрежимо малая.
Эта комбинация характеристик диспергирования и замедления бората 1 показывает, что он является хорошим ингибитором гелеобразования для цемента Е.
Таблица 12. Сравнение влияния универсальных добавок на цемент Е
Состав ΕΊ Е2 гз Г4
Силикат 1, % от веса цемента (БИОС) - 0,5 - -
Силикат 2, % от веса цемента (БИОС) - - 0, 63 -
Силикат 3, литров на тонну - - - 3, 2
ΑΡΙ (снижение реологических характеристик), Реологические
характеристики при 85°С
300 36 24 41 21
200 30 18 35 16
100 24 12 31 13
60 21 11 29 11
30 19 9 27 9
6 12 8 18 9
3 9 6 15 7
Все составы представляют собой цементные растворы с плотностью
1,87 г/см3 (15,6 фунт/галлон) с 0,1% от веса цемента (БИОС)
Замедлителя схватывания 4
Цементные растворы содержат противовспенивающую присадку в
количестве 2,66 литра на тонну цемента (0, 03 галлон/куль) и
диспергатор в количестве 0,2% от веса цемента (БИОС)
Были испытаны четыре цементных композиции, приготовленные из цемента Е: от Е1 до Е4. Табл. 12 показывает реологические результаты для четырех цементных композиций. Силикаты 1 и 3, которые формируют полисиликатные частицы, имеют хорошее диспергирующее свойство (цементные растворы Е2 и Е4). Силикат 2, который создает моносиликатные частицы, имеет более низкое диспергирующее свойство (цементный раствор Е3) и не имеет эквивалентной эффективности.
Времена загустевания, представленные на фиг. 4, показывают, что температура также является параметром, включенным в определение оптимизированного количества требуемого ингибитора гелеобразования. В этом примере, когда температура повышается, промежуточные фазы становятся все более и более реакционноспособными, и цемент, который мог бы рассматриваться как удовлетворительный при 77°С, уже не был бы таким при 93°С, поскольку наблюдается развитие гелеобразования. В общем, каждая ситуация потребовала бы конкретной оптимизации, принимая в расчет все существенные параметры, которые стимулируют развитие гелеобразования (свойства цемента, но также эксплуатационные условия, вроде температуры).
Таким же образом изобретатели отметили, что эффективность силиката натрия и бората натрия зависит от химической природы силиката и бората. Строительные цементные композиции имеют промежуточную фазу (составленную из Са3А12О6 и Са4А12Ее2О10), имеющую высокое содержание С3А. Как наблюдалось, некоторые силикаты щелочных металлов специфично замедляют гидратацию промежуточной фазы портландцементов для цементных композиций, предназначенных для нефтяных промыслов, тогда как они не замедляют гидратацию силикатных фаз. Теперь же изобретатели наблюдали те же ре
- 10 017220 зультаты для некоторых силикатов щелочных металлов и боратов щелочных металлов, конкретно замедляющих гидратацию промежуточной фазы портландцементов для цементной композиции для нефтяных промыслов и/или строительной цементной композиции, тогда как они не замедляют гидратацию силикатных фаз. Предполагается, что при температуре выше 88°С (190°Е) время схватывания становится регулируемым гидратацией промежуточной фазы. Поэтому такие силикаты щелочных металлов и/или бораты щелочных металлов действуют как средство замедления схватывания при повышенных температурах, обеспечивая существенное снижение концентрации замедлителя схватывания, обычно требуемого для достижения данного времени загустевания.
Во многих случаях проблемы гелеобразования (то есть раннего загустевания цементного раствора) приписываются высокой степени гидратации промежуточной фазы. Гидраты, образуемые из этой фазы, поглощают большие количества органических молекул (например, замедлителей схватывания, диспергаторов), которые выводятся из водного раствора и не участвуют в замедлении схватыванияя и диспергировании цемента. Тем самым силикаты и/или бораты щелочных металлов, которые способны замедлять гидратацию промежуточной фазы, ведут себя как эффективные средства против гелеобразования.
Наиболее эффективными силикатами щелочных металлов являются такие, которые выделяют большую долю полисиликатных анионов в водный раствор. Реально присутствие полисиликатных анионов повышается, когда молярное отношение δίϋ2:Μ20 (М представляет собой Να или К) равно или превышает 1,5 и когда водный раствор является концентрированным. Эти два условия отвечают составу жидкого стекла, которое имеет молярное отношение 8ίϋ2:Να2Θ. равное 3,37, и содержание твердых компонентов 38,5 вес.%. Таким образом, жидкое стекло работает правильно и как средство для замедления схватывания при повышенных температурах, и как реагент против гелеобразования.
Твердая композиция, приготовленная с метасиликатом натрия (Ыа28103, молярное отношение 8ίϋ2:Ν;·ι20 равно 1) рекомендуется, когда жидкие добавки не могут быть использованы с позиции логистики. Однако эта композиция не работает правильно, поскольку ее водный раствор в основном составлен моносиликатными анионами. И было показано, что твердый силикат натрия с молярным отношением 8102:Ыа20, подобным таковому для жидкого стекла, действует гораздо лучше, чем метасиликат натрия. Этот твердый силикат не должен находиться в безводном состоянии, чтобы повысить скорость его растворения в внутрипоровой воде цементного раствора, когда он примешивается к цементу в сухом состоянии.
Наиболее эффективные бораты щелочных металлов являются такими, которые высвобождают высокие доли полиборатных анионов в водный раствор. Предпочтительными являются тетрабораты натрия и пентабораты натрия.

Claims (6)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Добавка для ингибирования гелеобразования, происходящего внутри промежуточной фазы портландцемента при цементировании скважин, содержащая силикаты, способные выделять полисиликатные анионы, и/или бораты, способные выделять полиборатные анионы, в цементном растворе, приготовленном из названного портландцемента, где силикатами являются силикаты щелочных металлов при их количественном содержании от 0,3 до 0,9 мас.% от веса цемента, а боратами являются бораты щелочных металлов при их количественном содержании от 0,15 до 0,35 мас.% от веса цемента.
  2. 2. Добавка по п.1, где цементный раствор дополнительно содержит замедлитель схватывания, включающий по меньшей мере один из компонентов, выбранных из списка, состоящего из глюконатных солей, глюкогептонатных солей, гидроксикарбоновых кислот, солей гидроксикарбоновых кислот, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей и лигносульфонатов, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей и аминных производных лигнина, неочищенных и очищенных лигносульфонатов.
  3. 3. Способ изготовления цементного раствора из портландцемента, применяемого в цементировании скважин, включающий:
    (ί) получение гидравлического цемента, изготовленного из портландцемента; и (й) комбинирование добавки, содержащей силикаты, способные выделять полисиликатные анионы, и/или бораты, способные выделять полиборатные анионы, где силикатами являются силикаты щелочных металлов при их количественном содержании от 0,3 до 0,9 мас.% от веса цемента, а боратами являются бораты щелочных металлов при их количественном содержании от 0,15 до 0,35 мас.% от веса цемента, с названным гидравлическим цементом в количестве от 0,1 до 20 мас.% от названного гидравлического цемента в названном цементном растворе, где указанная добавка ингибирует гелеобразование, происходящее внутри промежуточной фазы названного портландцемента.
  4. 4. Способ по п.3, дополнительно включающий добавление замедлителя схватывания, включающего по меньшей мере один из компонентов, выбранных из списка, состоящего из глюконатных солей, глюкогептонатных солей, гидроксикарбоновых кислот, солей гидроксикарбоновых кислот, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей и лигносульфонатов, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей и аминных производных лигнина, неочищенных и очищенных лигносульфонатов.
  5. 5. Способ цементирования подземной зоны, пройденной стволом скважины, при температуре выше
    - 11 017220
    88°С с использованием цементного раствора, приготовленного из портландцемента, включающий:
    (I) получение гидравлического цемента, изготовленного из портландцемента;
    (II) объединение добавки, содержащей силикаты, способные выделять полисиликатные анионы, и/или бораты, способные выделять полиборатные анионы, где силикатами являются силикаты щелочных металлов при их количественном содержании от 0,3 до 0,9 мас.% от веса цемента, а боратами являются бораты щелочных металлов при их количественном содержании от 0,15 до 0,35 мас.% от веса цемента, с названным гидравлическим цементом в количестве от 0,1 до 20 мас.% от названного гидравлического цемента в названном цементном растворе;
    (ίίί) закачивание названного цементного раствора, содержащего названную добавку, полученную предварительно, в подземную зону по пути названного ствола скважины и (ιν) предоставление возможности для схватывания цементного раствора, причем указанная добавка ингибирует гелеобразование, происходящее внутри промежуточной фазы портландцемента.
  6. 6. Способ по п.5, дополнительно включающий добавление замедлителя схватывания, включающего по меньшей мере один из компонентов, выбранных из списка, состоящего из глюконатных солей, глюкогептонатных солей, гидроксикарбоновых кислот, солей гидроксикарбоновых кислот, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей и лигносульфонатов, смесей гидроксикарбоновых кислот и/или солей и аминных производных лигнина, неочищенных и очищенных лигносульфонатов.
EA200801190A 2005-10-25 2006-10-23 Добавка для ингибирования гелеобразования, способы получения цементного раствора и цементирования подземной зоны с ее использованием EA017220B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05292259A EP1780185A1 (en) 2005-10-25 2005-10-25 Versatile additives for well cementing applications
PCT/EP2006/010204 WO2007048560A2 (en) 2005-10-25 2006-10-23 Versatile additives for well cementing applications

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200801190A1 EA200801190A1 (ru) 2010-02-26
EA017220B1 true EA017220B1 (ru) 2012-10-30

Family

ID=36147462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200801190A EA017220B1 (ru) 2005-10-25 2006-10-23 Добавка для ингибирования гелеобразования, способы получения цементного раствора и цементирования подземной зоны с ее использованием

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7946343B2 (ru)
EP (1) EP1780185A1 (ru)
CN (1) CN101321712A (ru)
BR (1) BRPI0617742A2 (ru)
CA (1) CA2626739C (ru)
EA (1) EA017220B1 (ru)
MY (1) MY148616A (ru)
NO (1) NO20081966L (ru)
WO (1) WO2007048560A2 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7748454B2 (en) * 2008-04-28 2010-07-06 Halliburton Energy Services, Inc. Gelation inhibiting retarders for highly reactive calcium silicate based binder compositions and methods of making and using same
US20110108274A1 (en) * 2009-11-06 2011-05-12 Schlumberger Technology Corporation Additive for well cementing applications
EP2450418A1 (en) * 2010-11-05 2012-05-09 Services Pétroliers Schlumberger Cement compositions and methods for well completions
CN103571445B (zh) * 2012-08-09 2016-11-02 中国石油天然气股份有限公司 一种油井堵水用的硅酸盐堵剂及其使用方法
EP2749547A1 (en) * 2012-12-04 2014-07-02 Services Pétroliers Schlumberger Additive for well cementing applications
CN103396775B (zh) * 2013-07-20 2015-10-14 西南石油大学 一种耐高温增韧缓凝剂
CN103806860B (zh) * 2014-03-06 2016-01-20 新疆克拉玛依市采丰实业有限责任公司 硅酸钠水溶液在油田生产中后期的应用
US10589238B2 (en) 2016-03-14 2020-03-17 Schlumberger Technology Corporation Mixing system for cement and fluids
US11952313B1 (en) * 2023-05-10 2024-04-09 King Saud University Coupled borate/silicate salts-based additives for mortar or concrete

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2667058A1 (fr) * 1990-09-20 1992-03-27 Schlumberger Cie Dowell Composition de ciment petrolier, additifs correspondants et application a la prise en surface.
WO1996022245A1 (en) * 1995-01-20 1996-07-25 Brunner Mond & Company Limited Silicate solutions
GB2405636A (en) * 2003-09-08 2005-03-09 Schlumberger Holdings Temperature-dependent cement set retarder for downhole use

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3754953A (en) * 1970-06-01 1973-08-28 Dow Chemical Co Aqueous hydraulic cement composition having improved r etardation to set and use thereof in high temperature environments
US3682669A (en) * 1970-10-30 1972-08-08 Flintkote Co Hydraulic cement and method of producing same
US4131578A (en) * 1975-02-03 1978-12-26 The Dow Chemical Company Aqueous hydraulic cement slurry
JPS58151356A (ja) * 1982-03-03 1983-09-08 水澤化学工業株式会社 水硬性セメント組成物
US4548270A (en) * 1983-10-06 1985-10-22 The Dow Chemical Company Process for plugging a subterranean formation
US4871395A (en) * 1987-09-17 1989-10-03 Associated Universities, Inc. High temperature lightweight foamed cements
US4941536A (en) * 1989-06-27 1990-07-17 Halliburton Company Set retarded cement compositions and methods for well cementing
US4997487A (en) * 1990-03-07 1991-03-05 Halliburton Company High temperature set retarded well cement compositions and methods
US5556458A (en) * 1991-11-27 1996-09-17 Sandoz Ltd. Cementitious compositions

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2667058A1 (fr) * 1990-09-20 1992-03-27 Schlumberger Cie Dowell Composition de ciment petrolier, additifs correspondants et application a la prise en surface.
WO1996022245A1 (en) * 1995-01-20 1996-07-25 Brunner Mond & Company Limited Silicate solutions
GB2405636A (en) * 2003-09-08 2005-03-09 Schlumberger Holdings Temperature-dependent cement set retarder for downhole use

Also Published As

Publication number Publication date
EP1780185A1 (en) 2007-05-02
CA2626739A1 (en) 2007-05-03
BRPI0617742A2 (pt) 2011-08-09
CA2626739C (en) 2015-10-06
MY148616A (en) 2013-05-15
EA200801190A1 (ru) 2010-02-26
WO2007048560A8 (en) 2008-06-26
US7946343B2 (en) 2011-05-24
WO2007048560A3 (en) 2007-07-19
CN101321712A (zh) 2008-12-10
WO2007048560A2 (en) 2007-05-03
NO20081966L (no) 2008-05-20
US20080318811A1 (en) 2008-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11932806B2 (en) Passivated cement accelerator
EA017220B1 (ru) Добавка для ингибирования гелеобразования, способы получения цементного раствора и цементирования подземной зоны с ее использованием
US8002889B2 (en) Dual function cement additive
AU2015205948B2 (en) Set-delayed cement compositions comprising pumice and associated methods
US7654326B1 (en) Sorel cements and methods of making and using same
EP1213270B1 (en) Well cement fluid loss control additive
US11242479B2 (en) Geopolymer cement for use in subterranean operations
NO321685B1 (no) Fremgangsmate for a sementere en underjordisk sone penetrert av et borehull.
CA2857959C (en) Wellbore servicing compositions and methods of making and using same
CA2572658A1 (en) Methods of reducing the impact of a formate-based drilling fluid comprising an alkaline buffering agent on a cement slurry
Ogbonna The secondary effects of lignosulfonate cement retarder on cement slurry properties
US20110108274A1 (en) Additive for well cementing applications
OA20056A (en) Set-delayed cement compositions comprising pumice and associated methods.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU