RU2133328C1

RU2133328C1 - Light-weight plugging compound

Info

Publication number: RU2133328C1
Application number: RU97110886A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Хлебников; В.Г. Уметбаев; Н.С. Волочков; Р.М. Назметдинов
Original assignee: Акционерная нефтяная компания "Башнефть"
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: oil production industry. SUBSTANCE: this plugging compound relates to light-weight plugging cement slurries which are used in drilling, overhaul repair, and liquidation of oil wells. Plugging slurry contains following components: plugging cement, zeolite sludge which is waste from production of synthetic zeolite, and water. Proportion of components is as follows, weight parts: plugging cement 100, zeolite sludge in terms of dry matter 5-100, water 50-280. Aforesaid combination of components improves efficiency of plugging slurry. EFFECT: higher efficiency. 3 tbl

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к облегченным тампонажным цементным составам, применяемым при бурении, капитальном ремонте и ликвидации скважины. The invention relates to the oil industry, in particular to lightweight cement slurries used in drilling, overhaul and liquidation of wells.

Известны облегченные тампонажные цементные составы, основанные на введении облегчающих наполнителей в обычный тампонажный цементный раствор или на использовании специальных облегченных цементов. В качестве облегчающих наполнителей и добавок применяют диатомиты, мел, золу, бентонитовые глину или глинопорошок, резиновую крошку, угольный порошок и т.д. (Р.С.Данюшевский, Р.М.Алиев, И.Ф.Толстых. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, - 373 с.)
Недостаткам известных технических решений является низкая технологическая и экономическая эффективность.Lightweight cement grouting compositions are known based on the incorporation of lightweight fillers into conventional grouting cement mortar or the use of special lightweight cement. As facilitating fillers and additives, diatomites, chalk, ash, bentonite clay or clay powder, crumb rubber, coal powder, etc. are used. (R.S. Danyushevsky, R.M. Aliev, I.F. Tolstykh. Reference guide for grouting materials. - M .: Nedra, 1987, - 373 p.)
The disadvantages of the known technical solutions is the low technological and economic efficiency.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому составу является тампонажный состав, содержащий портланцемент, цеолитизированный туф, ацетат натрия и воду (А.с. СССР N 1671842, кл. E 21 B 33/138). The closest in technical essence to the proposed composition is a grouting composition containing portlancement, zeolitized tuff, sodium acetate and water (A.S. USSR N 1671842, class E 21 B 33/138).

Недостатком его является недостаточная эффективность. Its disadvantage is lack of effectiveness.

Задачей изобретения является повышение эффективности состава. The objective of the invention is to increase the effectiveness of the composition.

Указанная задача решается тем, что заявляемый облегченный тампонажный состав, содержащий тампонажный цемент, цеолитовый компонент и воду отличается тем, что в качестве цеолитового компонента содержит цеолитный шлам - отход производства синтетических цеолитов, при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:
Тампонажный цемент - 100
Цеолитный шлам в пересчете на сухое вещество - 5 - 100
Вода - 50 - 280
Применяемый цеолитный шлам - отход производства синтетических цеолитов, представляет собой взвесь мелкодисперсных синтетических цеолитов типа NaA, NaX, CaC и CaX в воде с содержанием сухого вещества от 5 до 50 мас.%. Возможно использование высушенного цеолитного шлама, например, ТУ 38.1011 366.94. Данные вещества негорючи и малотоксичны. В состав шламов входят оксиды кальция, алюминия, натрия или калия, а также активная двуокись кремния. Тампонажный цемент соответствует ГОСТ 1581-91.This problem is solved in that the claimed lightweight grouting composition containing grouting cement, a zeolite component and water is characterized in that it contains a zeolite slurry as a zeolite component, a waste product of the production of synthetic zeolites, in the following ratio of components, parts by weight:
Grouting cement - 100
Zeolite sludge in terms of dry matter - 5 - 100
Water - 50 - 280
The zeolite slurry used is a waste product of the production of synthetic zeolites, which is a suspension of finely divided synthetic zeolites such as NaA, NaX, CaC and CaX in water with a dry matter content of 5 to 50 wt.%. It is possible to use dried zeolite sludge, for example, TU 38.1011 366.94. These substances are non-combustible and low toxic. The composition of the sludge includes oxides of calcium, aluminum, sodium or potassium, as well as active silicon dioxide. Grouting cement complies with GOST 1581-91.

Состав готовят следующим способом. Цеолитный шлам смешивается с водой и полученной смесью затворяется цемент. The composition is prepared in the following way. Zeolite sludge is mixed with water and the resulting mixture mixes cement.

Механизм действия состава следующий. Мелкодисперсные частицы шлама участвуют в образовании первичных тиксотропных структур в цементном растворе, что приводит к уменьшению расткаемости, времени начала схватывания и водоотдачи. Изменение тиксотропных свойств цементных растворов позволяет получать облегченные цементные растворы за счет использования высоких водоцементных отношений. Снижение времени не только начала, но и конца схватывания цементных растворов показывает, что цеолитные шламы также участвуют в реакциях отверждения цементного камня, т.е. данная добавка относится к числу активных. The mechanism of action of the composition is as follows. Fine particles of sludge are involved in the formation of primary thixotropic structures in cement mortar, which leads to a decrease in spreadability, the time of onset of setting and water loss. Changing the thixotropic properties of cement mortars allows to obtain lightweight cement mortars through the use of high water-cement ratios. A decrease in the time of not only the beginning, but also the end of setting of cement mortars shows that zeolite sludge is also involved in the curing of cement stone, i.e. this additive is among the active.

Эффективность тампонажного состава определяли экспериментально, что иллюстрируется в нижеописанных примерах. The effectiveness of the grouting composition was determined experimentally, as illustrated in the examples described below.

Пример 1. Важными характеристиками цементных тампонажных растворов являются плотность, растекаемость по конусу АзНИИ, время начала и конца схватывания. Исследование проводили по общепринятым методикам, измерение времени начала и конца схватывания проводили с помощью прибора Вика. Эксперименты проводили при 20 +/= 2^oC. В экспериментах использовали цеолитный шлам производства синтетических цеолитов NaX и CaA.Example 1. Important characteristics of cement grouting mortars are density, spreadability along the cone of AzNII, the time of the beginning and end of setting. The study was carried out according to conventional methods, the measurement of the time of the beginning and end of setting was carried out using a Wick device. The experiments were carried out at 20 + / = 2 ^o C. In the experiments used zeolite slurry for the production of synthetic zeolites NaX and CaA.

Как видно из данных табл. 1 - 3, введение в состав цементного тампонажного раствора цеолитного шлама позволяет получать облегченные цементные тампонажные составы плотностью до 1340 кг/м³ с укороченными временами начала и конца схватывания и удовлетворительной растекаемостью.As can be seen from the data table. 1 - 3, the introduction of zeolite slurry into the cement grout grout makes it possible to obtain lightweight cement grouting compositions with a density of up to 1340 kg / m ³ with shortened start and end setting times and satisfactory spreadability.

Состав может дополнительно содержать хлористый кальций в количестве 2 - 8 в. ч. для дополнительного уменьшения времени начала твердения цементного раствора. Хлористый кальций хорошо совместим с цеолитным шламом. The composition may additionally contain calcium chloride in an amount of 2 to 8 in. hours to further reduce the start time of hardening of the cement mortar. Calcium chloride is well compatible with zeolite slurry.

Пример 2. Прочностные характеристики цементного камня исследовали по общепринятым методикам. Пределы прочности на изгиб и сжатие рассчитывали как среднее арифметическое из соответственно 12-15 и 24-30 параллельных измерений. Ошибку среднеарифметического определяли при использовании коэффициентов Стьюдента для 90% доверительного интервала. Эксперименты проводили при 20 +/- 2^oC.Example 2. The strength characteristics of the cement stone was investigated by generally accepted methods. The bending and compression strengths were calculated as the arithmetic mean of 12-15 and 24-30, respectively, parallel measurements. The arithmetic mean error was determined using Student's coefficients for a 90% confidence interval. The experiments were carried out at 20 +/- 2 ^o C.

Как видно из данных табл. 1 - 3, прочностные характеристики цементного камня, образующегося при твердении заявляемого состава, снижаются по мере роста содержания цеолитного шлама и воды. Однако предел прочности на изгиб получаемого цементного камня не ниже 1 МПа, что позволяет применять облегченный тампонажный состав при ремонтно-изоляционных работах в скважинах. As can be seen from the data table. 1 - 3, the strength characteristics of the cement stone formed during hardening of the claimed composition, decrease with increasing content of zeolite sludge and water. However, the flexural strength of the resulting cement stone is not lower than 1 MPa, which allows the use of lightweight grouting composition for repair and insulation works in wells.

Пример 3. Водоотдачу цементных растворов определяли на приборе ВМ-6. Эксперименты проводили при 20 +/-2^oC.Example 3. The yield of cement mortars was determined on a VM-6 device. The experiments were carried out at 20 +/- 2 ^o C.

Как видно из данных табл. 1 - 3, введение в состав тампонажного состава цеолитного шлама позволяет получать тампонажные цементные растворы с уменьшенной водоотдачей. As can be seen from the data table. 1 - 3, the introduction of zeolite slurry into the grouting composition makes it possible to obtain grouted cement mortars with reduced water loss.

Пример 4. Данные табл. 3 показывают, что введение в состав хлористого кальция позволяет существенно уменьшить время начала и конца схватывания состава. Example 4. The data table. 3 show that the introduction of calcium chloride into the composition can significantly reduce the start and end setting time of the composition.

Полученные данные подтверждают высокую эффективность облегченного тампонажного состава. Применение заявляемого состава в нефтедобывающей промышленности позволяет: повысить качество цементирования при бурении, капитальном ремонте и ликвидации скважин; снизить затраты на цементирование скважин; квалифицированно использовать отходы нефтехимических производств; улучшить охрану окружающей среды. The data obtained confirm the high efficiency of lightweight cementing composition. The use of the inventive composition in the oil industry allows you to: improve the quality of cementing during drilling, overhaul and liquidation of wells; reduce the cost of cementing wells; qualified use of petrochemical production wastes; improve environmental protection.

Claims

Lightweight grouting composition containing grouting cement, a zeolite component and water, characterized in that it contains a zeolite slurry as a zeolite component — a waste product of the production of synthetic zeolites in the following ratio of components, parts by weight:
Grouting cement - 100
Zeolite sludge in terms of dry matter - 5 - 100
Water - 50 - 280