RU2030557C1

RU2030557C1 - Grouting compound

Info

Publication number: RU2030557C1
Application number: SU915003931A
Authority: RU
Inventors: А.А. Шатов; В.Н. Сергеев; В.М. Титов; И.Д. Мальцева; В.П. Овчинников
Original assignee: Стерлитамакское Производственное Объединение "Сода"
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: drilling and lining of oil and gas wells. SUBSTANCE: grouting compound contains, mas. % : cement 48-52; wastes of production of soda ash from stage of filtration and evaporation of distillate down to residual moisture content of 2-5% 12-18; the balance, water. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к приготовлению и использованию тампонажных составов для изоляции зон поглощений и водопроявлений, представленных пористыми и мелкотрещиноватыми горными породами при наличии в них движения пластовых вод. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to the drilling of oil and gas wells, and in particular to the preparation and use of grouting compositions for isolating absorption and water manifestation zones, represented by porous and fissured rocks in the presence of formation water movement.

Известен тампонажный раствор на основе портландцемента, дополнительно включающий хлорид кальция, сульфат аммония. Состав является седиментационноустойчивым, имеет водоотдачу, близкую к водоотдаче бурового раствора, позволяет предотвратить осложнения при цементировании скважин, связанные с образованием непрокачиваемых сгустков. Но в то же время известный тампонажный раствор имеет сравнительно низкие стабильность и прочность образующегося камня [1]. Known grouting solution based on Portland cement, further comprising calcium chloride, ammonium sulfate. The composition is sedimentation-resistant, has a water yield close to that of the drilling fluid, and prevents complications during cementing of wells associated with the formation of pumpable clots. But at the same time, the well-known cement slurry has a relatively low stability and strength of the resulting stone [1].

Известен также тампонажный раствор на основе цемента, дополнительно содержащий смесь сульфатов кальция и алюминия. Но данный раствор имеет сравнительно короткие сроки схватывания, иногда практически мгновенные, что затрудняет работу со смесью, т.к. может привести к прихвату бурового инструмента в момент разбуривания, а также образования тампонажного камня незначительной толщины [2]. Cement-based grouting mortar is also known, additionally containing a mixture of calcium and aluminum sulfates. But this solution has a relatively short setting time, sometimes almost instant, which makes it difficult to work with the mixture, because may lead to sticking of the drilling tool at the time of drilling, as well as the formation of cement stone of small thickness [2].

Для увеличения контактного сцепления тампонажного раствора и постепенного перехода раствора в твердое состояние предложено в тампонажный раствор вводить хлористый кальций (авт. cв. 1314012), в смеси с хлористым натрием (авт. cв. 1263814). Но данные тампонажные растворы вызывают трудность их приготовления, особенно в полевых условиях, связанную с дозировкой компонентов, а также имеют сравнительно короткий временный диапазон схватывания и высокую себестоимость из-за применения практически чистых солей кальция и натрия. To increase the contact adhesion of the grouting mortar and the gradual transition of the solution to a solid state, it was proposed to introduce calcium chloride into the grouting mortar (ed. St. 1314012), mixed with sodium chloride (ed. St. 1263814). But these grouting solutions cause the difficulty of their preparation, especially in the field, associated with the dosage of the components, and also have a relatively short setting time range and high cost due to the use of practically pure calcium and sodium salts.

Наиболее близким к предлагаемому является тампонажный раствор, включающий цемент и добавки: хлористый натрий, гидроксид кальция и изол, представляющий собой отход асбоцементного производства, содержащий низкоосновные гидросиликаты кальция и другие гидратные образования. Хотя данный тампонажный раствор и удовлетворяет требования к облегченным растворам, но тем не менее имеет и ряд недостатков: время живучести (подвижности) раствора определяется скоростью гидратации алита и белита (минеральных компонентов цемента). Последняя зависит от концентрации свободной воды в композиции. При содержании солей щелочных металлов в виде хлоридов гидратация идет быстро, т.к. NаСl не образует кристаллогидратов и ведет к трещинообразованию, т. е. у данного тампонажного раствора сравнительно низкая прочность цементного камня [3]. Closest to the proposed cement slurry, including cement and additives: sodium chloride, calcium hydroxide and isol, which is a waste of asbestos-cement production, containing low-basic calcium hydrosilicates and other hydrated formations. Although this cement slurry meets the requirements for lightweight mortars, it nevertheless has a number of drawbacks: the pot life (mobility) of a mortar is determined by the rate of hydration of alite and belite (mineral components of cement). The latter depends on the concentration of free water in the composition. When the content of alkali metal salts in the form of chlorides, hydration is fast, because NaCl does not form crystalline hydrates and leads to crack formation, ie, this cement slurry has a relatively low strength of cement stone [3].

Целью изобретения является регулирование сроков схватывания раствора, увеличение прочности цементного камня. Достигается это тем, что тампонажный раствор на основе цемента, включающий добавки из солей кальция и натрия, в качестве добавок используют отход производства кальцинированной соды стадии дистилляции при следующем соотношении компонентов, мас.%: Цемент 48-52 Отход производ- ства соды 12-18 Вода Остальное
Отход производства кальцинированной соды имеет следующий, практически постоянный состав: СаCl₂ 62-72 NaCl 27-37 CaSO₄ 0,6-0,9 Са(ОН)₂ 0,1-0,4, который образуется на стадии фильтрации и упаривания дистиллята, который высушивают до остаточной влажности 2-5% и имеющий насыпной вес 800 кг/м³.The aim of the invention is to regulate the setting time of the mortar, increasing the strength of cement stone. This is achieved by the fact that the cement-based grouting mortar, including additives from calcium and sodium salts, is used as additives for the production of soda ash distillation stage in the following ratio of components, wt.%: Cement 48-52 Soda production waste 12-18 Water Else
The waste from the production of soda ash has the following, almost constant composition: CaCl ₂ 62-72 NaCl 27-37 CaSO ₄ 0.6-0.9 Ca (OH) ₂ 0.1-0.4, which is formed at the stage of filtration and evaporation of the distillate which is dried to a residual moisture content of 2-5% and having a bulk density of 800 kg / m ³ .

Наличие СаCl₂ и NaCl в предлагаемой добавке упрощает их дозировку, а также приготовление тампонажного раствора. Кроме того, предлагаемая добавка обеспечивает равномерность распределения по объему цементного раствора при затворении цемента в промысловых условиях и равномерность свойств получаемого камня, увеличивающего временной диапазон срока схватывания и позволяющий регулировать этот диапазон.The presence of CaCl ₂ and NaCl in the proposed additive simplifies their dosage, as well as the preparation of cement slurry. In addition, the proposed additive provides uniform distribution over the volume of cement mortar during cement mixing in the field and uniform properties of the resulting stone, which increases the time range of the setting time and allows you to adjust this range.

Тампонажный раствор готовят следующим образом. Предварительно высушенный в трубчатой или барабанной печи до остаточной влажности 2-5% отход кальцинированной соды (ОКС), имеющий насыпной вес 800 кг/м³, в смесителе смешивают с расчетным количеством цемента в течение 10-19 мин до получения однородной массы. Далее эту массу затворяют водой. Для приготовления тампонажного раствора обычно используют тампонажный цемент марки 400.Cement slurry is prepared as follows. Pre-dried in a tube or drum furnace to a residual moisture content of 2-5% soda ash waste (ACS), having a bulk density of 800 kg / m ³ , is mixed in the mixer with the calculated amount of cement for 10-19 minutes until a homogeneous mass is obtained. Next, this mass is shut with water. For the preparation of cement slurry, cement grade 400 is usually used.

В табл. 1 приведены качественные и количественные составы тампонажных смесей, а их физико-механические параметры - в табл.2, данные ингибирующей способности и межфазного натяжения - в табл.3. In the table. Table 1 shows the qualitative and quantitative compositions of grouting mixtures, and their physicomechanical parameters are given in Table 2, the data on the inhibitory ability and interfacial tension are shown in Table 3.

На основании представленных данных и описания технологии приготовления тампонажного раствора видно, что предлагаемый состав и способ его использования позволяют значительно упростить процесс приготовления раствора. Состав раствора позволяет использовать его для тампонирования скважин с широким спектром показателей: по температуре и составу призабойной жидкости, по условиям работы по тампонированию. Живучесть раствора и четко обозначенные и стабильные сроки начала схватывания и достаточная прочность при 2-суточном твердении позволяют ускорить процесс тампонажа, в то же время уменьшить расход материала из-за раннего схватывания. Состав отходов кальцинированной соды удачно сочетает в себе замедлитель и ускоритель схватывания в оптимальной пропорции и содержит сульфат кальция - источник зародышеобразования кристаллов цементного камня. Based on the data presented and the description of the technology for the preparation of cement slurry, it is seen that the proposed composition and method of its use can significantly simplify the process of preparing the solution. The composition of the solution allows you to use it for plugging wells with a wide range of indicators: temperature and composition of the bottom hole fluid, according to the conditions of work on plugging. The survivability of the mortar and the clearly defined and stable start time of setting and sufficient strength with 2-day hardening can speed up the tamping process, while at the same time reducing material consumption due to early setting. The waste composition of soda ash successfully combines a retarder and setting accelerator in the optimal proportion and contains calcium sulfate - a source of nucleation of cement stone crystals.

С учетом вышесказанного можно обоснованно предположить как высокую эффективность применения предлагаемого раствора, так и экономичность тампонажа скважин с его помощью а, следовательно, и обеспеченный спрос на этот состав в практике нефтегазодобычи. Based on the foregoing, one can reasonably assume that both the high efficiency of the proposed solution and the efficiency of well plugging with it and, consequently, the secured demand for this composition in the practice of oil and gas production.

Claims

TUMPING SOLUTION, including cement, an additive containing calcium and sodium salts, and water, characterized in that as an additive containing calcium and sodium salts, it contains waste from the production of soda ash from the stage of filtration and evaporation of the distillate, dried to a residual moisture content of 2 - 5%, in the following ratio of ingredients, wt.%:
Cement - 48 - 52
The waste from the production of soda ash from the stage of filtration and evaporation of the distillate, dried to a residual moisture content of 2 - 5% - 12 - 18
Water - Else