RU2042785C1 - Тампонажный раствор - Google Patents
Тампонажный раствор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2042785C1 RU2042785C1 RU92000511A RU92000511A RU2042785C1 RU 2042785 C1 RU2042785 C1 RU 2042785C1 RU 92000511 A RU92000511 A RU 92000511A RU 92000511 A RU92000511 A RU 92000511A RU 2042785 C1 RU2042785 C1 RU 2042785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pentaerythritol
- cement
- setting
- water
- hours
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Abstract
Использование: бурение и крепление скважин на нефть и газ и предназначено для приготовления тампонажных растворов. Тампонажный раствор содержит портландцемент, пантаэритрит и воду. Пентаэритрит используют в количестве от 0,6 до 2% от массы тампонажного раствора. 1 ил. 3 табл.
Description
Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым при креплении глубоких нефтяных и газовых скважин.
По температуре применения тампонажные цементы делятся: для низких температур (менее 15оС); для нормальных температур (15-50оС); для умеренных температур (50-100оС); для повышенных температур (100-150оС) и т.д.
При цементировании обсадных колонн глубоких скважин для изоляции затрубного пространства тампонажным раствором перекрывают одновременно горные породы в широком температурном интервале. Поэтому для цементирования глубоких скважин необходимы различные тампонажные цементы и приготовленные на их основе тампонажные растворы.
Известны тампонажные растворы для крепления нефтяных и газовых скважин, где в качестве основного компонента применяют тампонажный цемент, который затворяют водой, получая цементный раствор. Для расширения температурного интервала применения цементного раствора его модифицируют с помощью химических реагентов.
Для предупреждения преждевременного загустевания и схватывания в тампонажные растворы вводят химические добавки-замедлители схватывания (сульфатно-дрожжевую бражку, окзил, нитрилотриметилфосфоновую кислоту, хромпик, синтетическую винную кислоту, гипан, триоксиглутаровую кислоту, борную кислоту, декстрин и др.), температурные области применения этих реагентов, их дозировки приведены в работе [1]
Недостатками известных реагентов является их побочное действие на основные технологические параметры, обеспечивающие транспортировку тампонажного раствора по трубам, а также на образование камня, обеспечивающего прочность крепи скважины. Многие из реагентов токсичны и оказывают вредное влияние на организм человека и окружающую среду. В связи с большими потребностями химреагентов необходимо изыскание новых веществ для приготовления тампонажных растворов.
Недостатками известных реагентов является их побочное действие на основные технологические параметры, обеспечивающие транспортировку тампонажного раствора по трубам, а также на образование камня, обеспечивающего прочность крепи скважины. Многие из реагентов токсичны и оказывают вредное влияние на организм человека и окружающую среду. В связи с большими потребностями химреагентов необходимо изыскание новых веществ для приготовления тампонажных растворов.
Наиболее близким по достигаемому результату известен тампонажный раствор, включающий портландцемент, воду и добавку пластификатор дихлорид бис-(N, N-диметил-N-карбодецоксиметил-N-этиленаммония)-сульфид (тионий) при следующем соотношении компонентов, мас. Портландцемент 66,622-66,660 Вода 33,311-33,330 Тионий 0,010-0,067.
Недостатком известного тампонажного раствора является узкий температурный диапазон его применения. При умеренных и повышенных забойных температурах тампонажный раствор быстро загустевает и схватывается и происходит снижение во времени прочности камня, что приводит к различным осложнениям при цементировании обсадных колонн глубоких скважин. Так, например, состав, содержащий 66,66 мас. портландцемента, 33,33 мас. воды и 0,067 мас. тиония при + 75оС загустевает через 40 мин перемешивания, а образовавшийся камень через 1 сут твердения имел прочность при изгибе 4,2 МПа, то при хранении 7 сут образцы снизили прочность до 3,2 МПа [2]
Целью изобретения является снижение времени загустевания, сроков схватывания и повышение прочности тампонажного раствора при умеренных и повышенных температурах.
Целью изобретения является снижение времени загустевания, сроков схватывания и повышение прочности тампонажного раствора при умеренных и повышенных температурах.
Тампонажный раствор, включающий портландцемент, добавку и воду, дополнительно содержит в качестве добавки пентаэритрит при следующем соотношении компонентов, мас. Портландцемент 63,2-64,2 Пентаэритрит 0,6-2,0 Вода Остальное
Пентаэритрит, химическая формула С(СН2ОН)4, по внешнему виду представляет собой белый порошок, частицы которого представляют кристаллические тетраэдры. Молекулярная масса 136,15, температура плавления 260,5оС, растворяется в воде (5,56 г на 100 мл). Выпускается по ТУ 6-09-3329-78. Применяется в качестве исходного компонента для синтеза различных ПАВ, шампуней, высокомолекулярных соединений и взрывчатых веществ. По сравнению с известными реагентами, являющимися оксикарбоновыми кислотами, пентаэритрит не содержит карбоксильной группы, что делает его особенно устойчивым к высоким температурам, кроме того не оказывает вредного влияния на окружающую среду.
Пентаэритрит, химическая формула С(СН2ОН)4, по внешнему виду представляет собой белый порошок, частицы которого представляют кристаллические тетраэдры. Молекулярная масса 136,15, температура плавления 260,5оС, растворяется в воде (5,56 г на 100 мл). Выпускается по ТУ 6-09-3329-78. Применяется в качестве исходного компонента для синтеза различных ПАВ, шампуней, высокомолекулярных соединений и взрывчатых веществ. По сравнению с известными реагентами, являющимися оксикарбоновыми кислотами, пентаэритрит не содержит карбоксильной группы, что делает его особенно устойчивым к высоким температурам, кроме того не оказывает вредного влияния на окружающую среду.
Пентаэритрит, обладая способностью образовывать хелатные комплексы с катионами кальция, препятствует зародышеобразованию и появлению новой кристаллической фазы, увеличивая инкубационный период структурообразования, что приводит к замедлению времени загустевания и схватывания.
На чертеже представлен график изменения консистенции (К, в условных единицах консистенции) при температуре 75оС в зависимости от времени перемешивания ( τ ч) (кривые 1, 2, 3 и 4 приведены для составов 2, 3, 4 и 5 табл.1 соответственно).
Сравнительные данные технологических свойств известного состава и заявляемого тампонажного раствора приведены в табл. 1, 2 и 3.
Готовят тампонажный раствор путем перемешивания цемента с водой затворения, в которой предварительно растворяют пентаэритрит.
Замеры технологических свойств тампонажного раствора производили в соответствии ГОСТ 26798.0-85-26798.2-85. Цементы тампонажные (методы испытаний).
Измерение плотности, растекаемости, сроков схватывания, времени загустевания на консистометрах КЦ-3 и КЦ-5 производили при температуре и давлении стандартных испытаний.
Для условий нормальных температур испытания проводили при 22± 2оС, для условий умеренных при температуре 75± 3оС и давлении 0,1 МПа, а повышенных при температуре 120 ± 5оС и давлении 40,0 МПа.
В табл. 1 и 2 приведены свойства известного цементного раствора (состава 1 и 2), приготовленные при водоцементном отношении 0,50 и 0,55 соответственно, а также заявляемого тампонажного раствора, содержащего пентаэритрит (составы 3, 4, 5 и 6), приготовленные при В/Ц 0,55.
П р и м е р 1. Брали 600 г (64,2 мас.) цемента и затворяли его при нормальных условиях в 330 г (35,2 мас.) воды, в которой предварительно растворяли 5,6 г (0,6 мас.) пентаэритрита (состав 3). Растекаемость раствора увеличилась до 22 см. Время загустевания при 75оС и атмосферном давлении удлинилось до 3 ч 15 мин. Время начала схватывания при 75оС удлинилось до 3 ч 20 мин, конец схватывания до 4 ч 25 мин.
П р и м е р 2. Брали 600 г (63,7 мас.) цемента и затворяли его в 350 г (35,0 мас.) воды, в которой ранее растворили 12,2 г (1,3 мас.) пентаэритрита (состав 4). Растекаемость увеличилась до 22,5 см. Время загустевания при 75оС удлинилось до 4 ч 15 мин. Начало схватывания 4 ч 20 мин, конец схватывания 5 ч 15 мин.
П р и м е р 3. Брали 600 г (63,2 мас.) цемента, затворяли его в 330 г (34,8 мас.) воды, в которой предварительно растворили 18,7 г (2, мас.) пентаэритрита (состав 5). Растекаемость увеличилась до 23,0 см.Время загустевания при 75оС увеличилось до 5 ч. Начало схватывания 5 ч 30 мин, конец схватывания 7 ч 15 мин.
Результаты измерения времени загустевания и сроков схватывания при 210оС и давлении 40,0 МПа, приведенные в табл.3, показывают, что при повышенной температуре также наблюдается эффект замедления времени загустевания и увеличения сроков схватывания.
Известный цементный раствор (состав 1), содержащий 66,6 мас. цемента и 33,4 мас. воды, имеет плотность 1,80 г/см3, растекаемость 18,0 см. При температуре 22оС начало схватывания 8 ч, конец схватывания 10 ч. При увеличении водоцементного отношения состав 2, содержащий 64,5 мас. цемента и 35,5 мас. воды, имеет плотность 1,77 г/см3, растекаемость 20,0 см, при 22оС начало схватывания 11 ч 50 мин, конец схватывания 14 ч 55 мин.
При 75оС цементный раствор (состав 1) загустевает за 30 мин, состав 2 за 2 ч 10 мин.
Известный цементный раствор (состав 2) загустевает при 120оС и давлении 40,0 МПа за 45 мин, начало схватывания наступает через 50 мин, конец схватывания 1 ч 20 мин.
Состав 3, содержащий 0,6 мас. пентаэритрита, загустевает при 120оС через 1 ч 30 мин, начало схватывания 1 ч 50 мин, конец схватывания 2 ч 30 мин.
Как видно из табл. 1, модификация раствора пентаэритритом приводит к улучшению основных технологических параметров. При введении в состав цементного раствора пентаэритрита увеличивается растекаемость тампонажного раствора важный параметр, характеризующий прокачиваемость тампонажного раствора.
Уменьшается консистенция тампонажного раствора при увеличении концентрации пентаэритрита и замедляется процесс загустевания.
Тампонажный раствор, содержащий пентаэритрит, сохраняет свою подвижность более длительное время в сравнении с цементным раствором.
Как видно из табл.1, при нормальной температуре составы 3, 4 и 5, содержащие 0,6, 1,3 и 2,0 мас. пентаэритрита, имеют удовлетворительные свойства тампонажного раствора. Состав 5, содержащий 63,2 мас. цемента, 2,0 мас. пентаэритрита и 34,8 мас. воды, имеет плотность 1,77 г/см3, растекаемость 23,0 см, начало схватывания 16 ч 40 мин, конец схватывания 19 ч 55 мин. При концентрации более 2,0 мас. удлиняются сроки схватывания при 22оС и превышают ожидаемое время затвердевания (24 ч). Состав 6, содержащий 63,1 мас. цемента, 2,2 мас. пентаэритрита и 34,7 мас. воды, имеет растекаемость 23,5 см, начало схватывания 18 ч, конец схватывания 24 ч 30 мин.
При 75оС введение в состав пентаэритрита также замедляет сроки схватывания и увеличивает время загустевания.
Состав 5, содержащий 2,0 мас. пентаэритрита, загустевает за 2 ч 10 мин, начало схватывания 2 ч 40 мин, конец схватывания 3 ч 20 мин.
Концентрация менее 0,6 мас. пентаэритрита оказывают при повышенной температуре незначительные влияния на сроки схватывания и время загустевания.
Концентрации более 2,0 мас. пентаэритрита оказывают также замедляющее действие при повышенной температуре, однако при нормальной температуре сроки схватывания тампонажного раствора превышают ожидаемое затвердевание (ОЗЦ), а образующийся камень медленно набирает прочность как при нормальных, так и при умеренных температурах. Суточная прочность образующегося камня при 75оС и давлении 0,1 МПа за предельным значением достигает лишь 50% от прочности образцов без добавки пентаэритрита.
Как видно из табл.2, прочность образцов образующегося при 75оС тампонажного камня, содержащего пентаэритрит, в возрасте 1 сут меньше в сравнении с камнем, приготовленным без добавки, это объясняется замедлением процесса твердения. Однако в более поздние сроки твердения (через 7 сут и более) образцы камня с пентаэритритом имеют прочность больше в сравнении с образцами, приготовленными без добавки.
При 120оС и давлении 40,0 МПа образцы тампонажного раствора быстрее набирают прочность. Предел прочности камня при изгибе через 1 сут твердения для составов 3 и 5 превышает значения для состава 2, приготовленного без пентаэритрита.
Тампонажный раствор, содержащий в составе пентаэритрит, имеет улучшенные технологические свойства (большую растекаемость и меньшую консистенцию), поэтому оказывает меньшие гидравлические сопротивления при движении по трубам в процессе транспортировки через повышенные температуры горных пород, расширяет температурный интервал применения и повышает качество крепления глубоких скважин.
Применение пентаэритрита для модификации тампонажного раствора расширяет ассортимент химических реагентов для регулирования сроков схватывания и времени загустевания цементного раствора.
Claims (1)
- ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР, содержащий портландцемент, добавку и воду, отличающийся тем, что в качестве добавки он содержит пентаэритрит при следующем соотношении компонентов, мас.Портландцемент 63,2 64,2
Пентаэритрит 0,6 0,2
Вода Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92000511A RU2042785C1 (ru) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | Тампонажный раствор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92000511A RU2042785C1 (ru) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | Тампонажный раствор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92000511A RU92000511A (ru) | 1994-10-15 |
RU2042785C1 true RU2042785C1 (ru) | 1995-08-27 |
Family
ID=20130485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92000511A RU2042785C1 (ru) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | Тампонажный раствор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2042785C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554990C1 (ru) * | 2014-07-02 | 2015-07-10 | Рамзия Искандаровна Чеснокова | Суперпластификатор для бетонов |
RU2554993C1 (ru) * | 2014-07-02 | 2015-07-10 | Рамзия Искандаровна Чеснокова | Пластифицирующая добавка к бетонной смеси |
CN108298922A (zh) * | 2018-05-06 | 2018-07-20 | 段宝荣 | 一种建筑高强度灌浆料及其制备方法 |
CN108546036A (zh) * | 2018-05-06 | 2018-09-18 | 段宝荣 | 含铬革屑改性建筑水泥灌浆料及其制备方法 |
-
1992
- 1992-10-14 RU RU92000511A patent/RU2042785C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Булатов А.И., Данюшевский В.С. Тампонажные материалы, М.: Недра, 193-200. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1645462, кл. E 21B 33/139, 1991. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2554990C1 (ru) * | 2014-07-02 | 2015-07-10 | Рамзия Искандаровна Чеснокова | Суперпластификатор для бетонов |
RU2554993C1 (ru) * | 2014-07-02 | 2015-07-10 | Рамзия Искандаровна Чеснокова | Пластифицирующая добавка к бетонной смеси |
CN108298922A (zh) * | 2018-05-06 | 2018-07-20 | 段宝荣 | 一种建筑高强度灌浆料及其制备方法 |
CN108546036A (zh) * | 2018-05-06 | 2018-09-18 | 段宝荣 | 含铬革屑改性建筑水泥灌浆料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1213270B1 (en) | Well cement fluid loss control additive | |
CA2857959C (en) | Wellbore servicing compositions and methods of making and using same | |
US4328036A (en) | High temperature expanding cement composition and use | |
EP0177308A2 (en) | Well cementing methods and compositions | |
EP0614859A2 (en) | High temperature retarders for oil field cements, cement slurries and corresponding cementing processes | |
RU2042785C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
US4223733A (en) | Method for cementing oil wells | |
RU2151271C1 (ru) | Облегченный тампонажный раствор | |
SU1655944A1 (ru) | Бетонна смесь | |
RU2057902C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
RU2132447C1 (ru) | Тампонажный состав | |
RU2015154C1 (ru) | Тампонажный состав | |
RU2141026C1 (ru) | Облегченный тампонажный раствор | |
SU829874A1 (ru) | Тампонажный раствор | |
SU1629484A1 (ru) | Тампонажный состав | |
SU1474128A1 (ru) | Бетонна смесь | |
SU1654539A1 (ru) | Тампонажный раствор | |
RU2151267C1 (ru) | Облегченный тампонажный раствор | |
RU2194844C2 (ru) | Основа утяжеленного тампонажного раствора | |
RU2691224C1 (ru) | Комплексный реагент для тампонажного раствора | |
SU1671635A1 (ru) | Строительный раствор | |
RU2136843C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
RU1802088C (ru) | Тампонажный раствор | |
SU1216330A1 (ru) | Тампонажный состав | |
SU1553652A1 (ru) | Тампонажный раствор |