RU2153061C1

RU2153061C1 - Expandable plugging material

Info

Publication number: RU2153061C1
Application number: RU99107931A
Authority: RU
Inventors: Х.И. Акчурин; Ф.А. Агзамов; И.Г. Лугинина; Х.В. Газизов; А.В. Кузнецов; И.Н. Каримов; А.И. Сухарева; Ю.Г. Шереметьев
Original assignee: Государственное научно-производственное предприятие "Азимут"
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2000-07-20

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: expanding additive for plugging material contains, %: chalk, 95; and sodium adipate, 5; firing product is used in amount from 2 to 10%. EFFECT: increased expansion pressure on hardening of plugging material ensuring reliable contact of cement stone with rock and casing string, which prevents internal pressures and oil and gas shows.

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и конкретно к области производства специальных цементов - тампонажных материалов для крепления нефтяных и газовых скважин. The invention relates to the oil and gas industry, and specifically to the field of production of special cements - grouting materials for fastening oil and gas wells.

Известны расширяющиеся цементы, включающие вяжущее и расширяющие добавки, причем в качестве вяжущего могут использоваться портландцементы [1], шлаковые [2], глиноземистые [3], магнезиальные [4] цементы и др. В качестве расширяющей добавки используют вещества, содержащие ионы Ca⁺⁺, Al⁺⁺⁺, SO₄ ^--, например гипс, смесь с высокоглиноземистым шлаком, безводный сульфоалюминат [5].Expanding cements are known, including a binder and expanding additives, and Portland cement [1], slag [2], alumina [3], magnesia [4] cements and others can be used as a binder. Substances containing Ca ⁺ ions are used as an expanding additive ^{. +} , Al ⁺⁺⁺ , SO ₄ ^- , for example, gypsum, a mixture with high-alumina slag, anhydrous sulfoaluminate [5].

Известно также использование в качестве расширяющей добавки сульфатного шлама, содержащего вышеуказанные ионы [6]. It is also known to use as an expanding additive sulfate sludge containing the above ions [6].

Известно использование в качестве расширяющей добавки обожженного магнезита, в котором расширение обеспечивается гидратацией оксида магния (MgO), образующегося при обжиге магнезита. It is known to use fired magnesite as an expanding additive, in which expansion is provided by hydration of magnesium oxide (MgO) formed during firing of magnesite.

Недостатком указанных материалов является незначительная величина расширения. The disadvantage of these materials is a small amount of expansion.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является тампонажный материал, включающий портландцемент в качестве вяжущего и в качестве расширяющей добавки 10-25% молотой негашеной "медленногасящейся" извести с активностью не менее 70% [7]. The closest to the claimed object in terms of technical nature and the achieved effect is grouting material, including Portland cement as a binder and as an expanding additive of 10-25% ground quicklime "quick-extinguishing" lime with an activity of at least 70% [7].

Недостатком указанного тампонажного материала является невысокая величина давления расширения. The disadvantage of this grouting material is the low value of the expansion pressure.

Целью изобретения является повышение давления расширения тампонажного материала при его твердении. Это необходимо для обеспечения надежного контакта цементного камня с горной породой и обсадной колонной и предупреждения межколонных давлений и нефтегазопроявлений. The aim of the invention is to increase the expansion pressure of the cement material during its hardening. This is necessary to ensure reliable contact of cement stone with rock and casing and to prevent annular pressure and oil and gas occurrences.

Поставленная цель достигается тем, что в тампонажном материале в качестве расширяющей добавки используют продукт обжига мела с адипинатом натрия в соотношении 95:5 по массе, причем количество расширяющей добавки в тампонажном материале составляет 2-10%. Мел и адипинат натрия, подвергаясь совместному обжигу, обеспечивают образование оксида кальция (CaO) при меньших температурах. Если образование CaO без адипината натрия происходит при Т = 950 - 1100^oC, то добавка адипината натрия снижает температуру обжига до 850-900^oC, при этом кристаллы образующегося CaO отличаются формой и размерами, поэтому при взаимодействии с водой они обеспечивают расширение цементного камня в более поздние сроки. Таким образом, в предлагаемом изобретении используются новые ингредиенты - продукт обжига мела с адипинатом натрия, что дает основание утверждать о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна".This goal is achieved by the fact that in the grouting material, the product of firing chalk with sodium adipate in a ratio of 95: 5 by weight is used as the expanding additive, and the amount of the expanding additive in the grouting material is 2-10%. Chalk and sodium adipate, when fired together, provide the formation of calcium oxide (CaO) at lower temperatures. If the formation of CaO without sodium adipate occurs at T = 950 - 1100 ^o C, the addition of sodium adipate reduces the firing temperature to 850-900 ^o C, while the crystals of CaO formed differ in shape and size, therefore, when interacting with water, they provide expansion of the cement stone at a later date. Thus, in the present invention, new ingredients are used - the product of firing chalk with sodium adipate, which gives reason to assert that the proposed solution meets the criterion of "novelty."

В научно-технической и патентной литературе известно использование продукта обжига известнякового компонента и адипината натрия в качестве сырьевой смеси для получения разрушающего материала
В то же время неизвестно применение данного продукта в качестве расширяющей добавки к тампонажному материалу. Таким образом, сказанное подтверждает соответствие заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".In the scientific, technical and patent literature, it is known to use the calcining product of the limestone component and sodium adipate as a raw material mixture to obtain a destructive material
At the same time, the use of this product as an expanding additive to cementing material is unknown. Thus, the foregoing confirms the compliance of the claimed invention with the criterion of "inventive step".

Пример реализации изобретения. Для приготовления тампонажного материала готовится 1000 г материала, включающего 950 г вяжущего, например портландцемента ПЦТ-ДО-20 и 50 г продукта обжига. Для получения последнего берут 95 г мела и 5 г адипината натрия, тщательно перемешивают и обжигают при Т = 850^oC течение 25 мин. После охлаждения продукт обжига измельчают в дезинтеграторе до удельной поверхности 5000 см²/г. Затем 50 г размолотого продукта обжига смешивают с 950 г цемента и затворяют в 500 мл воды. Водоцементное отношение при этом составляет 0,5. У полученного раствора измеряются согласно ГОСТ растекаемость и плотность. Кроме этого, заливаются балочки для определения прочности цементного камня. Простота приготовления раствора и контроля свойств свидетельствуют о соответствии его критерию "практическая применимость".An example implementation of the invention. To prepare the grouting material, 1000 g of material is prepared, including 950 g of a binder, for example, Portland cement PCT-DO-20 and 50 g of firing product. To obtain the latter, take 95 g of chalk and 5 g of sodium adipate, mix thoroughly and burn at T = 850 ^o C for 25 minutes After cooling, the firing product is crushed in a disintegrator to a specific surface of 5000 cm ² / g. Then 50 g of the ground firing product is mixed with 950 g of cement and mixed in 500 ml of water. The water-cement ratio in this case is 0.5. The resulting solution is measured according to GOST spreadability and density. In addition, beams are poured to determine the strength of the cement stone. The simplicity of the preparation of the solution and the control of properties indicate compliance with its criterion of "practical applicability".

Свойства полученного раствора и камня из предлагаемого тампонажного материала приведены в таблице. The properties of the resulting mortar and stone from the proposed grouting material are given in the table.

На основании представленных данных можно сделать вывод о том, что заявляемый тампонажный материал с использованием в качестве расширяющей добавки продукта обжига мела с адипинатом натрия имеет существенно повышенную величину давления расширения и величину расширения по сравнению с прототипом и обычно применяемыми материалами. При этом свойства раствора и камня находятся в пределах требований ГОСТ 1581-93. Based on the presented data, we can conclude that the inventive cementing material using as an expanding additive the product of firing chalk with sodium adipate has a significantly increased expansion pressure and expansion value compared to the prototype and commonly used materials. Moreover, the properties of the mortar and stone are within the requirements of GOST 1581-93.

Источники информации:
7.Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам., М., Недра, 1987, стр. 160.Sources of information:
7.Danyushevsky V.S. and other Reference guide to cementing materials., M., Nedra, 1987, p. 160.

1. То же, стр. 154. 1. The same, p. 154.

2. То же, стр. 161. 2. The same, p. 161.

3. То же, стр. 157. 3. The same, p. 157.

4. То же, стр. 160. 4. The same, p. 160.

5. То же, стр. 159. 5. The same, p. 159.

6. То же, стр. 158. 6. The same, p. 158.

Claims

An expanding grouting material, including a cementitious and expanding additive, characterized in that a chalk calcination product with sodium adipate is used as the expanding component in a ratio of 95: 5 by weight, the amount of expanding additive in the grouting material being 2-10%.