RU2120539C1

RU2120539C1 - Nonsetting grouting composition

Info

Publication number: RU2120539C1
Application number: RU96120317/03A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Татауров; Н.А. Зуева; Б.А. Акулов
Original assignee: Открытое акционерное общество "ПермНИПИнефть"
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1998-10-20

Abstract

FIELD: well drilling; nonsetting grouting compositions used in elimination of lost circulation zones in well drilling, repair and isolating operations, and also in equalization of injectivity profile in injection wells. SUBSTANCE: composition includes, wt.p.p.: mud powder, 70-80; sodium metasilicate, 8-25; polyacrylamide, 0.001-0.005; water, up to 100. EFFECT: improved fluidity of composition at initial period and provided stable growth of its plastic strength during long period of time. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к нетвердеющим тампонажным составам, предназначенным для ликвидации зон поглощения бурового раствора, а также может быть использовано при ремонтно-изоляционных работах и для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах. The invention relates to the field of well drilling, in particular to non-hardening grouting compositions designed to eliminate mud absorption zones, and can also be used in repair and insulation works and for alignment of the injectivity profile in injection wells.

Известен нетвердеющий тампонажный состав, содержащий мас.ч.: глинопорошок 5 - 10, силикат натрия 3 - 50 и воду 50 - 97 (см. В.Д. Городнов. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении.- М.: Недра, 1984, с. 208). Known non-hardening grouting composition containing parts by weight: clay powder 5-10, sodium silicate 3-50 and water 5097 (see VD Gorodnov. Physico-chemical methods for preventing complications in drilling.- M .: Nedra, 1984, p. 208).

Однако, указанный известный состав обладает недостаточно высокой пластической прочностью (в течение суток около 10 кПа), которая не изменяется во времени. However, this known composition has an insufficiently high plastic strength (during the day about 10 kPa), which does not change over time.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является тампонажная паста для ликвидации поглощения, содержащая следующие ингредиенты, мас. ч.: глинопорошок 0,03 - 0,91; жидкое стекло 0,64 - 2,84; сапропель (на сухое вещество) 1,00 и вода 6,14 - 2,22 (см. А.С. СССР N 1229314, кл. E 21 B 33/138, 1984). Closest to the proposed technical solution is a grouting paste to eliminate absorption, containing the following ingredients, wt. h: clay powder 0.03 - 0.91; water glass 0.64 - 2.84; sapropel (on dry matter) 1.00 and water 6.14 - 2.22 (see A.S. USSR N 1229314, class E 21 B 33/138, 1984).

Однако у указанной известной пасты повышение пластической прочности происходит непродолжительное время (лишь в течение одних суток) и достигает при этом недостаточно высокой величины всего 70 - 80 кПа. However, the specified known paste increases the plastic strength for a short time (only within one day) and at the same time reaches an insufficiently high value of only 70 - 80 kPa.

Кроме того, известная паста характеризуется повышенной условной вязкостью, что затрудняет ее прокачку в пласт. In addition, the known paste is characterized by increased conditional viscosity, which makes it difficult to pump it into the reservoir.

Целью настоящего изобретения является улучшение подвижности тампонажного состава в начальный период и обеспечение стабильного роста его пластической прочности в течение длительного периода времени. The aim of the present invention is to improve the mobility of the grouting composition in the initial period and to ensure stable growth of its plastic strength over a long period of time.

Поставленная цель достигается тем, что известный нетвердеющий тампонажный состав, содержащий глинопорошок, метасиликат натрия, добавку и воду, в качестве добавки содержит полиакриламид при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Глинопорошок - 70 - 80
Метасиликат натрия - 8 - 25
Полиакриламид - 0,001 - 0,005
Вода - 100
Благодаря совместной обработке глинопорошка метасиликатом натрия и полиакриламидом в предложенном количественном соотношении ингредиентов оказалось возможным получить нетвердеющий тампонажный состав, который обладает хорошей подвижностью и прокачиваемостью в начальный период, а также обеспечивает стабильный рост структуры (пластической прочности) в течение длительного периода времени. Это, по-видимому, можно объяснить следующим.This goal is achieved in that the well-known non-hardening grouting composition containing clay powder, sodium metasilicate, additive and water, as an additive contains polyacrylamide in the following ratio of ingredients, parts by weight:
Clay powder - 70 - 80
Sodium Metasilicate - 8 - 25
Polyacrylamide - 0.001 - 0.005
Water - 100
Thanks to the joint processing of clay powder with sodium metasilicate and polyacrylamide in the proposed quantitative ratio of ingredients, it was possible to obtain a non-hardening grouting composition, which has good mobility and pumpability in the initial period, and also ensures stable growth of the structure (plastic strength) over a long period of time. This, apparently, can be explained as follows.

Данный состав имеет хорошую первоначальную прокачиваемость, благодаря тому, что метасиликат натрия в указанном соотношении оказывает блокирующее влияние на гидратацию глины. This composition has a good initial pumpability, due to the fact that sodium metasilicate in the specified ratio has a blocking effect on clay hydration.

Дальнейшее введение в смесь глинопорошка с метасиликатом полиакриламида в предложенном соотношении приводит, по-видимому, к образованию пространственной коагуляционной структуры, имеющей высокую пластическую прочность, которая растет во времени. При этом ПАА выступает в качестве флокулянта, конгломерируя вокруг себя глинопорошок, что способствует набору структуры в короткий промежуток времени. А благодаря последующему упорядочиванию связей: ПАА - гидратационный слой глинопорошка, происходит дальнейшее увеличение пластической прочности состава. Further introduction into the mixture of clay powder with polyacrylamide metasilicate in the proposed ratio, apparently, leads to the formation of a spatial coagulation structure having high plastic strength, which grows over time. In this case, PAA acts as a flocculant, conglomerating clay powder around itself, which contributes to the set of structure in a short period of time. And thanks to the subsequent ordering of the bonds: PAA is the hydration layer of clay powder, a further increase in the plastic strength of the composition occurs.

Для приготовления предлагаемого состава в лабораторных условиях были использованы следующие вещества:
- глинопорошок альметьевский, ОСТ 39-202-86;
- метасиликат натрия (натриевая соль метакремниевой кислоты), представляющий собой мелкокристаллический порошок, хорошо растворимый в воде, ТУ 6-18-161-82;
- полиакриламид (ПАА) марки DK-DRIL A1;
- вода техническая пресная.To prepare the proposed composition in laboratory conditions, the following substances were used:
- Almetyevsk clay powder, OST 39-202-86;
- sodium metasilicate (sodium salt of metasilicic acid), which is a fine crystalline powder, highly soluble in water, TU 6-18-161-82;
- polyacrylamide (PAA) brand DK-DRIL A1;
- technical fresh water.

Предлагаемый состав в лабораторных условиях готовили следующим образом. The proposed composition in the laboratory was prepared as follows.

Пример: В 491 г воды растворяли 50 г метасиликата натрия и постепенно добавляли 400 г глинопорошка. После тщательного перемешивания на мешалке в течение 30 минут получается однородный раствор. В полученный раствор вводили 10 г 0,05%-ного раствора ПАА и перемешивали в течение еще 10 минут. В результате получили состав со следующим содержанием ингредиентов, мас.ч.: глинопорошок 80, метасиликат натрия 10, ПАА 0,001 и вода 100. Example: 50 g of sodium metasilicate were dissolved in 491 g of water, and 400 g of clay powder was gradually added. After thorough mixing on the mixer for 30 minutes, a homogeneous solution is obtained. 10 g of a 0.05% PAA solution was added to the resulting solution and stirred for another 10 minutes. The result was a composition with the following ingredients, parts by weight: clay powder 80, sodium metasilicate 10, PAA 0.001 and water 100.

Тампонажные составы с другим содержанием ингредиентов готовили аналогичным образом. Grouting compositions with different contents of the ingredients were prepared in a similar way.

В ходе лабораторных испытаний определяли следующие свойства предлагаемого тампонажного состава: плотность, условную вязкость, фильтратоотдачу, статическое напряжение сдвига и пластическую прочность. During laboratory tests, the following properties of the proposed grouting composition were determined: density, conditional viscosity, filtrate recovery, static shear stress and plastic strength.

Плотность (ρ) и условную вязкость (УВ₁₀₀) измеряли сразу же после приготовления состава.Density (ρ) and conditional viscosity (HC ₁₀₀ ) were measured immediately after preparation of the composition.

Фильтратоотдачу (Ф) замеряли на фильтр-прессе при давлении 0,7 МПа за 30 минут. The filtrate recovery (F) was measured on a filter press at a pressure of 0.7 MPa for 30 minutes.

Статическое напряжение сдвига (СНС 1/10) замеряли на приборе СНС-2 через 1 минуту и за 10 минут. Static shear stress (SNA 1/10) was measured on the device SNA-2 after 1 minute and 10 minutes.

Пластическую прочность определяли на коническом пластометре Ребиндера, погружая стальной конус в исследуемый состав под действием заданной нагрузки. Определения проводили через 3, 6, 24 часа и 3 суток. Plastic strength was determined on a Rebinder conical plastometer, immersing the steel cone in the test composition under the action of a given load. Determinations were carried out after 3, 6, 24 hours and 3 days.

Данные о содержании ингредиентов в исследуемых составах приведены в таблице 1. Data on the content of ingredients in the studied formulations are shown in table 1.

Данные о свойствах предлагаемого и известного по прототипу составов приведены в таблице 2. Data on the properties of the proposed and known prototype compositions are shown in table 2.

Данные, приведенные в таблицах, показывают, что предлагаемый нетвердеющий тампонажный состав имеет следующие преимущества по сравнению с известным по прототипу:
- после приготовления предлагаемый состав является подвижным и характеризуется небольшой условной вязкостью (18 - 30 с), что позволяет легко прокачивать его в пласт, в то время как известный состав, имея условную вязкость 120 с, с трудом прокачивается в пласт;
- предлагаемый состав характеризуется стабильным ростом пластической прочности в течение длительного времени, в то время как известный по прототипу состав таким свойством не обладает.The data presented in the tables show that the proposed non-hardening grouting composition has the following advantages compared with the known prototype:
- after preparation, the proposed composition is mobile and is characterized by a small conditional viscosity (18-30 s), which makes it easy to pump it into the formation, while the known composition, having a conditional viscosity of 120 s, is hardly pumped into the formation;
- the proposed composition is characterized by a stable increase in plastic strength over a long time, while the composition known from the prototype does not possess such a property.

Хорошо прокачиваемый заявляемый тампонажный состав, попадая в любые каналы (поровые отверстия, трещины), за короткий промежуток времени набирает структуру, т. е. переходит в пасту. Далее наблюдается стабильный рост пластической прочности, который обеспечивает высокие изоляционные свойства этого состава. A well-pumped inventive grouting composition, falling into any channels (pore openings, cracks), in a short period of time gains structure, i.e., passes into paste. Further, a steady increase in plastic strength is observed, which provides high insulating properties of this composition.

Применение предлагаемого состава в промысловых условиях позволит сократить затраты на изоляционные работы в 1,5 - 3 раза. Application of the proposed composition in the field will reduce the cost of insulation work in 1.5 - 3 times.

Claims

Non-hardening grouting composition containing clay powder, sodium metasilicate, additive and water, characterized in that as an additive the composition contains polyacrylamide in the following ratio of ingredients, parts by weight:
Clay Powder - 70-80
Sodium Metasilicate - 8-25
Polyacrylamide - 0.001-0.005
Water - 100s