RU1795083C - Plugging-back solution - Google Patents

Plugging-back solution

Info

Publication number
RU1795083C
RU1795083C SU904844509D SU4844509D RU1795083C RU 1795083 C RU1795083 C RU 1795083C SU 904844509 D SU904844509 D SU 904844509D SU 4844509 D SU4844509 D SU 4844509D RU 1795083 C RU1795083 C RU 1795083C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
grouting
cement
salt
self
Prior art date
Application number
SU904844509D
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Яраги Маммаевич Курбанов
Сергей Эдуардович Никашин
Нина Яковлевна Калугина
Original Assignee
Камский научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин
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 Камский научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин filed Critical Камский научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин
Application granted granted Critical
Publication of RU1795083C publication Critical patent/RU1795083C/en

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

Сущность изобретени : раствор содержит компоненты, мае.ч.: тампонажный цемент 100; саморассыпающийс  алюминиевый шлак - отход производства высоколегированного алюмини  1-6; соль поливалентного металла 0,5-10,0; вода 45-100. Отход содержит свободный алюминий, при взаимодействии которого с гидроксидом кальцин выдел етс  водород. В качестве соли используют медный купорос, сернокислое железо и др. Сухую смесь компонентов затвор ют на водном растворе соли. Раствор обладает повышенной седиментационной и суффозионной устойчивостью. 2 табл.SUMMARY OF THE INVENTION: the solution contains components, wt.h .: grouting cement 100; self-scattering aluminum slag - waste from the production of high alloy aluminum 1-6; polyvalent metal salt of 0.5-10.0; water 45-100. The waste contains free aluminum, in the reaction of which hydrogen is generated with calcium hydroxide. Copper sulfate, iron sulfate, etc. are used as the salt. The dry mixture of the components is closed on an aqueous solution of salt. The solution has a high sedimentation and suffosion stability. 2 tab.

Description

Изобретение относитс  к глубокому бурению, в частности к тампонажным растворам , предназначенным дл  цементировани  обсадных колонн нефтегазовых, геотермальных и специальных скважин в услови х нефтегазоводопро влений и высоких температур.The invention relates to deep drilling, in particular, cement slurries intended for cementing casing strings in oil and gas, geothermal and special wells under conditions of oil and gas flow and high temperatures.

Известны тампонажные цементные растворы дл  креплени  скважин, приготовленные путем введени  в тампонажный раствор оксида кальци . Указанные тампонажные растворы обладают несколько повышенной, по сравнению с бездобавочными , тампонирующей способностью, обусловленной расширением структуры цементного раствора.Well cementing slurries for cementing wells prepared by incorporating calcium oxide into the cement slurry are known. These grouting mortars have a slightly increased, compared to non-additive, plugging ability, due to the expansion of the structure of the cement mortar.

Недостатком этих тампонэжных растворов  вл етс  ускоренное твердение в услови х умеренных температур и св занное с этим интенсивное падение порового давлени  тампонажной суспензии. Кроме того, интенсивна  гидратаци  части оксида кальци  при повышенных температурах и превращение его в гидроксид кальци  до начала процесса структурообразовани  не вызывает расширени  тампонажного раствора .The disadvantage of these grouting solutions is accelerated hardening under conditions of moderate temperatures and the associated intense drop in pore pressure of grouting slurry. In addition, intensive hydration of a portion of the calcium oxide at elevated temperatures and its conversion to calcium hydroxide prior to the start of the structure formation process does not cause the expansion of the grout.

Известны также тиксотропные цементные растворы, содержащие цемент, воду, титановое комплексообразующее соединение и водорастворимую смолу с поперечными св з ми. Указанные тампонажные составы обладают повышенными изол ционными характеристиками (тампонирующей способностью) по сравнению с известным тампонажным раствором.Thixotropic cement mortars are also known containing cement, water, a titanium complexing compound, and a cross-linked water-soluble resin. These grouting compositions have improved insulating characteristics (plugging ability) compared to the well-known grouting mortar.

Однако эти тампонажные составы также подвержены снижению порового давлени  в процессе твердени , а требуемое значение статического напр жени  сдвига (240 Па), при котором не начин етс  миграци  пластового флюида в тампон.чжный раствор. достигаетс  по истечении знлч и- тельно го времени после окончани  мрод в- ки цементного раствора п закпло кол пространство, а веро тность рл Ф /иКли-. However, these grouting compositions are also subject to a decrease in pore pressure during the hardening process, and the required value of the static shear stress (240 Pa), at which the formation fluid does not begin to migrate to the tampon. achieved after a considerable time after the end of the cement mortar and the space is riveted, and the probability is f / iCli-.

XIXi

Ю 01U 01

оabout

0000

соwith

скелета тампонажного раствора высоконапорным пластовым флюидом, как известно, более высока в начальный период твердени  тампонажной суспензии.the skeleton of the cement slurry with high-pressure formation fluid is known to be higher in the initial period of hardening of the cement slurry.

Наиболее близ ким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  тампонажный раствор включающий, мае.ч,:The closest to the proposed technical solution in terms of technical nature and the achieved result is cement slurry including, maeh,:

Тампонажный цемент 64,6. Вода 32,3 . Жидкое стекло 1,55 Хлористый натрий 1,29 Алюминиевый порошок 0,13 Данный тампонажный состав способен к расширению за счет выделени  водорода. Недостатком его  вл етс  то, что процесс газовыделени  сопровождаетс  резкой потерей подвижности, что не дает возможности его использовать, дл  креплени  скважин в услови х повышенных и высоких температур.Grouting cement 64.6. Water 32.3. Water glass 1.55 Sodium chloride 1.29 Aluminum powder 0.13 This cement composition is capable of expanding due to hydrogen evolution. Its disadvantage is that the gas evolution process is accompanied by a sharp loss of mobility, which makes it impossible to use it for fastening wells under conditions of elevated and high temperatures.

Цель изобретени  - сохранение первоначального перового давлени  в период структурообразовани  тампонажного раствора во врем  ОЗ Ц в услови х повышенных и высоких температур, а также повышение .его тампонирующей способности.The purpose of the invention is to preserve the initial feather pressure during the period of formation of the grout during grout during high and high temperatures, as well as to increase its tamping ability.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что тэмпонажный раствор содержит саморассыпающийс  алюминиевый шлак (СРАШ), образующийс  при выплавке высоколегированного алюмини , а в качестве добавки - гелеобразующа  соль поливалентного 1 металла при следующем соотношении компонентов , мае.ч.:This goal is achieved in that the tempering solution contains self-scattering aluminum slag (SRPC) formed during the smelting of highly alloyed aluminum, and as an additive, a gel-forming salt of polyvalent 1 metal in the following ratio of components, wt.h .:

Тампонажный цемент100 . Саморассыпающийс Grouting cement 100. Self-scattering

алюминиевый шлак (СРАШ) 1-6 Соль поливалентного металла 0,5-10 Вода 45-100 В качестве тампонажного материала используютс  тампонажный портландцемент , шлаковый цемент, а также различные тампонажные смеси на основе этих цементов .aluminum slag (SRCH) 1-6 Polyvalent metal salt 0.5-10 Water 45-100 Grouting Portland cement, slag cement, and various grouting mixtures based on these cements are used as grouting material.

В качестве алюминийсодержащего компонента используетс  саморассыпающийс  алюминиевый шлак (СРАШ), образующийс  при выплавке высоколегированного алюмини  марки АК21МЗН при температуре 680- 900°С, В процессе охлаждени  расплава на .воздухе образуетс  шлак темно-серого цвета достаточно высокой дисперсности. При нарушении технологии плавлени  в шлаке образуетс  комовый металлический .алюминий, который легко подвергаетс  дроблению и измельчению до необходимых размеров.As an aluminum-containing component, self-scattering aluminum slag (SRPC) is used, which is formed during the smelting of high-alloyed aluminum grade AK21MZN at a temperature of 680-900 ° C. During cooling of the melt in the air, a dark gray slag of sufficiently high dispersion is formed. In case of violation of the melting technology, lumpy metal aluminum forms in the slag, which is easily subjected to crushing and grinding to the required size.

Средний химический состав СРАШ следующий , мас.%:The average chemical composition of SRSH is as follows, wt.%:

А 20з50.03A 20z50.03

СаО3,73 SI02 16,95CaO3.73 SI02 16.95

МпО0,109MnO0.109

П.П.П.9,24P.P.P. 9.24

А1„ет26,5A1 „e26.5

МдО9,21 КзО 7,15MdO 9.21 KZO 7.15

NaaO, 5,94NaaO, 5.94

P20s0,135P20s0,135

Плотность СРАШ колеблетс  в пределах 2380-2500 кг/м3.The density of SRSH ranges from 2380-2500 kg / m3.

5 В качестве соли поливалентного металла используютс  хлориды, сульфаты, нитраты железа, цинка, меди, образующие нерастворимые в зкоупругие гелевые системы в порах тампонажной суспензии в процессе 0 химической реакции с гидроксидом кальци , выдел ющимс  при гидролизе и гидратации минералов тампонажного цемента.5 Chlorides, sulfates, nitrates of iron, zinc, and copper are used as the salt of the polyvalent metal. They form insoluble gel systems in the viscoelastic pores of the cement slurry during the chemical reaction with calcium hydroxide released during the hydrolysis and hydration of minerals in cement cement.

Совместное использование указанных компонентов в пределах указанных в 5 формуле изобретени  способствует достижению целей изобретени . При этом предлагаетс  следующий механизм воздействи  предложенных добавок.The combined use of these components within the scope of the claims 5 contributes to the achievement of the objectives of the invention. The following mechanism of action of the proposed additives is proposed.

Длительное поддержание порового 0 давлени  и повышение тампонирующей способности цементной суспензии в зако- лонном пространстве в период 03Ц достигаетс  за счет газообразного компонента, образующегос  при воздействии гидрокси- 5 да кальци  с алюминиевой частью СРАШ, суммарна  реакци  которого может быть представлена в следующем виде:The long-term maintenance of the pore pressure 0 and the increase in the tamping ability of the cement slurry in the annular space during the period 03C is achieved due to the gaseous component formed upon exposure to calcium hydroxide and calcium with the aluminum part of CPPP, the total reaction of which can be represented as follows:

2AI+3Ca(OH)2+6H20 -2AI + 3Ca (OH) 2 + 6H20 -

- (ОН)б 2+ЗН2 I- (OH) b 2 + 3H2 I

0 Образующийс  в поровом пространстве тампонажного раствора гидроксоалюминат кальци  (ОН)  вл етс  труднорастворимым гелем, устойчивым в щелочной среде. За счет кольматизации порогового 5 пространства в зкоупругим гелем гидроксо- алюмината кальци  снижаютс  фильтрацион- ные характеристики тампонажной суспензии, тем самым достигаетс  повышение коэффициента тампонирующей способности. 0 Кроме того, значительное повышение . тампонирующей способности происходит за счет объемного расширени  структуры тампонажного теста в результате гидратации оксида магни , содержащегос  в СРАШ. 5 Особенно заметно этот эффект про вл етс  при высоких температурах.0 Calcium hydroxoaluminate (OH) formed in the pore space of a cement slurry is a sparingly soluble gel which is stable in an alkaline environment. Due to the colmatization of the threshold 5 space in the viscoelastic gel of calcium hydroxoaluminate, the filtration characteristics of the grouting slurry are reduced, thereby increasing the tamping capacity coefficient. 0 In addition, a significant increase. plugging ability occurs due to volume expansion of the structure of the grouting test as a result of hydration of the magnesium oxide contained in SRPC. 5 This effect is especially noticeable at high temperatures.

Роль солевой добавки заключаетс  в придании в зко-упругих, тиксотропных свойств тампонажной суспензии с целью самозалечивани  каналов, образующихс The role of the salt additive is to impart the viscoelastic, thixotropic properties of the grouting slurry in order to self-heal the channels formed

при выделении газообразного агента. Помимо этого добавки солей поливалентных металлов регулируют скорость загустева- ни  и схватывани  тампонажныхсуспензий, т.е. регулируют врем  начала реакции СРАШ с компонентами гидратации цемента ,upon evolution of a gaseous agent. In addition, additives of polyvalent metal salts regulate the rate of thickening and setting of grouting suspensions, i.e. adjust the start time of the CPRCH reaction with the cement hydration components,

Результаты сравнительных испытаний представлены в табл. 1 и 2.The results of comparative tests are presented in table. 1 and 2.

Приготовление тампонажного раствора осуществл етс  следующим образом.The preparation of grouting mortar is carried out as follows.

Пример. Требуетс  приготовить тампонажный раствор из ПЦТ-Д50-100 с повышенной седиментационной и суффози- онной устойчивостью (повышенным коэф- фициентом тампонирующей способности) дл  цементировани  скважины с забойной температурой 90°С и ,5. Врем  загуси- евани  раствора не менее 2 ч 40 мин. Дл  приготовлени  указанного тампонажного раствора 100 мае.ч. тампонажного цемента смешивают с 4 мас.ч. СРАШ до полной гомогенизации смеси. Полученную смесь затвор ют на жидкости, в которую предварительно введен 1,5 мас.ч. медного купоро- са при ,5.Example. It is required to prepare a cement slurry from PCT-D50-100 with increased sedimentation and suffusion resistance (increased plugging coefficient) for cementing a well with a bottomhole temperature of 90 ° C, and 5. Curing time of the solution for at least 2 hours 40 minutes. For the preparation of said grouting mortar, 100 m.h. cement cement is mixed with 4 wt.h. SRASH until complete homogenization of the mixture. The resulting mixture was closed on a liquid into which 1.5 parts by weight were previously added. copper sulphate at 5.

Аналогичным образом готов тс  тампо- наж|ные составы с другими цементными материалами и добавками дл  различных услбвий цементировани .In a similar manner, grout formulations are prepared with other cement materials and additives for various cementing conditions.

Состава и свойства приведен в табл. 1 и 2 соответственно.The composition and properties are given in table. 1 and 2, respectively.

Пределы содерджани  СРАШ и гелеоб- разующих компонентов (соли поливалентных металлов) выбраны из следующих соображений. При содержании указанных компонентов менее 1 и 0,5 мас.ч. соответственно наблюдаетс  снижение первонааль- ного перового давлени , а тампонирующа  способность невелика. При увеличении содержани  компонентов более б и 10 мас.ч, ухудшаютс  технологические свойства тампонажного раствора (растекаемость, реологические свойства и др.), а коэффициент тампонирующей способности практически не измен етс .The limits of the content of SRSP and gel-forming components (salts of polyvalent metals) are selected from the following considerations. When the content of these components is less than 1 and 0.5 wt.h. accordingly, a decrease in initial feather pressure is observed, and the plugging ability is small. With an increase in the content of components of more than 10 and 10 parts by weight, the technological properties of the cement slurry (flowability, rheological properties, etc.) deteriorate, and the coefficient of the plugging ability remains practically unchanged.

Состав разработанного тампонажного раствора подобран таким образом, что позвол ет сохранить и поддержать первоначальное поровое давление в процессе ОЗЦ до завершени  формировани  прочной структуры цементной суспензии. Кроме того , газовыделение, которое начинаетс  после продавки цементного раствора в затрубное пространство преп тствует возникновению , суффозионных каналов, образующихс  под действием фильтрационных потоков вследствие снижени  перового давлени . Имеющиес  в составе тампонажного раствора соли поливалентного металла в результате взаимодействи  с в жущим, образует в зкоупругую, тиксотропную гель, придающую ему способность самозалечивать суффозионные каналы, если они по каким либо причинам образуютс ,The composition of the developed grouting mortar is selected in such a way that allows to maintain and maintain the initial pore pressure in the OZC process until the formation of a strong structure of the cement slurry is completed. In addition, the gas evolution that begins after the cement slurry is pushed into the annulus prevents the occurrence of suffusion channels formed by the action of the filtration flows due to a decrease in the peroral pressure. The polyvalent metal salt contained in the grouting mortar, as a result of interaction with the cement, forms a viscoelastic, thixotropic gel, which gives it the ability to self-heal suffusion channels, if for some reason they are formed,

Все вышеуказанное спосогбствует повышению изол ционных характеристик тампонажного раствора (седиментационной и суффозионной устойчивости, коэффициента тампонирующей способности).All of the above contributes to an increase in the insulating characteristics of the cement slurry (sedimentation and suffusion stability, the coefficient of plugging ability).

Применение разработанного тампонажного раствора позволит повысить качество креплени  скважин, увеличить межремонтный период работы скважин.The use of the developed grouting mortar will improve the quality of well fixing and increase the well overhaul period.

Claims (1)

Формула изобретени  Тампонажный раствор, включающий тамгтонажный цемент, алюминийсодержа- щий компонент, добавку, и воду, отличающийс  тем, что, с целью сохранени  поротого давлени  в период структурообра- зовайи  раствора и твердени  камн  при одновременном повышении тампонирующей рпособности, он содержит в качестве алюМинийсодержащего компонента само- рассыпающийс  алюминиевый шлак - отход производства высоколегированного алюмини , а в качестве добавки - соль поливалентного металла при следующем соотношении компонентов, мас.ч:SUMMARY OF THE INVENTION A grouting mortar comprising grouting cement, an aluminum-containing component, an additive, and water, characterized in that, in order to maintain the porous pressure during the period of formation of the mortar and hardening of the stones while increasing the tamping ability, it contains as an aluminum-containing component self-scattering aluminum slag is a waste product of high-alloyed aluminum, and as an additive it is a salt of a polyvalent metal in the following ratio of components, parts by weight: Тампонажный цемент100 Саморассыпающийс  алюминиевый шлак - отход производства высоколегированного алюмини  1-6 Соль поливалентного металла 0,5-10,0 Вода 45-100Grouting cement 100 Self-scattering aluminum slag - waste from the production of high-alloyed aluminum 1-6 Polyvalent metal salt 0.5-10.0 Water 45-100 Примечание. Коэффициент тампонирующей способности и относительное nopotoe давление определ ли по методике Соловьевэ-Герэнима.Note. Coefficient of plugging ability and relative nopotoe pressure were determined by the Soloviev-Guerenim method. Таблица 1Table 1 Таблица 2 .Table 2 .
SU904844509D 1990-05-27 1990-05-27 Plugging-back solution RU1795083C (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904844509A RU1789665C (en) 1990-05-27 1990-05-27 Grouting mortar

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1795083C true RU1795083C (en) 1993-02-15

Family

ID=21523854

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904844509A RU1789665C (en) 1990-05-27 1990-05-27 Grouting mortar
SU904844509D RU1795083C (en) 1990-05-27 1990-05-27 Plugging-back solution

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904844509A RU1789665C (en) 1990-05-27 1990-05-27 Grouting mortar

Country Status (1)

Country Link
RU (2) RU1789665C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US № 4524828, кл. Е21 В 33/138, 1985. Данюшевский В. С. и др. Справочное руководство по тэмпонажным материалам. М.: Недра, 1987, с. 185. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU1789665C (en) 1993-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4234344A (en) Lightweight cement and method of cementing therewith
EP1213270B1 (en) Well cement fluid loss control additive
EP2314555B1 (en) Method of cementing using zeolite-containing cement compostion
CA2319179C (en) Universal well cement additives and methods
RU2057250C1 (en) Grouting solution for cementing gas/oil drill holes and method for preparation the same
EP1170268A1 (en) Delayed thixotropic well cement compositions and methods
US3921717A (en) Method for cementing wells
WO2014028792A1 (en) Geopolymer cement compositions and methods of use
JP2006131488A (en) Acid resistant grout composition
US4108930A (en) High-alumina cement
US2434301A (en) Process of increasing the strength of porous structures
JP6956468B2 (en) Fast-curing grout composition
RU1795083C (en) Plugging-back solution
WO2019044484A1 (en) Mortar or concrete composition and method for manufacturing same
KR940011391A (en) Fire Separation Cement Composition for Underwater Construction and Manufacturing Method of Activated Slag Fine Powder
JPS6238314B2 (en)
US3920466A (en) Binder for cementing wells
JPH07242449A (en) Cement composition
RU2013525C1 (en) Plugging composition
SU555066A1 (en) Concrete mix
JPH0541583B2 (en)
JP4953568B2 (en) Setting accelerator for cement and cement composition
RU2151271C1 (en) Light grouting mortar
RU2151267C1 (en) Light grouting mortar
SU996366A1 (en) Binder for plugging mortars