RU2105132C1 - Method for production of expanding plugging material - Google Patents
Method for production of expanding plugging material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2105132C1 RU2105132C1 RU96103727A RU96103727A RU2105132C1 RU 2105132 C1 RU2105132 C1 RU 2105132C1 RU 96103727 A RU96103727 A RU 96103727A RU 96103727 A RU96103727 A RU 96103727A RU 2105132 C1 RU2105132 C1 RU 2105132C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- clay
- cement
- expanding
- plugging material
- production
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области крепления нефтяных и газовых скважин, а именно к получению расширяющихся тампонажных материалов. The invention relates to the field of fastening of oil and gas wells, and in particular to the production of expanding grouting materials.
Известны способы получения расширяющихся тампонажных материалов путем ввода в портландцемент расширяющихся компонентов (добавок), например оксида магния пли оксида кальция [1]. Known methods for producing expanding grouting materials by introducing into Portland cement expanding components (additives), for example magnesium oxide or calcium oxide [1].
Недостатком этих способов является высокая плотность полученной тампонажной смеси. The disadvantage of these methods is the high density of the resulting cement mixture.
Наиболее близким является способ получения тампонажных материалов путем сухого смешения цемента и глины в заданных соотношениях [2]. Наилучшие результаты получают при использовании бентонитовой глины. The closest is the method of producing grouting materials by dry mixing cement and clay in predetermined proportions [2]. The best results are obtained using bentonite clay.
Недостатком указанного способа является низкая прочность полученного камня и отсутствие эффекта расширения при твердении. The disadvantage of this method is the low strength of the obtained stone and the absence of the expansion effect during hardening.
Целью предлагаемого изобретения является получение расширяющегося тампонажного материала. The aim of the invention is to obtain an expanding grouting material.
Указанная цель достигается тем, что в известном способе получения тампонажного материала, включающем смешение портландцемента и глины, полученная смесь дополнительно подвергается дезинтеграторной обработке со скоростью соударения 150 - 250 м/с, причем используется палыгорскитовая или гидрослюдистая глина. This goal is achieved by the fact that in the known method for producing grouting material, including mixing Portland cement and clay, the resulting mixture is additionally subjected to disintegration processing at a collision speed of 150 - 250 m / s, and palygorskite or hydromica clay is used.
В научно-технической литературе [1, 2] описаны различные способы получения расширяющегося тампонажного материала, в частности известен способ сухого смешения цемента и глины в заданных соотношениях. Однако просто добавление глины к цементу уменьшает количество гидросиликатной связки (продуктов твердения) в единице объема. Кроме того, добавка глины повышает водосодержание тампонажного раствора за счет повышенной водопотребности глины. Все это ведет к снижению прочности полученного камня, а поскольку глина обладает высокой гидратационной активностью, то процесс ее набухания проходит в период приготовления и закачки цементного раствора. В результате этого при твердении цементного раствора в затрубном пространстве происходит его усадка или в лучшем случае наблюдается отсутствие расширения. The scientific and technical literature [1, 2] describes various methods for producing expanding grouting material, in particular, a method for dry mixing cement and clay in predetermined proportions is known. However, simply adding clay to the cement reduces the amount of hydrosilicate binder (hardening products) per unit volume. In addition, the addition of clay increases the water content of the cement slurry due to the increased water demand of the clay. All this leads to a decrease in the strength of the obtained stone, and since clay has a high hydration activity, the process of its swelling takes place during the preparation and injection of cement mortar. As a result of this, when the cement slurry hardens in the annulus, it shrinks or, at best, there is no expansion.
При использовании тампонажного материала, приготовленного по предлагаемому способу, наблюдаются следующие эффекты. When using grouting material prepared by the proposed method, the following effects are observed.
В процессе соударения частиц глины с пальцами дезинтегратора и между собой выделяется большое количество тепла, причем локальные температурные вспышки в момент соударения могут достигать 600-800oC.In the process of collision of clay particles with the fingers of the disintegrator and between themselves, a large amount of heat is generated, and local temperature flashes at the moment of collision can reach 600-800 o C.
Такая температура приводит к частичной дегидратации глины и ее поверхностному "пережогу". Это, в свою очередь, ведет к замедленному процессу гидратации и набухания глины. Such a temperature leads to partial dehydration of the clay and its superficial “burning out”. This, in turn, leads to a slowed down process of hydration and swelling of clay.
По существующей технологии цементирования тампонажный материал после приготовления на поверхности транспортируется в затрубное пространство скважины, где и затвердевает. При этом глина начинает набухать за счет взаимодействия с жидкостью затворения и создавать расклинивающее давление внутри твердеющей цементной суспензии на ее ранних стадиях твердения, пока прочность цементного камня невысока. Это приводит к расширению тампонажного материала и повышению герметичности его контакта с горной породой и обсадной колонной. According to the existing cementing technology, grouting material after preparation on the surface is transported to the annulus of the well, where it hardens. In this case, the clay begins to swell due to interaction with the mixing fluid and create proppant pressure inside the hardening cement slurry at its early stages of hardening, while the strength of the cement stone is low. This leads to the expansion of grouting material and increase the tightness of its contact with the rock and casing.
При этом давление, создаваемое твердеющим цементным камнем, значительно выше, чем давление, создаваемое традиционными расширяющимися цементами. In this case, the pressure created by the hardening cement stone is significantly higher than the pressure created by traditional expanding cements.
Увеличение удельной поверхности цемента и его активация при дезинтеграторной обработке повышает прочность порученного камня и компенсирует тем самым ее снижение за счет введения глины. An increase in the specific surface of cement and its activation during disintegration processing increases the strength of the entrusted stone and thereby compensates for its decrease due to the introduction of clay.
Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый способ получения расширяемого тампонажного материала отличается от известного тем, что полученная смесь подвергается дезинтеграторной обработке, таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype showed that the inventive method for producing expandable grouting material differs from the known one in that the resulting mixture is subjected to disintegrant processing, so the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."
В патентной и научно-технической литературе отсутствуют сведения об использовании глины в качестве расширяющей добавки к тампонажным материалам. Новое назначение глины и новые свойства полученного тампонажного материала указывают на соответствие заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень". In the patent and scientific literature there is no information about the use of clay as an expanding additive to cementing materials. The new purpose of clay and the new properties of the resulting cement material indicate the conformity of the claimed technical solution to the criterion of "inventive step".
Для реализации способа необходимо использовать глины с жесткой структурной решеткой типа палыгорскита или гидрослюд. Согласно данным, приведенным в [3] , у этих глин в температурном интервале 600 - 800oC наблюдается эффект удаления адсорбционно связанной воды. Использование бентонитовых (монтмориллонитовых) глин не дает необходимого эффекта, т.к. адсорбционно связанная вода удаляется из них при более высоких температурах.To implement the method, it is necessary to use clays with a rigid structural lattice such as palygorskite or hydromica. According to the data given in [3], in these clays in the temperature range of 600 - 800 o C, the effect of removal of adsorption-bound water is observed. The use of bentonite (montmorillonite) clays does not give the necessary effect, because adsorption bound water is removed from them at higher temperatures.
При исполнении данного способа цемент и глина перемешиваются, после чего смесь загружается в дезинтегратор, где проводится ее обработка при различных режимах - скоростях соударения частиц. When performing this method, the cement and clay are mixed, after which the mixture is loaded into the disintegrator, where it is processed under various conditions - particle collision speeds.
Увеличение скорости соударения выше 250 м/c ведет к тому, что большая доля глины подвергается термообработке и "пережогу", поэтому ее гидратация и набухание резко замедлены и будут происходить уже после затвердевания камня. Это приводит к его трещинообразованию и снижению прочности. При скорости соударения частиц менее 150 м/с недостаточно энергии для удаления адсорбционно связанной воды из глин, поэтому эффект расширения в тампонажной смеси будет снижаться. Результаты экспериментов по исследованию тампонажных материалов, полученных предлагаемым способом, приведены в таблице. An increase in the impact velocity above 250 m / s leads to the fact that a large fraction of the clay is subjected to heat treatment and “burn out”, therefore, its hydration and swelling are sharply slowed down and will occur after the stone has hardened. This leads to cracking and a decrease in strength. If the particle collision velocity is less than 150 m / s, there is not enough energy to remove adsorption-bound water from the clay, so the expansion effect in the cement mixture will decrease. The results of experiments on the study of grouting materials obtained by the proposed method are shown in the table.
Пример конкретного исполнения предлагаемого способа покажем на опыте N 3. An example of a specific implementation of the proposed method will show on
Было взято 700 г цемента ПЦТ-ДО-20 Ново-Троицкого цементного завода и 300 г глины Чимсайского карьера Актюбинской обл. Республики Казахстан. 700 g of cement PTsT-DO-20 of the Novo-Troitsk cement plant and 300 g of clay of the Chimsaysky quarry in the Aktobe region were taken. Republic of Kazakhstan.
Данные компоненты перемешивались вручную в течение 5 мин. После чего пропускались через лабораторный дезинтегратор Д-32 при скорости соударения 200 м/с, что соответствовало скорости вращения роторов дезинтегратора 12000 об/мин. После обработки тампонажный материал затворялся 700 мл питьевой воды. У полученного раствора определялись растекаемость - с помощью конуса АзНИИ, плотность - с помощью ареометра, сроки схватывания - с помощью иглы Вика. Из подученного раствора готовились образцы - балочки размером 4x4x16 см, с помощью которых определялась прочность на изгиб и сжатие. Указанные испытания являются стандартными и выполнялись согласно ГОСТ (4). Расширение цементного раствора определялось на специальной установке, схема и принцип действия которой описаны в (5). These components were manually mixed for 5 minutes. Then they were passed through a laboratory D-32 disintegrator at a collision speed of 200 m / s, which corresponded to a disintegrator rotor speed of 12,000 rpm. After processing, the grouting material was closed with 700 ml of drinking water. The spreadability of the resulting solution was determined using an AzNII cone, density was determined using a hydrometer, and setting time was determined using a Vic needle. From the prepared solution, samples were prepared — beams of 4x4x16 cm in size, with the help of which bending and compression strengths were determined. These tests are standard and were performed according to GOST (4). The expansion of the cement slurry was determined on a special installation, the scheme and principle of operation of which are described in (5).
Полученный по данное способу тампонажный материал поставляется на скважины в любой упаковке согласно требованию заказчика. Технология цементирования скважин при этом ничем не отличается от традиционно принятой в буровом предприятии. Это указывает на соответствие предлагаемого решения критерию "промышленная применимость". The grouting material obtained by this method is delivered to the wells in any package according to the requirement of the customer. The technology of cementing wells in this case is no different from the traditionally adopted in the drilling company. This indicates the compliance of the proposed solution with the criterion of "industrial applicability".
Анализ таблицы показывает, что для крепления скважин в наибольшей степени подходят составы с добавкой 10 - 30% гидрослюдистой или палыгорскитовой глины, обработанной при режимах, обеспечивающих скорость соударения 150 - 250 м/с (опыты N 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11). Analysis of the table shows that compositions with the addition of 10-30% hydromica or palygorskite clay treated under conditions providing a collision speed of 150-250 m / s are most suitable for fixing wells (
Источники информации. Sources of information.
1. Данюшевский В.С., Алиев В.М., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., Недра, 1987, с.156. 1. Danyushevsky V.S., Aliev V.M., Tolstykh I.F. Reference guide for cementing materials. M., Nedra, 1987, p. 156.
2. Данюшевский В.С., Алиев В.М., Толстых И.Ф.Справочное руководство по тампонажным материалам. М., Недра, 1987, с.113. 2. Danyushevsky V. S., Aliev V. M., Tolstykh I. F. Reference book on cementing materials. M., Nedra, 1987, p.113.
3. Агабальянц Э.Г. Промывочные жидкости для осложненных условий бурения. М., Недра, 1982. 3. Agabalianets EG Flushing fluids for difficult drilling conditions. M., Nedra, 1982.
4. Данюшевский В.С., Алиев В.М., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., Недра, 1987, с.240 - 272. 4. Danyushevsky V.S., Aliev V.M., Tolstykh I.F. Reference guide for cementing materials. M., Nedra, 1987, p. 240 - 272.
5. Данюшевский В.С., Алиев В.М., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., Недра, с.340 - 341. 5. Danyushevsky V.S., Aliev V.M., Tolstykh I.F. Reference guide for cementing materials. M., Nedra, p. 340 - 341.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96103727A RU2105132C1 (en) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | Method for production of expanding plugging material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96103727A RU2105132C1 (en) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | Method for production of expanding plugging material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96103727A RU96103727A (en) | 1998-01-27 |
RU2105132C1 true RU2105132C1 (en) | 1998-02-20 |
Family
ID=20177362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96103727A RU2105132C1 (en) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | Method for production of expanding plugging material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2105132C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455333C2 (en) * | 2010-06-17 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Method of emulsion drilling mud preparation |
-
1996
- 1996-02-26 RU RU96103727A patent/RU2105132C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Данюшевский В.С., Алиев В.М., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, с. 156. 2. Данюшевский В.С., Алиев В.М., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М. Недра, 1987, с. 113, 240 - 262, 340 - 341. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455333C2 (en) * | 2010-06-17 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Method of emulsion drilling mud preparation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
BR0315436B1 (en) | fly ash treatment method and method for producing a concrete mixture. | |
Krishnan et al. | Effect of fly ash and phospho gypsum on properties of expansive soils | |
WO2008128287A1 (en) | Binding composition | |
JPS6311508B2 (en) | ||
RU2105132C1 (en) | Method for production of expanding plugging material | |
Al-Ridha et al. | Improvement of gypsum properties using SF additive | |
JPS6081051A (en) | Manufacture of coal ash solidified body | |
RU2255205C1 (en) | Light-weight plugging mix | |
WO2002090293A2 (en) | Method of making a finished product from a feedstock, a portland cement, and a thermosetting resin | |
JP2000226242A (en) | Production of lightweight aggregate for highly strong concrete | |
Volodchenko et al. | Investigation of the synthesized calcium hydrosilicates effect on the properties of energy-saving wall silicate blocks obtained on the basis of technogenic raw materials | |
Haruna et al. | Long-Term Strength Development of Fly Ash-Based One-Part Alkali-Activated Binders. Materials 2021, 14, 4160 | |
Orlovskyi et al. | Heat-Resistant Backfill Materials, Expanding During Hardening | |
RU2747257C1 (en) | Composition of structural and thermal insulation building material | |
Tkach et al. | Influence of parameters of mixing of the mortar mixtures on the performance of ornamental composites for facade coating | |
RU2103476C1 (en) | Plugging solution | |
RU2228306C1 (en) | Complex additive for concrete mixes and building mortars | |
RU2102349C1 (en) | Method for producing binding agent | |
DE1646512A1 (en) | Molding compounds with reduced density | |
RU2225378C2 (en) | Method of preparing silicate brick mix | |
RU2218314C2 (en) | Method of preparation of expansion admixture | |
RU2049079C1 (en) | Expanding addition to portland cement | |
RU2101246C1 (en) | Method for producing cement | |
RU2150572C1 (en) | Plugging composition | |
SU981276A1 (en) | Method for processing quartz sand |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130227 |