RU2121560C1 - Compound for stabilizing bottom-hole zone of slightly cemented formations - Google Patents
Compound for stabilizing bottom-hole zone of slightly cemented formations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2121560C1 RU2121560C1 RU96124610A RU96124610A RU2121560C1 RU 2121560 C1 RU2121560 C1 RU 2121560C1 RU 96124610 A RU96124610 A RU 96124610A RU 96124610 A RU96124610 A RU 96124610A RU 2121560 C1 RU2121560 C1 RU 2121560C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- water
- sand
- solution
- sawdust
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к добыче газа и нефти и может быть использовано для крепления слабосцементированных пород призабойной зоны скважины. The invention relates to the production of gas and oil and can be used for fastening weakly cemented rocks of the bottom-hole zone of the well.
Анализ существующего уровня техники показал следующее:
Известен состав для крепления призабойной зоны слабосцементированых пластов, содержащий следующие компоненты, мас.%:
тампонажный портландцемент - 10-21
кварцевый песок - 15-35
силикат натрия - 8-12
вода - остальное
(см. а.с. N 1726731 от 12.06.89 г. по кл. E 21 B 33/138, 43/02, опубл. в ОБ N 14, 92 г.).Analysis of the current level of technology showed the following:
A known composition for fastening the bottom-hole zone of weakly cemented reservoirs, containing the following components, wt.%:
cement Portland cement - 10-21
silica sand - 15-35
sodium silicate - 8-12
water - the rest
(see A.S. N 1726731 dated June 12, 89 according to class E 21 B 33/138, 43/02, published in OB N 14, 92).
При этом песок взят в крупностью 0,5-0,9 мм, а проницаемость цементного камня при твердении в жесткой пластовой воде составляет 10-130 • 10-3 мкм2.At the same time, sand is taken in a grain size of 0.5-0.9 mm, and the permeability of cement stone during hardening in hard formation water is 10-130 • 10 -3 microns 2 .
Недостатком указанного состава является низкая стабильность тампонажного раствора, обусловленная присутствием частиц песка размером 0,9 мм и недостаточным количеством цемента и силиката натрия для приобретения раствором необходимых реологических свойств с целью предупреждения осаждения твердой фазы. The disadvantage of this composition is the low stability of the cement slurry, due to the presence of sand particles of 0.9 mm in size and the insufficient amount of cement and sodium silicate for the solution to acquire the necessary rheological properties in order to prevent precipitation of the solid phase.
Неоднородность по проницаемости образующегося тампонажного камня снижает качество работ по закреплению рыхлой породы призабойной зоны пласта (ПЗП), а использование силиката натрия в составе, активно взаимодействующего с гидроксидом кальция цементного раствора с образованием кристаллов гидросиликата кальция, не позволяет получить тампонажный камень с проницаемостью более 0,1 мкм2, что неприемлемо для большинства эксплуатационных скважин.The heterogeneity in the permeability of the resulting cement stone reduces the quality of work to consolidate loose rock in the bottom-hole formation zone (PZP), and the use of sodium silicate in the composition, which actively interacts with calcium hydroxide cement mortar with the formation of calcium hydrosilicate crystals, does not allow a cement stone with a permeability of more than 0, 1 μm 2 , which is unacceptable for most production wells.
В качестве прототипа взят состав для крепления призабойной зоны слабосцементированных пластов, содержащий следующие компоненты, мас.%:
цемент - 20-30
песок - 25-40
полиакриламид (ПАА) - 0,5-3,25
хлористый натрий - 5-20
вода - остальное
(см. а.с. N 1154435 от 19.08.83 г. по кл. E 21 B 33/138, опубл. ОБ N 17, 85 г.). Указанный состав получают путем простого перемешивания компонентов, а затем - со щелочной водой, которая, как видно из таблицы 1 описания, содержит в том числе катионы натрия и калия, а также анионы карбоната и гидроксильной группы.As a prototype, a composition for fastening the bottom-hole zone of weakly cemented formations containing the following components, wt.%:
cement - 20-30
sand - 25-40
polyacrylamide (PAA) - 0.5-3.25
sodium chloride - 5-20
water - the rest
(see A.S. N 1154435 dated 08.19.83 according to class E 21 B 33/138, publ. OB N 17, 85). The specified composition is obtained by simple mixing of the components, and then with alkaline water, which, as can be seen from table 1 of the description, contains sodium and potassium cations, as well as anions of the carbonate and hydroxyl group.
Недостатком указанного состава является низкая стабильность образуемого цементно-песочного раствора в связи с наличием крупнозернистых компонентов (песка фракции до 1,2 мм и хлористого натрия фракции до 1 мм) и недостаточной вязкостью жидкой фазы для предупреждения их осаждения. Применение ПАА в количестве 0,5-3,25 мас.% значительно снижает растворимость хлорида натрия, но является малоэффективным для получения цементного раствора с крупнозернистым наполнителем стабилизированного фазового состава. Поэтому в течение 24 ч, необходимых для обеспечения начала схватывания крепящего материала, происходит значительное изменение его плотности по высоте обрабатываемой зоны, связанное с седиментацией крупнозернистых ингредиентов и образованием более плотного (а значит, менее проницаемого) камня на большей глубине закрепляемого участка ПЗП. Неравномерность проницаемости материала искусственного коллектора при эксплуатации скважины приводит к дестабилизации режима фильтрации, в результате которого возрастает нагрузка на более проницаемые и менее механически прочные вышележащие участки ПЗП. Это ведет к их быстрому разрушению и необходимости повторных ремонтных работ. The disadvantage of this composition is the low stability of the cement-sand mortar formed due to the presence of coarse-grained components (sand fractions up to 1.2 mm and sodium chloride fractions up to 1 mm) and insufficient viscosity of the liquid phase to prevent their precipitation. The use of PAA in an amount of 0.5-3.25 wt.% Significantly reduces the solubility of sodium chloride, but is ineffective for obtaining a cement mortar with a coarse-grained filler of a stabilized phase composition. Therefore, during the 24 hours necessary to ensure that the fixing material begins to set, a significant change in its density along the height of the treated zone occurs, associated with the sedimentation of coarse-grained ingredients and the formation of a denser (and therefore less permeable) stone at a greater depth of the fixed section of the PPP. The uneven permeability of the material of the artificial reservoir during the operation of the well leads to a destabilization of the filtration regime, which increases the load on the more permeable and less mechanically strong overlying sections of the bottomhole formation zone. This leads to their rapid destruction and the need for repeated repairs.
К недостаткам данного состава следует отнести также низкую растекаемость образующихся растворов, обусловленную малым содержанием воды при наличии больших количеств ПАА, что создает необходимость их прокачивания при высоких гидродинамических сопротивлениях. Это осложняет работу оборудования и повышает вероятность увеличения размеров каверн при задавливании раствора в закрепляемый участок ПЗП. The disadvantages of this composition should also include the low spreadability of the resulting solutions, due to the low water content in the presence of large quantities of PAA, which creates the need for their pumping at high hydrodynamic resistance. This complicates the operation of the equipment and increases the likelihood of increasing the size of the cavities when crushing the solution into the fixed section of the PPP.
Кроме того, образование проницаемого материала в фильтровой части скважин происходит только при условии проведения дополнительных операций по продавливанию пресной воды в пласт через созданный цементно-песчаный барьер с целью растворения закристаллизованной в нем соли. In addition, the formation of permeable material in the filter part of the wells occurs only if additional operations are carried out to push fresh water into the formation through the created cement-sand barrier in order to dissolve the salt crystallized in it.
Помимо усложнения технологии ремонтных работ дополнительная фильтрация воды в пласт является неприемлемой в обводненных скважинах, где одной из основных причин разрушения коллектора являются близкозалегающие пластовые воды, размывающие цементирующий песчаные частицы материал. Поэтому технология получения проницаемого барьера закачкой дополнительного объема воды ее фильтрацией в пласт может лишь ослабить структуру естественного коллектора в зоне контакта с искусственно созданным барьером из цементно-песчаной смеси, что приведет к необходимости увеличения ширины закрепляемого обрабатываемого участка ПЗП и проведения повторных ремонтных работ. In addition to complicating the technology of repair work, additional filtration of water into the reservoir is unacceptable in flooded wells, where one of the main reasons for the destruction of the reservoir is near-seam formation water, eroding the cementing sand particles. Therefore, the technology of obtaining a permeable barrier by injecting an additional volume of water by filtering it into the formation can only weaken the structure of the natural reservoir in the zone of contact with the artificially created barrier of cement-sand mixture, which will lead to the need to increase the width of the fixed treated section of the PPP and to carry out repeated repairs.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, сводится к следующему: стабилизируется фазовый состав тампонажного раствора, как следствие образуется цементный камень с более равномерной проницаемостью по всей высоте обрабатываемой ПЗП, а также сохраняется естественная структура пласта за счет исключения дополнительных операций по вымыванию наполнителя из сформировавшегося искусственного коллектора. The technical result that can be obtained by implementing the present invention is as follows: the phase composition of the cement slurry is stabilized, as a result, a cement stone is formed with more uniform permeability along the entire height of the processed PZP, and the natural structure of the formation is preserved due to the exclusion of additional leaching operations filler from the formed artificial reservoir.
Технический результат достигается с помощью известного состава, состоящего из цемента, кварцевого песка, водорастворимого полимера, щелочного компонента в виде гидроксида или карбоната полимера, щелочного компонента в виде гидроксида или карбоната щелочного металла, наполнителя и воды, в котором в качестве водорастворимого полимера содержится смесь гидролизованного полиакрилонитрила (гипана) и поливинилацетатной эмульсии в соотношении мас. ч. , равном 1 : 15-20 соответственно, в качестве наполнителя - древесные опилки с влажностью 10-12%, при этом кварцевый песок имеет размер зерен 0,315-0,630 мм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
цемент - 19-21
кварцевый песок - 42-49
поливинилацетатная эмульсия - 0,3-0,6
гипан - 0,020-0,030
гидроксид или карбонат щелочного металла - 0,6-0,8
древесные опилки - 1,5-2,6
вода - остальное
В составе используют тампонажный портландцемент АЦП-50 по ГОСТ1581-85, поливинилацетатную эмульсию (ПВАЭ) с содержанием поливинилацетата 50 мас.% по ТУ 113-00-5761673-120-92, гидролизованный полиакрилонитрил (гипан) 20%-ный по ТУ 6-01-166-74, гидроксид натрия по ГОСТ 2263-79, карбонат натрия по ГОСТ 10689-75.The technical result is achieved using a known composition consisting of cement, silica sand, a water-soluble polymer, an alkaline component in the form of a hydroxide or carbonate polymer, an alkaline component in the form of a hydroxide or carbonate of an alkali metal, filler and water, in which a mixture of hydrolyzed polymer is contained as a water-soluble polymer polyacrylonitrile (hypane) and polyvinyl acetate emulsion in the ratio of wt. o'clock, equal to 1: 15-20, respectively, as filler - sawdust with a moisture content of 10-12%, while quartz sand has a grain size of 0.315-0.630 mm, with the following ratio of components, wt.%:
cement - 19-21
silica sand - 42-49
polyvinyl acetate emulsion - 0.3-0.6
hypane - 0,020-0,030
alkali metal hydroxide or carbonate - 0.6-0.8
sawdust - 1.5-2.6
water - the rest
The composition uses grouting Portland cement ATsP-50 according to GOST 1581-85, polyvinyl acetate emulsion (PVAE) with a content of polyvinyl acetate 50 wt.% According to TU 113-00-5761673-120-92, hydrolyzed polyacrylonitrile (hypane) 20% according to TU 6- 01-166-74, sodium hydroxide according to GOST 2263-79, sodium carbonate according to GOST 10689-75.
Древесные опилки являются отходами переработки любого вида древесины, из которых удалена крупная фракция. Дисперсность отходов не более 4 мм. Sawdust is a waste from the processing of any kind of wood, from which a large fraction is removed. Dispersion of waste no more than 4 mm.
Совместное применение гипана и ПВАЭ приводит к образованию сложного полимерного комплекса с одинаковой по составу основной цепью входящих ингредиентов, но неодинаково ориентированными свободными концами различного строения (см. фиг.1). The combined use of hypane and PVAE leads to the formation of a complex polymer complex with the same main composition of the incoming ingredients, but differently oriented free ends of different structures (see figure 1).
Такой состав образующегося сополимера обусловливает его сопряженную адсорбцию на частицах цементных зерен и продуктах гидратации цемента. При этом происходит наиболее равномерное заполнение порового пространства гидрофильными соединениями, в результате чего удерживающая способность состава увеличивается. This composition of the resulting copolymer determines its conjugate adsorption on particles of cement grains and products of cement hydration. In this case, the most uniform filling of the pore space with hydrophilic compounds occurs, as a result of which the retention capacity of the composition increases.
Появление сетчатой структуры высокомолекулярных соединений сополимера гипана и ПВАЭ обусловлено взаимодействием последнего с поливалентными катионами Ca, Al, Fe, находящимися в растворе песчано-цементной смеси, и может быть представлено схемами:
гидролиз входящего в состав гипана полиакрилонитрила (см. фиг.2); взаимодействие макромолекул ПВА с гидроксидом кальция (см. фиг.3).The appearance of the network structure of high molecular weight compounds of a copolymer of hypane and PVAE is due to the interaction of the latter with polyvalent cations Ca, Al, Fe, which are in the solution of the sand-cement mixture, and can be represented by the following schemes:
hydrolysis of polyacrylonitrile included in the composition of hypane (see figure 2); the interaction of PVA macromolecules with calcium hydroxide (see figure 3).
Взаимодействие сополимера с поливалентными катионами с учетом схем, изображенных на фиг. 2 и 3, приводит к образованию высокомолекулярного соединения (см. фиг.4). The interaction of the copolymer with polyvalent cations, taking into account the schemes depicted in FIG. 2 and 3, leads to the formation of high molecular weight compounds (see figure 4).
Кроме того, присутствие в песчано-цементном растворе добавки щелочного типа, взаимодействующей с кремнеземом, также способствует повышению стабильности системы в результате образования коллоидного раствора кремнекислоты на поверхности частиц песка в соответствии с реакциями:
Суммарное уравнение приведенных реакций показывает, что присутствие в растворе щелочи активизирует гидрому кремнезема с образованием коллоидной кремнекислоты, которая, в свою очередь, реагирует с гидроксидом кальция цементного раствора:
H2SiO3 + Ca(OH)2 = CaSiO3 • 2H2O
Образующийся гидросиликат кальция является связующим звеном между частицами цемента и песком, способствует равномерному распределению последнего в цементном растворе.In addition, the presence in the sand-cement mortar of an alkaline type additive that interacts with silica also helps to increase the stability of the system as a result of the formation of a colloidal silica solution on the surface of sand particles in accordance with the reactions:
The total equation of the above reactions shows that the presence of alkali in the solution activates the hydra of silica with the formation of colloidal silicic acid, which, in turn, reacts with calcium hydroxide cement mortar:
H 2 SiO 3 + Ca (OH) 2 = CaSiO 3 • 2H 2 O
The resulting calcium hydrosilicate is a link between the cement particles and sand, contributes to the uniform distribution of the latter in the cement mortar.
При использовании карбоната натрия в качестве щелочной добавки, помимо описанных выше, происходит еще реакция образования мелкодисперсного карбоната кальция. Этому предшествует гидролитическое расщепление карбоната натрия:
Na2CO3 + H2O ---> NaOH + H2CO3.When using sodium carbonate as an alkaline additive, in addition to those described above, a reaction of the formation of finely divided calcium carbonate also occurs. This is preceded by hydrolytic decomposition of sodium carbonate:
Na 2 CO 3 + H 2 O ---> NaOH + H 2 CO 3 .
Образующаяся углекислота связывается гидроксидом кальция:
H2CO3+Ca(OH)2→ CaCO3↓+2H2O.
Частицы химически осажденного карбоната кальция легко удерживаются в поровом пространстве песчано-цементного раствора. Они, в результате хемосорбции сополимера гипана и ПВАЭ, участвуют в образовании полимерной сетчатой структуры, таким образом улучшая стабильность многокомпонентной системы.The resulting carbon dioxide is bound by calcium hydroxide:
H 2 CO 3 + Ca (OH) 2 → CaCO 3 ↓ + 2H 2 O.
Particles of chemically precipitated calcium carbonate are easily retained in the pore space of a sand-cement mortar. As a result of chemisorption of a copolymer of hypane and PVAE, they participate in the formation of a polymer network structure, thereby improving the stability of a multicomponent system.
Полимерно-сетчатая структура, образовавшаяся в поровом пространстве песчано-цементного раствора, помимо предупреждения осаждения твердой фазы, хорошо удерживает легкий наполнитель - древесные опилки. Их равномерное распределение в растворе обусловливается адсорбцией сополимера гипана и ПВАЭ на поверхности опилок и приобретением за счет этого свойств ионизированных частиц, электростатическое отталкивание которых друг от друга не позволяет им концентрироваться в одном месте и способствует наиболее полному распределению по всему объему раствора. The polymer-mesh structure formed in the pore space of the sand-cement mortar, in addition to preventing the deposition of the solid phase, holds well the light filler - sawdust. Their uniform distribution in the solution is due to the adsorption of the copolymer of hypane and PVAE on the surface of the sawdust and the acquisition of ionized particles due to this property, the electrostatic repulsion of which does not allow them to concentrate in one place and contributes to the most complete distribution throughout the solution volume.
Таким образом, благодаря компонентному составу и количественному соотношению ингредиентов в песчано-цементном растворе реализуется ряд коллоидно-физических свойств образовавшегося сополимера, обусловливающий совместно с мелкодисперсным гидросиликатом (или карбонатом) кальция, появление органо-минеральной матрицы, стабилизирующей фазовый состав всей системы. Thus, due to the component composition and the quantitative ratio of the ingredients in the sand-cement mortar, a number of colloidal-physical properties of the resulting copolymer are realized, which together with the finely divided calcium hydrosilicate (or carbonate) determines the appearance of an organic-mineral matrix that stabilizes the phase composition of the entire system.
Стабилизирующее свойство образовавшейся матрицы заключается в ее способности удерживать всю твердую фазу в устойчивом состоянии: тяжелые частицы песка и цемента не осаждаются, а более легкий наполнитель - древесные опилки - не подвергаются флотации. The stabilizing property of the formed matrix lies in its ability to hold the entire solid phase in a stable state: heavy particles of sand and cement do not precipitate, and a lighter filler - wood sawdust - does not undergo flotation.
В результате стабилизации фазового состава многокомпонентный песчано-цементно-опилочный раствор имеет сравнительно небольшие изменения плотности по высоте столба раствора, что обусловливает получение тампонажного камня с достаточно равномерной проницаемостью и возможность эксплуатации скважины на устойчивых режимах фильтрации. As a result of the stabilization of the phase composition, a multicomponent sand-cement-sawdust solution has relatively small density changes along the height of the solution column, which leads to the formation of a cement stone with a fairly uniform permeability and the possibility of operating the well in stable filtration modes.
Древесные опилки берутся с влажностью 10-12%, что определяется возможностью получения раствора песчано-цементной смеси с заданной растекаемостью. При меньшей влажности опилки являются пересушенными, что влечет за собой быстрое впитывание ими воды из раствора в процессе его перемешивания и приготовления, в результате чего раствор становится непрокачиваемым. Sawdust is taken with a moisture content of 10-12%, which is determined by the possibility of obtaining a solution of sand-cement mixture with a given spreadability. At lower humidity, the sawdust is overdried, which entails their rapid absorption of water from the solution during its mixing and preparation, as a result of which the solution becomes non-pumpable.
При влажности опилок более 12% происходит ослабление адгезии сополимера и некоторое ухудшение стабильности, а также понижение прочностных свойств образовавшегося материала, что связано с уменьшением прочности древесины при избыточной влажности. When the moisture content of the sawdust is more than 12%, the adhesion of the copolymer is weakened and some stability deteriorates, as well as a decrease in the strength properties of the formed material, which is associated with a decrease in the strength of wood at excessive humidity.
Кварцевый песок фракции 0,315-0,630 мм обеспечивает получение песчано-цементного раствора, стабильного во времени. При заявленном количестве цемента в составе, а также количествах полимерных компонентов (гипана и ПВАЭ) образуется коагуляционная структура цементно-полимерной системы, обеспечивающая необходимые реологические показатели раствора для поддержания его стабильного фазового состава. Кроме того, данная фракция песка позволяет получить материал с необходимой газопроницаемостью. Quartz sand fraction 0.315-0.630 mm provides a sand-cement mortar, stable over time. With the declared amount of cement in the composition, as well as the amounts of polymer components (hypane and PVAE), a coagulation structure of the cement-polymer system is formed, which provides the necessary rheological parameters of the solution to maintain its stable phase composition. In addition, this fraction of sand allows to obtain a material with the necessary gas permeability.
При использовании песка с меньшим размером частиц (0,140 - 0,315 мм), образующийся при твердении раствора камень имеет газопроницаемость меньше требуемой. When using sand with a smaller particle size (0.140 - 0.315 mm), the stone formed during hardening of the solution has a gas permeability less than that required.
При большем размере частиц используемого песка (0,63 - 1,25 мм) не обеспечивается стабилизация фазового состава раствора, а следовательно, и возможность получить камень с равномерной проницаемостью по всей высоте закрепляемой зоны, снижается прочность камня. With a larger particle size of the sand used (0.63 - 1.25 mm), the phase composition of the solution is not stabilized, and therefore, the ability to obtain a stone with uniform permeability along the entire height of the fixed zone decreases the strength of the stone.
Содержание в составе песка в количестве менее 42 мас.%, а опилок - менее 1,5 мас. % не обеспечивает получения материала с заданной проницаемостью, а более 49 мас.% песка и более 2,6 мас.% опилок отрицательно влияет на стабильность многокомпонентной системы и прочность песчано-цементного камня. The content of sand in an amount of less than 42 wt.%, And sawdust - less than 1.5 wt. % does not provide a material with a given permeability, and more than 49 wt.% sand and more than 2.6 wt.% sawdust adversely affects the stability of a multicomponent system and the strength of a sand-cement stone.
Содержание в составе портландцемента менее 19 мас.% не позволяет получить раствор стабилизированного фазавого состава и тампонажный камень необходимой прочности, а более 21 мас.% - снижает газопроницаемость. A content of Portland cement of less than 19 wt.% Does not allow to obtain a solution of a stabilized phase composition and cement stone of the required strength, and more than 21 wt.% - reduces gas permeability.
Содержание в составе гипата менее 0,020 мас.% и ПВАЭ менее 0,3 мас.%, т. е. при соотношении мас.ч. 1:14 и менее соответственно не обеспечивает получение песчано-цементного раствора стабилизированного фазового состава; содержание в составе гипана более 0,030 мас.% и ПВАЭ более 0,6 мас.%, т.е. при соотношении мас. ч. 1: 21 и более соответственно снижает прочность и проницаемость камня. Таким образом, содержание гипана и ПВАЭ в растворе, удовлетворяющее соотношению мас.ч. 1 : 15-20 соответственно, является оптимальным для получения системы с необходимыми структурно-реологическими свойствами, обеспечивающими стабилизацию фазового состава и образование камня с заданной проницаемостью. The content in the composition of the hypate is less than 0.020 wt.% And PVAE less than 0.3 wt.%, I.e., with a ratio of wt.h. 1:14 and less, respectively, does not provide a sand-cement mortar with a stabilized phase composition; the content in the composition of hypane is more than 0.030 wt.% and PVAE more than 0.6 wt.%, i.e. at a ratio of wt. Part 1: 21 or more, respectively, reduces the strength and permeability of the stone. Thus, the content of hypane and PVAE in solution, satisfying the ratio of parts by weight 1: 15-20, respectively, is optimal for obtaining a system with the necessary structural and rheological properties that provide stabilization of the phase composition and formation of a stone with a given permeability.
Содержание щелочной добавки в количестве меньшем, чем 0,6 мас.%, снижает прочность песчано-цементного камня, а более 0,8 мас.% экономически нецелесообразно, т.к. не влияет на улучшение технических показателей. The content of alkaline additives in an amount of less than 0.6 wt.%, Reduces the strength of the sand-cement stone, and more than 0.8 wt.% Is not economically feasible, because does not affect the improvement of technical indicators.
Известно применение ПВАЭ в клеевых композициях, например: а.с. N 1518342 от 4.01.88 г. по кл. C 09 J 3/14, опубл. в ОБ N 40, 89 г.; патент РФ N 1624994 от 25.10.88 г. по кл. C 09 J 175/06, опубл. в ОБ B 22, 95 г., а также в области строительных материалов, в частности в различных составах связующих (вяжущих) средств, например: а.с. N 1825761 от 9.01.91 г. по кл. C 04 B 26/24, опубл. в ОБN 25, 93 г.; а.с. N 781188 от 5.07.78 г. по кл. C 04 B 13/24, опубл. в ОБ N 43, 80 г.; а.с. N 1726414 от 27.06.89 г. по кл. C 04 B 11/00, опубл. в ОБ N 14, 92 г.; а.с. N 876590 от 4.01.80 г. по кл. C 04 B 13/24, опубл. в ОБ N 40, 811. Известно использование поливинилацетатной дисперсии - продукта полимеризации винилацетата в водной среде, в составах для изоляции водопритоков в скважине в смеси с ацетатом щелочного металла с целью повышения водоизолирующей способности за счет твердения состава в полном объеме без усадки и увеличения прочности образующегося тампонирующего материала (см. а.с. N 1666682 от 13.02.89 г. по кл. E 21 B 33/138, опубл. в ОБ N 28, 91 г.). The use of PVAE in adhesive compositions is known, for example: N 1518342 dated 4.01.88 according to class. C 09 J 3/14, publ. in OB N 40, 89 g .; RF patent N 1624994 from 10.25.88, class. C 09 J 175/06, publ. in OB B 22, 95, as well as in the field of building materials, in particular in various compositions of binders (binders), for example: N 1825761 dated January 9, 1991 according to class C 04 B 26/24, publ. in OBN 25, 93; A.S. N 781188 dated 5.07.78 according to class. C 04 B 13/24, publ. in OB N 43, 80 g .; A.S. N 1726414 from 06/27/89 according to class. C 04 B 11/00, publ. in OB N 14, 92; A.S. N 876590 dated 4.01.80 according to class. C 04 B 13/24, publ. in OB N 40, 811. It is known to use a polyvinyl acetate dispersion, a product of polymerization of vinyl acetate in an aqueous medium, in compositions for isolating water inflows in a well mixed with alkali metal acetate in order to increase the water-insulating ability by hardening the composition in full without shrinkage and increasing the strength of the resulting plugging material (see AS No. 1666682 dated February 13, 89 according to class E 21 B 33/138, published in OB N 28, 91).
Известны полимерцементные композиции, относящиеся к дешевым строительным материалам, используемым в промышленном и гражданском строительстве, содержащие цемент, водную дисперсию полимера, древесную стружку с влажностью 50 ± 10%, кварцевый песок, древесные опилки с влажностью 50 ± 10% и воду (см. патент РФ N 2026842 от 16.03.92 г. по кл. C 04 B 28/00, опубл. в ОБ N 2, 92 г. ), известен состав облегченного тампонажного раствора, содержащего цемент, древесные опилки, силикат натрия, комплексный пенообразователь и глинистый раствор, обеспечивающий снижение плотности раствора при сохранении структурно-механических свойств раствора и камня, и используемый для изоляции зон поглощения промывочной жидкости в скважинах в интервалах с низким пластовым давлением (см. а.с. N 1502810 от 20.07.87 г. по кл. E 21 B 33/138, опубл. в ОБ N 31, 89 г.; а.с. N 415353 от 6.03.72 г., опубл. в ОБ N 6, 74 г.). Polymer-cement compositions are known related to cheap building materials used in industrial and civil engineering, containing cement, an aqueous polymer dispersion, wood shavings with a moisture content of 50 ± 10%, quartz sand, sawdust with a moisture content of 50 ± 10% and water (see patent RF N 2026842 dated 03.16.92 according to class C 04 B 28/00, published in OB N 2, 92), the composition of lightweight cement slurry containing cement, sawdust, sodium silicate, complex foaming agent and clay is known density reducing solution the solution while maintaining the structural and mechanical properties of the solution and the stone, and used to isolate the zones of absorption of flushing fluid in the wells in the intervals with low reservoir pressure (see AS No. 1502810 from 07.20.87, class E 21 B 33 / 138, publ. In OB N 31, 89 g .; A.S. N 415353 dated 6.03.72, publ. In OB N 6, 74 g).
Известен способ крепления призабойной зоны пескопроявляющих скважин путем закачки цементного раствора с древесными опилками в качестве наполнителя, при этом массовое соотношение цемент - опилки составляет 1 : 2 (см. а.с N 138906 по кл. E 21 B 33/138, 1960 г.) или при соотношении цемент - опилки (1 : 0,15) - (1 : 0,20) (см. а.с. N 1754880 от 2.08.89 г. по кл. E 21 B 33/138, опубл. в ОБ N 30, 92 Г.). There is a method of fixing the bottom-hole zone of sand-producing wells by pumping cement with wood sawdust as a filler, and the mass ratio of cement - sawdust is 1: 2 (see A. with N 138906 according to class E 21 B 33/138, 1960 ) or with the ratio of cement - sawdust (1: 0.15) - (1: 0.20) (see A.S. N 1754880 from 2.08.89, class E 21 B 33/138, publ. OB N 30, 92 G.).
Известны составы для крепления призабойной зоны слабосцементированных пластов на основе цемента, песка, полимера и воды (см. а.с. N 1274370 от 15.10.84 г. по кл. E 21 B 33/138, ДСП); песка, цемента, древесных опилок (см. а.с. N 1356556 от 28.02.85 г. по кл. E 21 B 33/138, ДСП); песка, цемента, хлористого натрия и отхода производства (см. а.с. N 2005165 от 24.02.92 г. по кл. E 21 B 33/138, опубл. в ОБ N 47-48, 93 г.). Known compositions for fastening the bottom-hole zone of weakly cemented strata based on cement, sand, polymer and water (see as.with. N 1274370 from 10.15.84, class E 21 B 33/138, chipboard); sand, cement, wood sawdust (see.with. N 1356556 from 02.28.85 according to class E 21 B 33/138, chipboard); sand, cement, sodium chloride and industrial waste (see AS No. 2005165 dated 02.24.92 according to class E 21 B 33/138, publ. in OB N 47-48, 93 g).
Использование ПВАЭ в смеси с гипаном, а также древесных опилок и кварцевого песка с уточняющими характеристиками с заявляемым техническим результатом в тампонажных материалах не выявлено по изменяющимся источникам известности. The use of PVAE in a mixture with gipan, as well as wood sawdust and quartz sand with refinement characteristics with the claimed technical result in grouting materials, have not been identified by changing sources of fame.
Заявляемый состав для крепления призабойной зоны слабосцементированных пластов обладает изобретательским уровнем. The inventive composition for fastening the bottom-hole zone of weakly cemented reservoirs has an inventive step.
Более подробно сущность заявляемого изобретения описывается следующими примерами. In more detail, the essence of the claimed invention is described by the following examples.
Пример N 1. Example No. 1.
190 г (19 мас.%) портландцемента, 490 г (49 мас.%) кварцевого песка фракции 0,315-0,630 мм и 15 г (1,5 мас.%) древесных опилок с влажностью 10% смешивают до получения однородной сухой смеси. 190 g (19 wt.%) Of Portland cement, 490 g (49 wt.%) Of silica sand fraction 0.315-0.630 mm and 15 g (1.5 wt.%) Of sawdust with a moisture content of 10% are mixed until a homogeneous dry mixture is obtained.
1 г 20%-ного раствора гипана (0,02 мас.%), содержащего 0,8 мл (0,08 мас. %) воды, 6 г 50%-ной ПВАЭ (0,3 мас.%), содержащей 3 мл (0,3 мас.%) воды, и 6 г (0,6 мас. %) гидроксида натрия последовательно растворяют в 292 мл (29,2 мас. %) воды. Перемешивают до полного растворения компонентов. Полученным раствором реагентов затворяют подготовленную сухую смесь. Перемешивают до получения однородного песчано-цементного раствора. 1 g of a 20% solution of hypane (0.02 wt.%) Containing 0.8 ml (0.08 wt.%) Of water, 6 g of 50% PVAE (0.3 wt.%) Containing 3 ml (0.3 wt.%) of water, and 6 g (0.6 wt.%) of sodium hydroxide are successively dissolved in 292 ml (29.2 wt.%) of water. Stir until the components are completely dissolved. The resulting reagent solution shut the prepared dry mixture. Stirred until a homogeneous sand-cement mortar.
Приготовленный раствор имеет плотность 1960 кг/м3, изменение стабильности раствора за 24-2,2%, предел прочности цементного камня при изгибе 1,63 МПа, газопроницаемость 0,325 мкм2, изменение газопроницаемости по длине образца 26%.The prepared solution has a density of 1960 kg / m 3 , a solution stability change of 24-2.2%, a cement stone bending strength of 1.63 MPa, a gas permeability of 0.325 μm 2 , a gas permeability change of 26% along the length of the sample.
Пример N 2. Example No. 2.
Получают сухую смесь следующего состава, г/мас.%:
портландцемент - 210/21
кварцевый песок - 420/42
древесные опилки с влажностью 11% - 26/2,6
и проводят все операции так, как указано в примере N 1.Get a dry mixture of the following composition, g / wt.%:
Portland cement - 210/21
silica sand - 420/42
sawdust with a moisture content of 11% - 26 / 2.6
and carry out all operations as described in
Готовят раствор следующего состава, г/мас.%:
гипан - 0,30/0,03
или в пересчете на 20%-ный раствор 1,5 г последнего, содержащего 1,2 мл воды
ПВАЭ - 6/0,6
или в пересчете на 50%-ный раствор 12 г последнего, содержащего 6 мл воды
карбонат натрия - 8/0,8
вода - 329,7/32,97
или с учетом имеющейся воды в растворах приливают к последним 322,5 мл воды
и далее проводят все операции так, как указано в примере N 1.Prepare a solution of the following composition, g / wt.%:
hypane - 0.30 / 0.03
or in terms of a 20% solution of 1.5 g of the latter containing 1.2 ml of water
PVAE - 6 / 0.6
or in terms of a 50% solution of 12 g of the latter containing 6 ml of water
sodium carbonate - 8 / 0.8
water - 329.7 / 32.97
or taking into account the available water in solutions, 322.5 ml of water are added to the last
and then carry out all operations as described in example No. 1.
Приготовленный раствор имеет плотность 1980 кг/м3, изменение стабильности раствора за 2 ч 1,5%, предел прочности цементного камня при изгибе 1,84 МПа, газопроницаемость 0,376 мкм2, изменение газопроницаемости по длине образца 11%.The prepared solution has a density of 1980 kg / m 3 , a 1.5% change in mortar stability over 2 h, a cement stone bending strength of 1.84 MPa, a gas permeability of 0.376 μm 2 , a gas permeability change of 11% over the length of the sample.
Пример N 3. Example No. 3.
Получают сухую смесь следующего состава, г/мас.%:
портландцемент - 200/20
кварцевый песок - 450/45
древесные опилки с влажностью 12% - 20/2,0
и проводят все операции так, как указано в примере N 1.Get a dry mixture of the following composition, g / wt.%:
Portland cement - 200/20
silica sand - 450/45
sawdust with a moisture content of 12% - 20 / 2.0
and carry out all operations as described in
Готовят раствор следующего состава, г/мас.%:
Гипан - 0,24/0,024
или в пересчете на 20%-ный раствор 1,2 г последнего, содержащего 0,96 мл воды
ПВАЭ - 4/0,4
или в пересчете на 50%-ный раствор 8 г последнего, содержащего 4 мл воды
гидроксид натрия - 7/0,7
вода - 318,76/31,876
или с учетом имеющейся воды в растворах приливают к последним 313,8 мм воды
и далее проводят все операции так, как указано в примере N 1.Prepare a solution of the following composition, g / wt.%:
Gipan - 0.24 / 0.024
or in terms of a 20% solution of 1.2 g of the latter containing 0.96 ml of water
PVAE - 4 / 0.4
or in terms of a 50% solution of 8 g of the latter containing 4 ml of water
sodium hydroxide - 7 / 0.7
water - 318.76 / 31.876
or, taking into account the available water in solutions, is poured to the last 313.8 mm of water
and then carry out all operations as described in example No. 1.
Приготовленный раствор имеет плотность 1970 кг/м3, изменение стабильности раствора за 2 ч 1,8%, предел прочности цементного камня при изгибе 1,74 МПа, газопроницаемость 0,358 мкм2, изменение газопроницаемости по длине образца 21%.The prepared solution has a density of 1970 kg / m 3 , a 1.8% change in mortar stability in 2 h, a cement stone flexural strength of 1.74 MPa, a gas permeability of 0.358 μm 2 , a gas permeability change of 21% along the length of the sample.
Пример N 4. Example No. 4.
Получают сухую смесь следующего состава, г/мас.%:
портландцемент - 220/22
кварцевый песок - 410/41
древесные опилки с влажностью 10% - 27/2,7
и проводят все операции так, как указано в примере N 1.Get a dry mixture of the following composition, g / wt.%:
Portland cement - 220/22
silica sand - 410/41
sawdust with a moisture content of 10% - 27 / 2.7
and carry out all operations as described in
Готовят раствор следующего состава, г/мас.%:
Гипан - 0,33/0,033
или в пересчете на 20%-ный раствор 1,65 г последнего, содержащего 1,32 мл воды
ПВАЭ - 7/0,7
или в пересчете на 50%-ный раствор 14 г последнего, содержащего 7 мл воды
карбонат натрия - 9/0,9
вода - 326,67/32,667
или с учетом имеющейся воды в растворах приливают к последним 318,35 мл воды
и далее проводят все операции так, как указано в примере N 1.Prepare a solution of the following composition, g / wt.%:
Gipan - 0.33 / 0.033
or in terms of a 20% solution of 1.65 g of the latter containing 1.32 ml of water
PVAE - 7 / 0.7
or in terms of a 50% solution of 14 g of the latter containing 7 ml of water
sodium carbonate - 9 / 0.9
water - 326.67 / 32.667
or taking into account the available water in solutions is poured into the last 318.35 ml of water
and then carry out all operations as described in example No. 1.
Приготовленный раствор имеет плотность 1980 кг/м3, изменение стабильности раствора за 2 ч 1,4%, предел прочности цементного камня при изгибе 1,78 МПа, газопроницаемость 0,275 мкм2, изменение газопроницаемости по длине образца 27%.The prepared solution has a density of 1980 kg / m 3 , a solution stability change in 2 hours of 1.4%, a cement stone bending strength of 1.78 MPa, a gas permeability of 0.275 μm 2 , a gas permeability change of 27% along the length of the sample.
Пример N 5. Example No. 5.
Получают сухую смесь следующего состава, г/мас.%:
портландцемент - 180/18
кварцевый песок - 500/50
древесные опилки с влажностью 10% - 14/1,4
и проводят все операции так, как указано в примере N 1.Get a dry mixture of the following composition, g / wt.%:
Portland cement - 180/18
silica sand - 500/50
sawdust with a moisture content of 10% - 14 / 1.4
and carry out all operations as described in
Готовят раствор следующего состава, г/мас.%:
Гипан - 0,04/0,014
или в пересчете на 20%-ный раствор 6,7 г последнего, содержащего 0,56 мл воды
ПВАЭ - 2/0,2
или в пересчете на 50%-ный раствор 4 г последнего, содержащего 2 мл воды
карбонат натрия - 5/0,5
вода - 298,86/29,886
или с учетом имеющейся воды в растворах приливают к последним 296,3 мл воды
и далее проводят все операции так, как указано в примере N 1.Prepare a solution of the following composition, g / wt.%:
Gipan - 0.04 / 0.014
or in terms of a 20% solution of 6.7 g of the latter containing 0.56 ml of water
PVAE - 2 / 0.2
or in terms of a 50% solution of 4 g of the latter containing 2 ml of water
sodium carbonate - 5 / 0.5
water - 298.86 / 29.886
or taking into account the available water in solutions, pour 296.3 ml of water to the last
and then carry out all operations as described in example No. 1.
Приготовленный раствор имеет плотность 1960 кг/м3, изменение стабильности раствора за 2 ч 2,9%, предел прочности цементного камня при изгибе 1,42 МПа, газопроницаемость 0,326 мкм2, изменение газопроницаемости по длине образца 28%.The prepared solution has a density of 1960 kg / m 3 , a 2.9% change in mortar stability over a 2-hour period, a cement stone bending strength of 1.42 MPa, a gas permeability of 0.326 μm 2 , a gas permeability change of 28% along the length of the sample.
Технология получения заявляемого состава не требует применения специального оборудования и заключается в последовательном растворении в воде полимерных компонентов и щелочной добавки и затворении на этом растворе предварительно смешанных портландцемента, песка и древесных опилок. Приготовленный песчано-цементный раствор закачивается в призабойную зону пласта. Закачку производят до заполнения каверн, о чем судят по резкому повышению давления. Состав оставляют для затвердения на 48 - 72 ч. The technology for producing the inventive composition does not require the use of special equipment and consists in sequentially dissolving the polymer components and an alkaline additive in water and mixing previously mixed Portland cement, sand and wood sawdust on this solution. The prepared sand-cement mortar is pumped into the bottomhole formation zone. The injection is carried out before filling the caverns, as judged by a sharp increase in pressure. The composition is left to harden for 48 to 72 hours.
Заявляемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает получение тампонирующего раствора с улучшенной стабильностью последнего в 4-7 раз, с газопроницаемостью песчано-цементного камня, обеспечивающей минимальные значения динамики показателя по высоте закрепляемой зоны в пределах 11-26% (у прототипа 61%). При этом исключаются дополнительные операции по вымыванию наполнителя из закрепляющего материала путем фильтрации пресной воды в пласт. Это снижает вероятность нарушения структуры коллектора в контактной зоне, поскольку фильтрация пресной воды приводит к разрушению слабоцементированного песка и набуханию цементирующего песок материала - глины, что в итоге ведет к изменению естественной проницаемости пласта. The inventive method in comparison with the prototype provides a plugging solution with improved stability of the latter by 4-7 times, with gas permeability of sand-cement stone, providing the minimum value of the dynamics of the indicator along the height of the fixed zone within 11-26% (the prototype has 61%). This eliminates the additional operation of leaching the filler from the fixing material by filtering fresh water into the reservoir. This reduces the likelihood of disturbance of the structure of the reservoir in the contact zone, since the filtration of fresh water leads to the destruction of weakly cemented sand and the swelling of the cementitious sand material - clay, which ultimately leads to a change in the natural permeability of the formation.
Claims (1)
Цемент - 19 - 21
Кварцевый песок - 42 - 49
Поливинилацетатная эмульсия - 0,3 - 0,6
Гидролизованный полиакрилонитрил - 0,020 - 0,030
Гидроксид или карбонат щелочного металла - 0,6 - 0,8
Древесные опилки - 1,5 - 2,6
Вода - ОстальноетComposition for fixing the bottom zone of weakly cemented formations, consisting of cement, quartz sand, a water-soluble polymer, an alkaline component in the form of an alkali metal hydroxide or carbonate, filler and water, characterized in that it contains a mixture of hydrolyzed polyacrylonitrile and polyvinyl acetate emulsion as a water-soluble polymer wt. hours, equal to 1: 15 - 20, respectively, as filler - sawdust with a moisture content of 10 - 12%, while quartz sand has a grain size of 0.315 - 0.630 mm, in the following ratio of components, wt.%:
Cement - 19 - 21
Quartz sand - 42 - 49
Polyvinyl acetate emulsion - 0.3 - 0.6
Hydrolyzed Polyacrylonitrile - 0.020 - 0.030
Alkali metal hydroxide or carbonate - 0.6 - 0.8
Sawdust - 1.5 - 2.6
Water - Remains
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96124610A RU2121560C1 (en) | 1996-12-31 | 1996-12-31 | Compound for stabilizing bottom-hole zone of slightly cemented formations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96124610A RU2121560C1 (en) | 1996-12-31 | 1996-12-31 | Compound for stabilizing bottom-hole zone of slightly cemented formations |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2121560C1 true RU2121560C1 (en) | 1998-11-10 |
| RU96124610A RU96124610A (en) | 1999-02-10 |
Family
ID=20188688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96124610A RU2121560C1 (en) | 1996-12-31 | 1996-12-31 | Compound for stabilizing bottom-hole zone of slightly cemented formations |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2121560C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013116072A1 (en) * | 2012-02-02 | 2013-08-08 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Engineering plastic/ inorganic fiber blends as lost circulation materials |
-
1996
- 1996-12-31 RU RU96124610A patent/RU2121560C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013116072A1 (en) * | 2012-02-02 | 2013-08-08 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Engineering plastic/ inorganic fiber blends as lost circulation materials |
| US9366098B2 (en) | 2012-02-02 | 2016-06-14 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Engineering plastic / inorganic fiber blends as lost circulation materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0091377B1 (en) | Well cementing compositions for fighting annular flow of gas under pressure | |
| CN101627101B (en) | Low-density ceramic proppant and its production method | |
| KR101056474B1 (en) | High Durability Grout Material Composition for Geotechnical Order and Reinforcement Using Geopolymer Type Fastener | |
| CN100344723C (en) | Comprehensive performace regulator for well cementing cement slurry and its prepn | |
| RU2360940C1 (en) | Expanding plugging material | |
| RU2385894C1 (en) | METHOD OF PREPARATION OF LIGHT GROUTING MORTAR OF DENSITY 1450-1500 kg/m3 | |
| US4904304A (en) | Chemical grout for ground injection and method for accretion | |
| JP4533190B2 (en) | Injection material | |
| HU212700B (en) | Preparation and method for producing sealing wall mass | |
| RU2121560C1 (en) | Compound for stabilizing bottom-hole zone of slightly cemented formations | |
| US4762443A (en) | Method of rendering soils impervious | |
| KR102240436B1 (en) | Eco friendly polymeric grouting composition and deep mix processing method using therefor | |
| US5728428A (en) | Composition for protecting a body of concrete, a process for preparing same, and a method for the protection of a body of concrete | |
| DE19537616A1 (en) | Injection agent and injection suspensions prepared using the injection agent | |
| EP0755992B1 (en) | Injectable composition and suspensions prepared during the injection | |
| RU2215124C1 (en) | Method of preparation of light-weight grouting mortar | |
| RU2015155C1 (en) | Liquid for strengthening of unstable rocks at hole drilling | |
| JPH11293245A (en) | Suspension-type grout | |
| RU2074310C1 (en) | Complex addition to grouting mortar based on portland cement | |
| US7618541B2 (en) | Method of de-watering a slurry mixture from a jet-grouting operation and aqueous suspension for use therein | |
| SU1731942A1 (en) | Compound for oil field development control and preparation method | |
| SU964108A1 (en) | Plugging composition for isolating absorption zones in bore hole drilling | |
| en Souterrain | Recommendations on grouting for underground works | |
| RU2154730C1 (en) | Grouting material | |
| RU2119041C1 (en) | Compound for stabilization of slightly-cemented porous bed |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070101 |