RU2065923C1

RU2065923C1 - Plugging composition

Info

Publication number: RU2065923C1
Application number: RU9494017471A
Authority: RU
Inventors: Н.К. Нацибулина; В.Г. Татауров; Ю.И. Терентьев; П.М. Южанинов; О.В. Поздеев; В.С. Гребенников; Б.И. Тульбович; Л.В. Казакова; Е.М. Гнеев
Original assignee: Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1996-08-27

Abstract

FIELD: mining engineering. SUBSTANCE: plugging solution for insulation of water-bearing rocks has (in wt %): caustic magnesite, 100; magnesium chloride, 18.9-26.5; alkaline drain from caprolactame production, 1.0-7.0; and water, 44.1-61.7. EFFECT: new composition proposed. 1 tbl

Description

Изобретение относится к горному делу, в частности к тампонажным составам, и предназначается для изоляции водоносных пород в скважинах, а также для укрепления горных и грунтовых выработок. The invention relates to mining, in particular to grouting compositions, and is intended to isolate aquifers in wells, as well as to strengthen mining and soil workings.

Известен состав, содержащий 50,5-56,0 мас. каустического магнезита; 25,5-27,0% хлорида магния; 5-7% 40%-ного водного раствора хлорида железа и воды до 100% (а.с. СССР N 1513126, кл. Е 21 В 33/138, 1987). A known composition containing 50.5-56.0 wt. caustic magnesite; 25.5-27.0% magnesium chloride; 5-7% of a 40% aqueous solution of iron chloride and water up to 100% (A.S. USSR N 1513126, CL E 21 B 33/138, 1987).

Однако указанный состав характеризуется очень высокой вязкостью и короткими сроками твердения, что затрудняет его доставку в изолируемый интервал, особенно в мелкопоровые пласты, а также в пласты, находящиеся на большой глубине. However, this composition is characterized by a very high viscosity and short hardening periods, which makes it difficult to deliver it to an isolated interval, especially to small-pore formations, as well as to formations located at great depths.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и назначению является тампонажный состав, содержащий следующие ингредиенты: мас. или мас.ч. Closest to the claimed technical solution for the technical nature and purpose is the grouting composition containing the following ingredients: wt. or parts by weight

Каустический магнезит 46,66-49,00 100
Хлористый магний 12,45-15,34 26,24-31,85
Полиакриламид 0,24-0,33 0,40-0,99
Вода до 100 75,29-91,40
(а.с. СССР N 1051232, кл. Е 21 В 33/138, 1982).Caustic magnesite 46.66-49.00 100
Magnesium Chloride 12.45-15.34 26.24-31.85
Polyacrylamide 0.24-0.33 0.40-0.99
Water up to 100 75.29-91.40
(A.S. USSR N 1051232, class E 21 B 33/138, 1982).

Однако тампонажный камень, образующийся из известного состава, с течением времени теряет свои прочностные свойства, что не обеспечивает долговременную надежную изоляцию водоносных пород. However, cement stone formed from a known composition, over time, loses its strength properties, which does not provide long-term reliable insulation of aquifers.

Кроме того, указанный известный состав характеризуется узким диапазоном показателей растекаемости, а именно растекаемость составляет лишь 100-135 мм. Вследствие этого известный состав может быть использован только для пород с крупными флюидопроводимыми каналами и не пригоден для изоляции мелких каналов и пород с неоднородными по размерам раскрытия каналами. In addition, this known composition is characterized by a narrow range of flowability indicators, namely, the spreadability is only 100-135 mm. As a result of this, the known composition can be used only for rocks with large fluid-conducting channels and is not suitable for isolating small channels and rocks with channels with inhomogeneous opening sizes.

Целью изобретения является улучшение изолирующих свойств состава за счет придания образующемуся из него тампонажному камню способности роста прочности с течением времени в условиях пресных и минерализованных сред при одновременном расширении диапазона показателей растекаемости состава и сохранении при этом у состава высокой седиментационной устойчивости. The aim of the invention is to improve the insulating properties of the composition by giving the cement stone formed from it the ability to increase strength over time in fresh and mineralized environments while expanding the range of flowability indicators of the composition while maintaining high sedimentation stability in the composition.

Цель достигается тем, что известный тампонажный состав, содержащий каустический магнезит, хлорид магния, добавку и воду, в качестве добавки содержит щелочной сток производства капролактама при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч. The goal is achieved in that the well-known grouting composition containing caustic magnesite, magnesium chloride, additive and water, as an additive contains an alkaline stock of caprolactam production in the following ratio of ingredients, parts by weight

Каустический магнезит 100
Хлорид магния 18,9-26,5
Щелочной сток производства капролактама 1,0-7,0
Вода 44,1-61,7
Предлагаемый состав отличается от известного использованием другой добавки, а именно щелочного стока производства капролактама (ЩСПК).Caustic Magnesite 100
Magnesium Chloride 18.9-26.5
Caprolactam production alkaline stock 1.0-7.0
Water 44.1-61.7
The proposed composition differs from the known use of another additive, namely the alkaline runoff of caprolactam production (SHPSPK).

ЩСПК является отходом при производстве капролактама и представляет собой водный раствор натриевых солей кислых побочных продуктов воздушного окисления циклогексана. ShchSPK is a waste in the production of caprolactam and is an aqueous solution of sodium salts of acidic by-products of air oxidation of cyclohexane.

ЩСПК представляет собой непрозрачную жидкость темно-коричневого цвета с плотностью 1100-1200 кг/м³, рН 10-13 и температурой застывания -25^oС с массовой долей сухого вещества 25-45% натриевых солей органических кислот (в пересчете на адипат натрия) 18-30% массовой долей циклогексанола не более 0,8% массовой долей циклогексанона не более 0,2% и массовой долей смолы не более 10%
Ни из научной и ни из патентной литературы нам неизвестны магнезиальные тампонажные составы, содержащие ЩСПК, что позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый состав отвечает критерию "новизна".ShchSPK is an opaque liquid of a dark brown color with a density of 1100-1200 kg / m ³ , pH 10-13 and pour point -25 ^o С with a mass fraction of dry matter of 25-45% sodium salts of organic acids (in terms of sodium adipate) 18-30% mass fraction of cyclohexanol not more than 0.8% mass fraction of cyclohexanone not more than 0.2% and mass fraction of resin not more than 10%
Neither from the scientific nor from the patent literature are we aware of the magnesia grouting compositions containing ASCP, which allows us to conclude that the proposed composition meets the criterion of "novelty."

Достигаемый предлагаемым составом технический результат, а именно нарастание прочности образующегося тампонажного камня во времени и расширение диапазона показателей растекаемости состава, обеспечивается, по-видимому, благодаря следующему. The technical result achieved by the proposed composition, namely, the increase in the strength of the resulting cement stone in time and the expansion of the range of the spreadability of the composition, is apparently due to the following.

Поскольку ЩСПК в своем составе содержит растворимые соли органических кислот, то при смешивании ЩСПК с каустическим магнезитом, хлоридом магния и водой происходит, по-видимому, взаимодействие этих солей, в частности солей адипиновой кислоты, с двухвалентными катионами магния на поверхности гидратированных зерен каустического магнезита, в результате чего, как мы полагаем, образуются водонерастворимые соединения. Присутствие в ЩСПК смол различной молекулярной массы, вероятно, предотвращает доступ воды в капилляры затвердевшего состава, что препятствует коррозионному действию последней на образующийся камень, а значит, и прочность его растет. Since alkali metal oxide contains in its composition soluble salts of organic acids, mixing of alkali metal oxide with caustic magnesite, magnesium chloride and water apparently involves the interaction of these salts, in particular salts of adipic acid, with divalent magnesium cations on the surface of hydrated grains of caustic magnesite, as a result of which, we believe, water-insoluble compounds are formed. The presence of resins of different molecular weights in the SCSPC probably prevents water from entering the capillaries of the hardened composition, which prevents the corrosive effect of the latter on the stone formed, and hence its strength increases.

Кроме того, добавление ЩСПК в предложенном количественном соотношении к каустическому магнезиту, хлориду магния и воде наряду с указанным выше свойством неожиданно позволило получить тампонажный состав с широким диапазоном показателей растекаемости, что позволяет успешно использовать этот состав в пластах с различными коллекторскими свойствами. In addition, the addition of alkali-ferrous alloys in the proposed quantitative ratio to caustic magnesite, magnesium chloride, and water, along with the above property, unexpectedly made it possible to obtain a grouting composition with a wide range of spreadability indicators, which makes it possible to successfully use this composition in formations with different reservoir properties.

Предлагаемый состав был испытан в лабораторных условиях. Для его приготовления были использованы следующие вещества:
щелочной сток производства капролактама (ЩСПК), ТУ 113-03-488-84;
порошки магнезитовые каустические по ГОСТу 1216-87;
магнитный хлористый технический по ГОСТу 7759-73;
вода техническая с жесткостью не более 5 мг-экв/л.The proposed composition was tested in laboratory conditions. The following substances were used for its preparation:
alkaline runoff of caprolactam production (ShchSPK), TU 113-03-488-84;
caustic magnesite powders according to GOST 1216-87;
technical magnetic chloride in accordance with GOST 7759-73;
technical water with a hardness of not more than 5 mEq / l.

Пример. Для получения заявляемого состава в лабораторных условиях 100 г порошка каустического магнезита затворяли на растворе, предварительно приготовленном смешением 26,5 г хлорида магния и 5,0 г ЩСПК в 61,7 г водопроводной воды. Example. To obtain the inventive composition in laboratory conditions, 100 g of caustic magnesite powder was closed on a solution pre-prepared by mixing 26.5 g of magnesium chloride and 5.0 g of alkali-ferric chloride in 61.7 g of tap water.

Аналогично готовили другие составы с различными соотношениями ингредиентов. Other formulations with different ratios of ingredients were prepared similarly.

Далее в ходе лабораторных испытаний определяли следующие свойства тампонажного состава: растекаемость, плотность, коэффициент водоотделения, сроки схватывания, а также определяли прочность при изгибе образующегося камня. Further, in the course of laboratory tests, the following properties of the grouting composition were determined: spreadability, density, water separation coefficient, setting time, and also the bending strength of the resulting stone was determined.

Сроки схватывания фиксировали на приборе Вика стандартным методом. The setting time was fixed on the Vic instrument using the standard method.

Величину плотности измерения с помощью пикнометра. The magnitude of the density measurement using a pycnometer.

Коэффициент водоотделения определяли стандартным способом по ГОСТу 26798.1-85. The water separation coefficient was determined by the standard method according to GOST 26798.1-85.

Прочность на изгиб образующегося из состава камня определяли на стандартном приборе МИИ-100. The bending strength of the stone formed from the composition was determined on a standard MII-100 instrument.

Данные об ингредиентном содержании заявляемого и известного по прототипу составов и их свойствах приведены в таблице. Data on the ingredient content of the claimed and known prototype compositions and their properties are shown in the table.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый состав имеет следующие преимущества по сравнению с составом по прототипу:
тампонажный камень, образующийся из предлагаемого состава, характеризуется постоянным ростом прочности во времени в условиях пресных и минерализованных сред, в то время как камень, образующийся из известного состава, таким свойством не обладает и, наоборот, теряет свою прочность со временем;
диапазон показателей растекаемости у предлагаемого состава значительно шире (от 100 до 210 мм), чем у известного состава (100-135 мм);
одновременно с этим предлагаемый состав сохраняет высокую седиментационную устойчивость.The data shown in the table show that the proposed composition has the following advantages compared with the composition of the prototype:
grouting stone formed from the proposed composition is characterized by a constant increase in strength over time in fresh and mineralized environments, while a stone formed from a known composition does not have this property and, conversely, loses its strength over time;
the range of spreadability indicators for the proposed composition is much wider (from 100 to 210 mm) than for the known composition (100-135 mm);
at the same time, the proposed composition retains high sedimentation stability.

Благодаря указанным выше свойствам при использовании предлагаемого состава в горном деле обеспечивается надежная и долговременная изоляция водоносных пород с мелкими и крупными флюидопроводными каналами на любой глубине ствола скважины. Due to the above properties, when using the proposed composition in mining, reliable and long-term isolation of aquifers with shallow and large fluid-conducting channels at any depth of the wellbore is ensured.

Состав может также эффективно использоваться для гидроизоляции водоносных пластов в скважинах, горных выработок и при строительстве грунтовых сооружений. The composition can also be effectively used for waterproofing aquifers in wells, mine workings and in the construction of soil structures.

Заявляемый состав экологически безвреден, т.к. не содержит токсичных веществ. ТТТ1 The inventive composition is environmentally friendly, because does not contain toxic substances. TTT1

Claims

A grouting composition containing caustic magnesite, magnesium chloride, an additive and water, characterized in that as an additive it contains an alkaline stock of caprolactam production in the following ratio of ingredients, wt. h

Caustic Magnesite 100
Magnesium Chloride 18.9 26.5
Caprolactam production alkaline stock 1.0 7.0
Water 44.1 61.7