RU2155263C2 - Расширяющийся тампонажный состав для низкотемпературных скважин - Google Patents
Расширяющийся тампонажный состав для низкотемпературных скважин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2155263C2 RU2155263C2 RU98101015A RU98101015A RU2155263C2 RU 2155263 C2 RU2155263 C2 RU 2155263C2 RU 98101015 A RU98101015 A RU 98101015A RU 98101015 A RU98101015 A RU 98101015A RU 2155263 C2 RU2155263 C2 RU 2155263C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plugging
- cement
- peat
- composition
- wells
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims abstract description 13
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract description 22
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 abstract 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000736285 Sphagnum Species 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 calcium aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 229910001653 ettringite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])[O-] QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения облегченных быстротвердеющих расширяющихся тампонажных составов. Предназначен для цементирования скважин в суровых климатических условиях Крайнего Севера, крепления многолетнемерзлых и трещиноватых пород, предотвращения гидроразрывов пласта, газопроявлений и растепления ММП, повышения герметичности скважин. Затворение тампонажного портландцемента для холодных скважин суспензиями торфа в растворах сернокислого алюминия в предлагаемом тампонажном составе осуществляется при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: тампонажный портландцемент для холодных скважин 35,5-56,5, сернокислый алюминий 2,0-5,0, торф 2,0-10,3, вода остальное. Технический результат - получение на основе однокомпонентного вяжущего тампонажного цемента ПЦТДО-50 облегченного тампонажного состава с высокой степенью расширения, технологичными сроками схватывания при низких температурах, пониженной теплопроводностью и эффективной адгезией к металлу обсадной колонны. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области получения облегченных быстротвердеющих расширяющихся тампонажных составов. Может быть использовано для цементирования скважин при низких температурах, креплении многолетнемерзлых и трещиноватых пород, в условиях аномально низких давлений пласта, для повышения герметичности газовых скважин.
Известны облегченные тампонажные растворы для низкотемпературных скважин, содержащие тампонажный цемент для "холодных" скважин, торф и ускоритель схватывания хлорид кальция [1]. К недостаткам этих составов относятся седиментационная неустойчивость, увеличенные сроки схватывания, пониженная прочность, усадка цементного камня.
Известен быстротвердеющий цементный раствор для тампонажных работ, комплексно включающий добавки сернокислого алюминия, алюмината натрия и гидроксид алюминия [2] . Недостатками указанного состава являются многокомпонентность, высокие плотность и теплопроводность, отсутствие способности к расширению.
Наиболее близким по технической сущности и составу к предлагаемому является облегченный тампонажный материал для низкотемпературных скважин, выбранный нами в качестве прототипа [3], содержащий, мас.%:
Гипсоглиноземистый цемент - 42-57
Сфагновый торф - 5-8
Вода - Остальное
Однако данный материал, взятый нами в качестве прототипа, имеет незначительную степень расширения, слабую адгезию к металлу, сравнительно высокую теплопроводность. При этом он содержит дорогостоящее специальное вяжущее.
Гипсоглиноземистый цемент - 42-57
Сфагновый торф - 5-8
Вода - Остальное
Однако данный материал, взятый нами в качестве прототипа, имеет незначительную степень расширения, слабую адгезию к металлу, сравнительно высокую теплопроводность. При этом он содержит дорогостоящее специальное вяжущее.
Гипсоглиноземистый цемент получают, прибавляя к глиноземистому цементу 25-30% сульфата кальция в виде гипса или ангидрита. Глиноземистый цемент состоит в основном из низкоосновных алюминатов кальция. Содержание Al2O3 в нем - 30-50%, в то время как обычный тампонажный цемент для "холодных" скважин содержит 3-6% Al2O3.
Задачей настоящего изобретения является получение на основе стандартного тампонажного цемента марки ПЦТДО-50 облегченного тампонажного состава с высокой степенью расширения, технологичными сроками схватывания при низких температурах, пониженной теплопроводностью и эффективной адгезией к металлу обсадной колонны.
Поставленная задача технически решается приготовлением тампонажного состава с использованием облегчающей добавки торфа и расширяющейся основы - тампонажного цемента, затворенного на растворе сернокислого алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тампонажный портландцемент для "холодных" скважин - 35,5-56,5
Сернокислый алюминий - 2,0-5,0
Торф - 2,0-10,3
Вода - Остальное
Использованы тампонажный цемент ПЦТДО-50 по ГОСТ 1581-91; алюминий сернокислый по ГОСТ 3758-75; торф верховой товарный фрезерный влажностью 50-55% и размером частиц 0,1 - 0,5 мм.
Тампонажный портландцемент для "холодных" скважин - 35,5-56,5
Сернокислый алюминий - 2,0-5,0
Торф - 2,0-10,3
Вода - Остальное
Использованы тампонажный цемент ПЦТДО-50 по ГОСТ 1581-91; алюминий сернокислый по ГОСТ 3758-75; торф верховой товарный фрезерный влажностью 50-55% и размером частиц 0,1 - 0,5 мм.
В табл. 1 приведены составы суспензий торфа в растворе сульфата алюминия, используемые для приготовления данного состава, и составы предлагаемых тампонажных растворов. Экспериментально установлено, что при содержании компонентов в больших или меньших количествах от указанных выше пределов происходит ухудшение технологических и эксплуатационных характеристик предлагаемого состава.
Пример (приготовление состава N 5 по табл. 1).
В 125 мл воды растворяют 15 г сернокислого алюминия. В раствор всыпают 15 г (30-35 см3) торфа и перемешивают смесь на магнитной или механической лопастной мешалке 2-3 мин до получения устойчивой суспензии. Приготовленной суспензией затворяют 100 г цемента. (Суспензия не замерзает до - 7oC и пригодна для затворения).
Данные табл. 2 свидетельствуют о том, что тампонажный состав согласно изобретению с оптимальным содержанием компонентов обладает лучшими технологическими и физико-химическими свойствами, чем известные ранее тампонажные растворы аналогичного назначения.
Анализ научно-технической и патентной информации о тампонажных составах показал, что применение сульфата алюминия в качестве расширяющей добавки и в полифункциональном качестве: расширяющая добавка, ускоритель схватывания и твердения, противоморозная добавка - неизвестно. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".
При затворении однокомпонентного "вяжущего, тампонажного цемента для холодных" скважин, суспензиями торфа в растворах сернокислого алюминия не являлись очевидными: 1) возрастание адгезии тампонажного камня к металлу; 2) снижение теплопроводности тампонажного камня; 3) значительное расширение тампонажного камня (при положительных и отрицательных) температурах в результате оптимальной кристаллизации высокосульфатной формы гидросульфоалюмината кальция, эттрингита: 3CaO•Al2O3•3CaSO4•31H2O. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "изобретательский уровень".
Предлагаемое техническое решение также отвечает и критерию "промышленная применимость", так как заявляемый состав может быть практически использован при креплении низкотемпературных скважин уже в настоящее время. В производственных условиях (на буровой) его можно приготовить, используя стандартное оборудование.
Преимущества предлагаемого технического решения заключаются в следующем:
1. Расширение тампонажного камня, сформировавшегося из предлагаемого состава, и высокая адгезия к металлу способствуют сохранению и упрочению контакта между камнем, породой и обсадной колонной. Следствием этого является надежная герметизация заколонного и межколонного пространства, предотвращающая газопроявления в скважине.
1. Расширение тампонажного камня, сформировавшегося из предлагаемого состава, и высокая адгезия к металлу способствуют сохранению и упрочению контакта между камнем, породой и обсадной колонной. Следствием этого является надежная герметизация заколонного и межколонного пространства, предотвращающая газопроявления в скважине.
2. Пониженная теплопроводность тампонажного камня и способность к быстрому твердению и развитию прочности даже при отрицательной температуре, создание возможности герметичного цементирования в интервалах ММП и предотвращение растепления.
3. Низкая стоимость тампонажного состава за счет замены дорогостоящего вяжущего и сокращение расхода тампонажного цемента.
Таким образом, заявленное техническое решение в сравнении с прототипом позволило решить поставленные задачи.
Источники информации
1. Тампонажные растворы пониженной плотности для цементирования газовых скважин в сложных геологических условиях Крайнего Севера. Обзорная информация ВНИИЭгазпрома. - М.: 1982, вып. 6, с. 5-13. (Аналог).
1. Тампонажные растворы пониженной плотности для цементирования газовых скважин в сложных геологических условиях Крайнего Севера. Обзорная информация ВНИИЭгазпрома. - М.: 1982, вып. 6, с. 5-13. (Аналог).
2. Авторское свидетельство N 1728474 E 21 B 33/138 опубл. 23.04.92. Бюл N 15. (Аналог).
3. Авторское свидетельство N 834330 E 21 B 33/138. Опубл. 30.05.81. Бюл. N 20 (Прототип).
Claims (1)
- Расширяющийся тампонажный состав для низкотемпературных скважин, содержащий быстротвердеющую расширяющуюся основу, облегчающий наполнитель - торф и воду, отличающийся тем, что в качестве быстротвердеющей расширяющейся основы используется тампонажный портландцемент для холодных скважин и сернокислый алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тампонажный портландцемент для холодных скважин - 35,5 - 56,5
Сернокислый алюминий - 2,0 - 5,0
Торф - 2,0 - 10,3
Вода - Остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98101015A RU2155263C2 (ru) | 1998-01-15 | 1998-01-15 | Расширяющийся тампонажный состав для низкотемпературных скважин |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98101015A RU2155263C2 (ru) | 1998-01-15 | 1998-01-15 | Расширяющийся тампонажный состав для низкотемпературных скважин |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98101015A RU98101015A (ru) | 1999-11-27 |
| RU2155263C2 true RU2155263C2 (ru) | 2000-08-27 |
Family
ID=20201390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98101015A RU2155263C2 (ru) | 1998-01-15 | 1998-01-15 | Расширяющийся тампонажный состав для низкотемпературных скважин |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2155263C2 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3519449A (en) * | 1967-05-22 | 1970-07-07 | U S Grout Corp | Cementitious compositions having inhibited shrinkage and method for producing same |
| SU1728474A1 (ru) * | 1990-04-27 | 1992-04-23 | Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева | Тампонажный раствор |
| RU2111341C1 (ru) * | 1996-07-23 | 1998-05-20 | Тюменский государственный научно-исследовательский и проектный институт природных газов и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" | Расширяющийся тампонажный материал |
-
1998
- 1998-01-15 RU RU98101015A patent/RU2155263C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3519449A (en) * | 1967-05-22 | 1970-07-07 | U S Grout Corp | Cementitious compositions having inhibited shrinkage and method for producing same |
| SU1728474A1 (ru) * | 1990-04-27 | 1992-04-23 | Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева | Тампонажный раствор |
| RU2111341C1 (ru) * | 1996-07-23 | 1998-05-20 | Тюменский государственный научно-исследовательский и проектный институт природных газов и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" | Расширяющийся тампонажный материал |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2442878C2 (ru) | Цементы для использования внутри формаций, содержащих гидраты газов | |
| US7654326B1 (en) | Sorel cements and methods of making and using same | |
| RU2464408C2 (ru) | Цементные композиции с низкой теплотой гидратации и способы их применения | |
| US5961712A (en) | Method for making shotcrete and such compositions | |
| KR100906459B1 (ko) | 수화 속도를 조절한 시멘트 그라우트재 및 그의 제조방법 | |
| US3937282A (en) | Method for cementing wells in low temperature formations | |
| US7722954B2 (en) | Gas-generating additives having improved shelf lives for use in cement compositions | |
| JP2012520821A (ja) | 凝固遅延剤を含む坑井ボア保全用組成物、その製造方法及びその使用方法 | |
| RU2751148C1 (ru) | Тампонажная смесь с применением магнитной гранулированной полимерной композиции с возможностью самовосстановления цементного камня для крепления обсадных колонн и ремонтно-изоляционных работ | |
| US3891454A (en) | Composition and method for cementing wells in low temperature formations | |
| US4328036A (en) | High temperature expanding cement composition and use | |
| RU2304606C1 (ru) | Тампонажная смесь | |
| CA2183414A1 (en) | Method of using construction grade cement in oil and gas wells | |
| RU2155263C2 (ru) | Расширяющийся тампонажный состав для низкотемпературных скважин | |
| RU2222688C2 (ru) | Расширяющийся тампонажный раствор (варианты) | |
| RU2224727C2 (ru) | Цементный раствор для изолирующего экрана и способ создания изолирующего экрана | |
| US5896927A (en) | Stabilizing and cementing lateral well bores | |
| US7334638B2 (en) | Methods of improving the shelf life of a cement composition comprising a coated gas-generating material | |
| KR19990011605A (ko) | 시멘트 혼화제 및 그 제조방법 | |
| EP3536677A1 (en) | A setting and hardening accelerator for a cement, mortar or concrete composition, optionally comprising supplementary cementitious materials, and use of this accelerator | |
| CA2576927C (en) | Stable and biodegradable foamed cement slurries, additives and methods | |
| RU2817368C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный материал для низкотемпературных скважин | |
| CA2545810C (en) | Cementitious composition for use in elevated to fully saturated salt environments | |
| RU2177459C1 (ru) | Комплексная добавка для цемента, бетона, раствора, сухой смеси и тампонажного материала | |
| CA1279332C (en) | Volume-stable hardened hyraulic cement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090116 |