RU2057902C1

RU2057902C1 - Grouting mortar

Info

Publication number: RU2057902C1
Application number: RU93026153A
Authority: RU
Inventors: А.У. Шарипов; С.И. Долганская; И.З. Янгирова
Priority date: 1993-05-06
Filing date: 1993-05-06
Publication date: 1996-04-10

Abstract

FIELD: drilling and casing of oil and gas wells. SUBSTANCE: grouting mortar includes portland cement, amiphol, polyelectrolyte ВКП-402 of cation type clay powder and water. Injection of clay powder decreases density and rheological parameters of grouting mortar with simultaneous preservation of strength properties. EFFECT: improved efficiency of use in complex temperature and pressure conditions. 1 tbl

Description

Изобретение относится к бурению и креплению нефтяных и газовых скважин в сложных геологических условиях. The invention relates to the drilling and fastening of oil and gas wells in difficult geological conditions.

Известен тампонирующий состав для гидроизоляции пласта, содержащий, мас. полидиметиламмонийхлорид 0,6-1,0, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы 2,5-4,0, хлористый натрий 2-10 и воду остальное. Будучи добавленным к вяжущему этот тампонирующий состав создает изолирующий эффект [1]
Недостатком известного состава является высокая прочность камня, что приводит к деформации и смятию колонны.Known plugging composition for waterproofing the formation, containing, by weight. polydimethylammonium chloride 0.6-1.0, sodium salt of carboxymethyl cellulose 2.5-4.0, sodium chloride 2-10 and the rest water. When added to a binder, this plug composition creates an insulating effect [1]
A disadvantage of the known composition is the high strength of the stone, which leads to deformation and collapse of the column.

Наиболее близким к предлагаемому раствору является тампонажный раствор, включающий портландцемент 71,3954-72,9767, реагент на основе четвертичных аммониевых соединений 0,0037-0,0255, добавку 0,0182-0,0255 и воду [2]
Известный состав обладает сверх высокими прочностными характеристиками и фактически непригоден для цементажа скважин, т.к. вызывает смятие колонны труб с аварийной ситуацией с необратимыми последствиями.Closest to the proposed solution is cement slurry, including Portland cement 71.3954-72.9767, a reagent based on Quaternary ammonium compounds 0.0037-0.0255, an additive of 0.0182-0.0255 and water [2]
The known composition has an extremely high strength characteristics and is virtually unsuitable for cementing wells, because causes collapse of the pipe string with an emergency with irreversible consequences.

Технический результат изобретения состоит в снижении плотности и сверх высоких прочностных свойств тампонажного камня при увеличении пластичности тампонажного раствора. The technical result of the invention is to reduce the density and in excess of high strength properties of cement stone while increasing the plasticity of the cement slurry.

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, реагент на основе четвертичных аммониевых соединений, добавку и воду, дополнительно содержит глинопорошок, в качестве реагента на основе четвертичных аммониевых соединений он содержит полиэлектролит катионного типа ВПК-402, а в качестве добавки амифол смесь аммонийных солей соляной, фосфористой, нитрилотриметилфосфоновой и метилиминодиметилфосфоновой кислот при следующем соотношении компонентов, мас. Портландцемент 47,10-56,30 Глинопорошок 6,50-11,75
Амифол смесь
аммонийных солей
соляной, фосфористой,
нитрилотриметилфос-
фоновой и метилими-
нодиметилфосфоновой кислот 0,006-0,009
Полиэлектролит
катионного типа ВПК-402 0,091-0,120 Вода Остальное
Сущность изобретения состоит в том, что для получения облегченного тампонажного раствора к портландцементу добавляют глинопорошок, в качестве реагента на основе четвертичных аммониевых оснований реагент ВПК-402, а в качестве добавки амифол смесь аммонийных солей соляной, фосфористой, нитрилотриметилфосфоновой и метилиминодиметилфосфоновой кислот в определенных количествах.The cement slurry, including Portland cement, a quaternary ammonium compound reagent, an additive and water, additionally contains clay powder, as a reagent based on a quaternary ammonium compound, it contains a cationic type VPK-402 polyelectrolyte, and as an additive, amifol is a mixture of ammonium salts of hydrochloric, phosphorous, nitrilotrimethylphosphonic and methyliminodimethylphosphonic acids in the following ratio of components, wt. Portland cement 47.10-56.30 Clay powder 6.50-11.75
Amifol Blend
ammonium salts
hydrochloric, phosphorous,
nitrilotrimethylphos-
background and methyl
nodimethylphosphonic acid 0.006-0.009
Polyelectrolyte
cationic type VPK-402 0,091-0,120 Water Else
The essence of the invention is that to obtain a lightweight cement slurry, clay powder is added to Portland cement, VPK-402 reagent is used as a reagent based on quaternary ammonium bases, and a mixture of ammonium salts of hydrochloric, phosphorous, nitrilotrimethylphosphonic and methyliminodimethylphosphonic acid is used as an additive.

Использование амифола и ВПК-402 раздельно в тампонажных растворах известно в количествах, не превышающих 0,003% (для амифола). Увеличение количества амифола (отдельно введенного) резко снижает прочность камня и все другие свойства. Для сохранения пластичности раствора, его прокачиваемости и седиментационной устойчивости в него вводят амифол в количестве 0,006-0,009% и реагент ВПК-402. Таким образом, отличие предлагаемого тампонажного раствора состоит в том, что он дополнительно содержит глинопорошок, в качестве реагента на основе четвертичных аммониевых оснований ВПК-402, а в качестве добавки амифол. The use of amifol and VPK-402 separately in cement slurries is known in amounts not exceeding 0.003% (for amifol). An increase in the amount of amifol (separately administered) dramatically reduces the strength of the stone and all other properties. To preserve the plasticity of the solution, its pumpability and sedimentation stability, amifol in the amount of 0.006-0.009% and VPK-402 reagent are introduced into it. Thus, the difference of the proposed cement slurry is that it additionally contains clay powder, as a reagent based on Quaternary ammonium bases VPK-402, and as an additive, amifol.

В работе были использованы:
цемент, соответствующий требованиям ГОСТ 1581-85;
амифол, соответствующий требованиям ТУ 6-09-20-157-89, с содержанием основного вещества 75,0%
реагент ВПК-402, соответствующий требованиям ТУ 6-05-2009-86 с содержанием основного вещества 30%
Технология приготовления тампонажного раствора состоит в том, что сначала готовят раствор амифола и ВПК-402 в воде, а затем в этот раствор вводят цемент и глину.The following were used in the work:
cement that meets the requirements of GOST 1581-85;
amifol that meets the requirements of TU 6-09-20-157-89, with a basic substance content of 75.0%
VPK-402 reagent that meets the requirements of TU 6-05-2009-86 with a basic substance content of 30%
The technology for the preparation of grouting mortar consists in first preparing a solution of amifol and VPK-402 in water, and then cement and clay are introduced into this solution.

П р и м е р 1. Готовят 1000 г раствора, содержащего, г: Цемент 56,30% 563 Глинопорошок 6,50% 65 Амифол 0,006% 0,06
(0,08 г концентрата) ВПК-402 0,09% 0,9
(3 г концентрата) Воду 37,104% 371,04.PRI me R 1. Prepare 1000 g of a solution containing, g: Cement 56.30% 563 Clay powder 6.50% 65 Amifol 0.006% 0.06
(0.08 g of concentrate) VPK-402 0.09% 0.9
(3 g of concentrate) Water 37.104% 371.04.

Раствор подвергают испытаниям сразу, а также готовят из него призмы для дальнейших испытаний на прочность через 2 сут после схватывания. The solution is tested immediately, and prisms are prepared from it for further strength tests 2 days after setting.

Результаты испытаний следующие: В/Ц 0,589 Плотность, кг/м³ 1712
Вязкость, Па ·с,
при скорости сдвига
27 с^-1 через время (в мин)
1 0,27
20 0,58
30 0,73
40 0,84
60 1,02
80 1,27
Сроки схватывания, ч-мин Начало 6-45 Конец 11-55
Предел прочности, МПа Через 2 сут На изгиб 1,7 На сжатие 6,6.The test results are as follows: B / C 0.589 Density, kg / m ³ 1712
Viscosity, Pa · s,
at shear rate
27 s ^-1 through time (in min)
1 0.27
20 0.58
30 0.73
40 0.84
60 1,02
80 1.27
Setting time, h-min Start 6-45 End 11-55
Strength, MPa After 2 days, Bending 1.7, Compression 6.6.

П р и м е р 2. Готовят 1000 г раствора, содержащего, г: Портландцемент 50,1% 501,00 Глинопорошок 8,75% 87,50 Амифол 0,008% 0,08
(0,107 г концентрата) ВПК-402 0,105% 1,05
(3,5 г концентрата) Воду 41,03% 410,37.PRI me R 2. Prepare 1000 g of a solution containing, g: Portland cement 50.1% 501.00 Clay powder 8.75% 87.50 Amifol 0.008% 0.08
(0.107 g of concentrate) VPK-402 0.105% 1.05
(3.5 g of concentrate) Water 41.03% 410.37.

Результаты испытаний следующие В/Ц 0,696 Плотность, кг/м³ 1590
Эффективная вязкость, Па· с, при скорости сдвига 27 с^-1 через время (в мин)
7 0,20
20 0,33
30 0,72
40 0,81
60 0,90
80 1,42
Сроки схватывания, ч-мин, Начало 9-00 Конец 13-40
Предел прочности, МПа, через 2 сут При изгибе 1,20 При сжатии 4,10
П р и м е р 3. Готовят 1000 г раствора, содержащего, г: Портландцемент 47,1% 471,00 Глинопорошок 11,75% 117,50 Амифол 0,009% 0,09 г
(0,12 г концентрата) Реагент ВПК-402 0,120% 1,2
(4 г концентрата) Воду 41,021% 410,21.The test results are the following W / C 0.696 Density, kg / m ³ 1590
Effective viscosity, Pa · s, at a shear rate of 27 s ^-1 through time (in min)
7 0.20
20 0.33
30 0.72
40 0.81
60 0.90
80 1.42
Setting time, h-min, Start 9-00 End 13-40
Tensile strength, MPa, after 2 days With a bend of 1.20 With a compression of 4.10
PRI me R 3. Prepare 1000 g of a solution containing, g: Portland cement 47.1% 471.00 Clay powder 11.75% 117.50 Amifol 0.009% 0.09 g
(0.12 g of concentrate) Reagent VPK-402 0.120% 1.2
(4 g of concentrate) Water 41.021% 410.21.

Результаты испытаний следующие: В/Ц 0,696 Плотность, кг/м³ 1585
Эффективная вязкость, Па· с, при скорости сдвига 27 с^-1 через время (в мин)
7 0,14
20 0,30
30 0,47
40 0,75
60 1,32
80 1,41
Сроки схватывания, ч-мин, Начало 6-55 Конец 11-55
Предел прочности, МПа,
Через 2 сут При изгибе 1,10 При сжатии 3,3
Остальные примеры показаны в таблице.The test results are as follows: W / D 0.696 Density, kg / m ³ 1585
Effective viscosity, Pa · s, at a shear rate of 27 s ^-1 through time (in min)
7 0.14
20 0.30
30 0.47
40 0.75
60 1.32
80 1.41
Setting time, h-min, Start 6-55 End 11-55
Tensile strength, MPa,
After 2 days With a bend of 1.10 With a compression of 3.3
Other examples are shown in the table.

Из приведенных данных примеров видно, что
введением глины в тампонажный раствор можно регулировать водосмесительный фактор, то есть плотность раствора;
введением амифола осуществляют регулирование сроков схватывания тампонажных смесей и их прочность;
реагент ВПК-402, будучи введенным в тампонажный раствор, позволяет снизить реологические параметры и стабилизировать (снизить кинетику падения) прочностные свойства. Сравнение свойств предлагаемого и известного растворов свидетельствует о том, что действие ВПК-402 более эффективно в присутствии глинистой добавки, нежели в ее отсутствие;
концентрации реагентов лежат в диапазоне: Портландцемент 47,1-56,3 Глинопорошок 6,50-11,75 Реагент амифол 0,006-0,009 Реагент ВПК-402 0,0091-0,120 Вода Остальное
При изменении концентраций выше или ниже указанных пределов не дает возможности достичь результата регулирования свойств глиноцементного раствора при помощи реагента катионного типа ВПК-402.From the given examples, it can be seen that
by introducing clay into the grout, the water-mixing factor, i.e. the density of the mortar, can be controlled;
the introduction of amifol regulates the setting time of cement slurries and their strength;
VPK-402 reagent, being introduced into the grouting mortar, allows reducing the rheological parameters and stabilizing (lowering the kinetics of falling) strength properties. A comparison of the properties of the proposed and known solutions indicates that the action of VPK-402 is more effective in the presence of a clay additive than in its absence;
reagent concentrations are in the range: Portland cement 47.1-56.3 Clay powder 6.50-11.75 Reagent amifol 0.006-0.009 Reagent VPK-402 0.0091-0.120 Water Else
When the concentrations change above or below the specified limits, it does not make it possible to achieve the result of regulating the properties of the clay-cement solution using a VPK-402 cationic reagent.

Claims

TUMPING SOLUTION, including Portland cement, a reagent based on quaternary ammonium compounds, an additive and water, characterized in that it additionally contains clay powder, as a reagent based on quaternary ammonium compounds, it contains a cationic type polyelectrolyte VPK-402, and as an additive, amifol contains a mixture of ammonium salts of hydrochloric, phosphorous, nitrilotrimethylphosphonic and methyliminodimethylphosphonic acids in the following ratio of components, wt.

Portland cement 47,100 56,300
Clay powder 6,500 11,750
Amifol a mixture of ammonium salts of hydrochloric, phosphorous, nitrilotrimethylphosphonic and methyliminodimethylphosphonic acids 0.006 - 0.009
Cationic type polyelectrolyte VPK-402 0,091 0,120
Water Else