RU2191251C1 - Grouting mortar (options) - Google Patents

Grouting mortar (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2191251C1
RU2191251C1 RU2001114177A RU2001114177A RU2191251C1 RU 2191251 C1 RU2191251 C1 RU 2191251C1 RU 2001114177 A RU2001114177 A RU 2001114177A RU 2001114177 A RU2001114177 A RU 2001114177A RU 2191251 C1 RU2191251 C1 RU 2191251C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
water
cellulose
ethyl silicate
grouting
Prior art date
Application number
RU2001114177A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
О.Г. Кузнецова
В.Г. Татауров
О.А. Чугаева
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть"
Priority to RU2001114177A priority Critical patent/RU2191251C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2191251C1 publication Critical patent/RU2191251C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: grouting mortar contains, weight parts: cement 100, polysaccharide based on cellulose ether (polycyanine cellulose) 0.1-0.5, ethyl silicate 0.1-1.0, and water 35-50. In another variant of process, mortar also contains 0.2 to 3.9 wt parts of amorphous alumina. EFFECT: lowered filtration within wide temperature range (up to 100 C), increased strength of cement stone, and increased mobility of mortar without increase in water content. 2 cl, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности к тампонажным растворам, предназначенным для крепления и изоляции скважин, и может быть использовано на предприятиях нефтяной и газовой промышленности. The invention relates to the construction of oil and gas wells, in particular to cement slurries intended for fastening and isolation of wells, and can be used in enterprises of the oil and gas industry.

Известен тампонажный раствор, содержащий в своем составе следующие ингредиенты, мас.ч.: цемент - 60-65,4;
карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) - 1-5; плав солей - отход производства карбофоса - 1-5; вода - 30-32,6. (см. авт. свид. СССР 1484917, кл. Е 21 В 33/138, от 1987 г.).
Known cement slurry containing in its composition the following ingredients, parts by weight: cement - 60-65,4;
carboxymethyl cellulose (CMC) - 1-5; salt melt - a waste of the karbofos production - 1-5; water - 30-32.6. (see ed. certificate of the USSR 1484917, class E 21 B 33/138, from 1987).

Недостатком известного тампонажного раствора является повышенная фильтратоотдача. A disadvantage of the well-known grouting mortar is the increased filtrate recovery.

Известен тампонажный раствор, в состав которого входит, мас.%:
цемент - 62-64; карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) - 0,19-0,37;сульфат натрия 0,38-0,77; вода - остальное, (см. авт. свид. СССР 1637406, кл. Е 21 В 33/138, от 1989 г.).
Known cement slurry, which includes, wt.%:
cement - 62-64; carboxymethyl cellulose (CMC) - 0.19-0.37; sodium sulfate 0.38-0.77; water - the rest (see ed. certificate of the USSR 1637406, class E 21 B 33/138, from 1989).

Однако известный тампонажный раствор обладает высокой фильтратоотдачей. Это связано с тем, что при растворении цемента в воде происходит коагуляция неустойчивой к солям кальция КМЦ. Кроме того, реагенты, входящие в известный раствор, сильно загущают его, что вызывает увеличение водосодержания в тампонажной смеси на 5 - 25%. В результате этого также снижается изолирующая способность и прочность тампонажного камня. However, the well-known cement slurry has a high filtrate recovery. This is due to the fact that when cement is dissolved in water, coagulation of CMC unstable to calcium salts occurs. In addition, the reagents included in the known solution, strongly thicken it, which causes an increase in water content in the grouting mixture by 5 - 25%. As a result of this, the insulating ability and strength of the cement stone are also reduced.

Добавка КМЦ в известный тампонажный состав значительно удлиняет сроки схватывания и делает их практически неуправляемыми известными реагентами-ускорителями в условиях низких положительных и нормальных температур. The addition of CMC to the well-known grouting composition significantly lengthens the setting time and makes them practically uncontrollable known accelerating agents in conditions of low positive and normal temperatures.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является тампонажный раствор, содержащий полисахарид на основе целлюлозы - оксиэтилцеллюлозу и воду. Closest to the proposed solution in technical essence is a cement slurry containing cellulose-based polysaccharide - hydroxyethyl cellulose and water.

Однако известный тампонажный раствор также обладает высокой фильтратоотдачей. However, the well-known cement slurry also has a high filtrate recovery.

Изобретением решается задача придания тампонажному раствору низких значений показателя фильтратоотдачи в широком диапазоне температур до 100oС, придание ему структурно-реологических показателей, обеспечивающих его высокую подвижность без увеличения водосодержания, при одновременном повышении прочности образующегося тампонажного камня.The invention solves the problem of giving grouting mortar low values of the filtrate recovery index in a wide temperature range up to 100 o С, giving it structural and rheological parameters that provide its high mobility without increasing water content, while increasing the strength of the resulting grouting stone.

Указанная техническая задача решается двумя вариантами, а именно:
по первому варианту - тампонажным раствором, содержащим цемент, полисахарид на основе эфира целлюлозы, этил силикат (ЭТС) и воду, причем в качестве полисахарида на основе эфира целлюлозы раствор содержит полианионную целлюлозу при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Цемент - 100
Полианионная целлюлоза - 0,1-0,5
Этилсиликат - 0,1-1,0
Вода - 35-50
и по второму варианту - тампонажным раствором, содержащим цемент, полисахарид на основе эфира целлюлозы, этилсиликат и воду, причем раствор дополнительно содержит аморфную окись алюминия, а в качестве полисахарида на основе эфира целлюлозы полианионную целлюлозу при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Цемент - 100
Полианионная целлюлоза - 0,1-0,5
Этилсиликат - 0,1-1,0
Аморфная окись алюминия - 0,2-3,0
Вода - 35-50
Достижение поставленной технической задачи обеспечивается, по-нашему мнению, за счет следующего.
The specified technical problem is solved in two options, namely:
according to the first embodiment, a cement slurry containing cement, a cellulose ether polysaccharide, ethyl silicate (ETS) and water, the solution containing polyanionic cellulose as a polysaccharide based on cellulose ether in the following ratio of ingredients, parts by weight:
Cement - 100
Polyanionic cellulose - 0.1-0.5
Ethyl silicate - 0.1-1.0
Water - 35-50
and in the second embodiment, a cement slurry containing cellulose ether polysaccharide, ethyl silicate and water, the solution additionally containing amorphous alumina, and polyanionic cellulose as a polysaccharide based on cellulose ether in the following ratio of ingredients, parts by weight:
Cement - 100
Polyanionic cellulose - 0.1-0.5
Ethyl silicate - 0.1-1.0
Amorphous Alumina - 0.2-3.0
Water - 35-50
The achievement of the technical task is ensured, in our opinion, due to the following.

Как неожиданно оказалось, добавка полианионной целлюлозы (ПАЦ) не загущает тампонажный раствор, снижает его фильтратоотдачу, не требует в отличие от других полимеров (например, ОЭЦ) увеличенного количества добавки. As it turned out unexpectedly, the addition of polyanionic cellulose (PAC) does not thicken the cement slurry, reduces its filtrate recovery, and does not require, in contrast to other polymers (for example, OEC), an increased amount of additive.

Кроме того, ПАЦ в сочетании с этилсиликатом (ЭТС) обладает еще и пластифицирующим действием. В сочетании с ЭТС наблюдается синергетический эффект, за счет которого еще больше снижается фильтратоотдача тампонажного раствора. Это обеспечивается, по-видимому, благодаря тому, что, выступая в роли пластификатора, ЭТС не позволяет цементным частицам образовывать крупные конгломераты, вследствие чего изменяется структура порового пространства, поры становятся меньше. Уменьшение размера пор приводит к облегчению процесса стабилизации жидкой фазы, а значит и к снижению склонности раствора к фильтратоотдаче. In addition, PAC in combination with ethyl silicate (ETS) also has a plasticizing effect. In combination with ETS, a synergistic effect is observed, due to which the filtrate yield of grouting mortar is further reduced. This is apparently due to the fact that, acting as a plasticizer, ETS does not allow cement particles to form large conglomerates, as a result of which the structure of the pore space changes, the pores become smaller. A decrease in pore size facilitates the stabilization of the liquid phase, and hence reduces the tendency of the solution to filtrate recovery.

Добавка в цементный раствор ПАЦ с ЭТС позволяет также регулировать водоцементное отношение тампонажного раствора в зависимости от требуемой плотности. Уменьшение водоцементного отношения приводит к снижению перового пространства и, следовательно, к увеличению прочности и снижению проницаемости тампонажного камня. The addition of PAC with ETS to the cement mortar also makes it possible to control the water-cement ratio of the cement slurry depending on the required density. A decrease in the water-cement ratio leads to a decrease in feather space and, consequently, to an increase in strength and a decrease in the permeability of cement stone.

Вместе с этим сочетание компонентов в предлагаемом тампонажном растворе позволяет получить непроницаемый высокопрочный тампонажный камень. Along with this, the combination of components in the proposed grouting solution allows to obtain an impermeable high-strength grouting stone.

С целью расширения температурного диапазона применения тампонажного раствора в условиях низких положительных температур в тампонажный раствор по второму варианту дополнительно вводится аморфная окись алюминия. Кроме этого, аморфная окись алюминия оказывает противоусадочное действие на образующийся в процессе твердения тампонажный камень, а при добавлении в тампонажный раствор этого реактива в количестве более 0,3%, наблюдается расширяющий эффект. In order to expand the temperature range of the use of grouting mortar at low positive temperatures, amorphous alumina is additionally introduced into the grouting mortar according to the second embodiment. In addition, amorphous alumina has an anti-shrink effect on cement slab formed during hardening, and when this reagent is added to the grouting mortar in an amount of more than 0.3%, an expanding effect is observed.

Известно, что полисахариды при температурах выше 50oС теряют вязкость и соответственно способность эффективно снижать фильтрацию тампонажного раствора. Добавка в состав кремнесодержащего реагента - этилсиликата (ЭТС) позволяет расширить область применения полисахарида - ПАЦ в температурном диапазоне до 100oС.It is known that polysaccharides at temperatures above 50 o C lose viscosity and, accordingly, the ability to effectively reduce the filtration of the cement slurry. The addition to the composition of the silicon-containing reagent - ethyl silicate (ETS) allows you to expand the scope of the polysaccharide - PAC in the temperature range up to 100 o C.

Для приготовления заявляемого тампонажного раствора в лабораторных условиях были использованы следующие вещества:
1. Тампонажный портландцемент, например, марки ГЩТ Т-50 ГОСТ 1581-96, ПЦТ I-100 ГОСТ 1581-96 С, ГЩТ I-G-CC-2 ГОСТ 1581-96 Сухоложского цементного завода..
For the preparation of the inventive cement slurry in laboratory conditions, the following substances were used:
1. Grouting Portland cement, for example, grade ГЩТ Т-50 GOST 1581-96, ПЦТ I-100 GOST 1581-96 С, ГЩТ IG-CC-2 GOST 1581-96 Sukholozhsky cement plant ..

2. Полианионная целлюлоза - ПАЦ: содержание КМЦ (в сухом веществе) - 70%, концентрация сухого вещества 1%, содержание влаги 8%, вязкость, измеряемая вискозиметром Брукфильда 25-45 МПа. 2. Polyanionic cellulose - PAC: CMC content (in dry matter) - 70%, dry matter concentration of 1%, moisture content of 8%, viscosity, measured by Brookfield viscometer 25-45 MPa.

3. Кремнесодержащая добавка: Этилсиликат - конденсат ТУ 6-02-06-67-86, этилсиликат-40 ГОСТ 26371-84. 3. Silicon-containing additive: Ethyl silicate - condensate TU 6-02-06-67-86, ethyl silicate-40 GOST 26371-84.

4. Вода техническая. 4. Technical water.

5. Аморфная окись алюминия - гамма-форма МРТУ 6-09-3200-66, "ЭКСЦЕМ СА"- ТУ 2123-020-53501222-2001. 5. Amorphous aluminum oxide - gamma form MRTU 6-09-3200-66, "EXCEM SA" - TU 2123-020-53501222-2001.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами:
Пример 1.
The essence of the invention is illustrated by the following examples:
Example 1

Для получения заявляемого раствора к 200 мл технической воды добавили 1,0 г ПАЦ, 20 мл этилсиликата, а после перемешивания в течение 0,5 часа добавили 500 г цемента и получили тампонажный раствор со следующим содержанием ингредиентов, мас.ч.:
Цемент - 100
ПАЦ - 0,25
Этилсиликат - 0,4
Вода - 0
Пример 2.
To obtain the claimed solution, to 200 ml of technical water was added 1.0 g of PAC, 20 ml of ethyl silicate, and after stirring for 0.5 hours, 500 g of cement was added and a grouting solution was obtained with the following content of ingredients, parts by weight:
Cement - 100
PAC - 0.25
Ethyl silicate - 0.4
Water - 0
Example 2

Для получения заявляемого раствора к 250 мл технической воды добавили 2,0 г ПАЦ, 2,5 мл этилсиликата и после перемешивания в течение 0,5 часа добавили 500 г цемента и 10 г аморфной окиси алюминия перемешивали в течение 0,5 ч и получили тампонажный раствор со следующим содержанием ингредиентов, мас. ч.: цемент - 100; ПАЦ - 0,4; этилсиликат - 0,5; аморфная окись алюминия - 2; вода - 50. To obtain the inventive solution, 250 g of PAC and 2.5 ml of ethyl silicate were added to 250 ml of industrial water, and after stirring for 0.5 hours, 500 g of cement was added and 10 g of amorphous alumina was mixed for 0.5 h and grouting was obtained. a solution with the following ingredients, wt. hours: cement - 100; PAC - 0.4; ethyl silicate - 0.5; amorphous alumina - 2; water - 50.

Тампонажные растворы с другим содержанием ингредиентов готовили аналогичным образом. Cement slurries with a different ingredient content were prepared in a similar manner.

В ходе лабораторных испытаний определяли следующие свойства предлагаемого и известных тампонажных растворов: плотность (кг/м3)
растекаемость (мм); время загустевания до консистенции 30 у.е.к. (ч-мин);
фильтратоотдача при Р=0,7 МПа (см3 через 30 мин); водоотделение (см3); сроки схватывания (ч-мин); предел прочности на изгиб при хранении в пресной воде через двое суток (МПА).
During laboratory tests, the following properties of the proposed and well-known grouting mortars were determined: density (kg / m 3 )
spreadability (mm); thickening time to a consistency of 30 cu (h-min);
filtrate recovery at P = 0.7 MPa (cm 3 after 30 min); water separation (cm 3 ); setting time (h-min); ultimate flexural strength when stored in fresh water after two days (MPA).

Данные о составе исследуемых тампонажных растворов приведены в табл.1. Data on the composition of the studied grouting solutions are given in table 1.

Данные о свойствах предлагаемого и известных тампонажных растворов приведены в табл.2. Data on the properties of the proposed and well-known grouting solutions are given in table.2.

Данные исследований показывают, что предлагаемый тампонажный раствор обладает по сравнению с известным по прототипу следующими преимуществами:
- низкими значениями показателя фильтрации (при t=22oC Ф = 15-40 см3, при t=75oС Ф = 18-65 см3) в то время как у прототипа при t=22oС Ф = 47 см3 и при t=75oС Ф = 95 см3 за 10 мин;
- высокой растекаемостью (230-260 мм) по сравнению с прототипом (210 см ) при более низком водоцементном отношении;
более высокими прочностными свойствами образующегося тампонажного камня (при t= 22oC прочность 4,3-5,6 МПа, при t=75oC прочность 5,8-8,1 МПа) по сравнению с прототипом (при t=22oC прочность 3,5 МПа, при t=75oC прочность 5,25 МПа).
Research data shows that the proposed cement slurry has the following advantages compared to the known prototype:
- low values of the filtration rate (at t = 22 o C Ф = 15-40 cm 3 , at t = 75 o С Ф = 18-65 cm 3 ) while the prototype at t = 22 o С Ф = 47 cm 3 and at t = 75 o С Ф = 95 cm 3 in 10 min;
- high spreadability (230-260 mm) compared with the prototype (210 cm) at a lower water-cement ratio;
higher strength properties of the resulting cement stone (at t = 22 o C strength of 4.3-5.6 MPa, at t = 75 o C strength of 5.8-8.1 MPa) compared with the prototype (at t = 22 o C strength 3.5 MPa, at t = 75 o C strength 5.25 MPa).

Использование предлагаемого раствора в промысловых условиях позволит гарантировать безаварийную доставку тампонажного раствора в скважину, повысить качество цементирования нефтегазовых скважин, скважин малого диаметра, имеющих малые зазоры и др., конструкция которых предполагает малые диаметры и зазоры. Using the proposed solution under field conditions will ensure trouble-free delivery of cement slurry into the well, improve the quality of cementing of oil and gas wells, small diameter wells with small gaps, etc., the design of which involves small diameters and gaps.

За счет низкого водоцементного отношения предлагаемого тампонажного раствора обеспечивается исключение возможности миграции пластовых флюидов по твердеющему тампонажному раствору, благодаря чему снижается обводненность продукции скважин. Due to the low water-cement ratio of the proposed cement slurry, the possibility of migration of formation fluids through the hardening cement slurry is eliminated, thereby reducing the water cut of well production.

Claims (1)

1. Тампонажный раствор, включающий цемент, полисахарид на основе эфира целлюлозы, этилсиликат и воду, отличающийся тем, что в качестве полисахарида на основе эфира целлюлозы раствор содержит полианионную целлюлозу, при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Цемент - 100
Полианионная целлюлоза - 0,1-0,5
Этилсиликат - 0,1-1,0
Вода - 35-50
2. Тампонажный раствор, включающий цемент, полисахарид на основе эфира целлюлозы, этилсиликат и воду, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит аморфную окись алюминия, в качестве полисахарида на основе эфира целлюлозы раствор содержит полианионную целлюлозу, при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
Цемент - 100
Полианионная целлюлоза - 0,1-0,5
Этилсиликат - 0,1-1,0
Аморфная окись алюминия - 0,2-3,0
Вода - 35-50
1. Grouting mortar, including cement, a polysaccharide based on cellulose ether, ethyl silicate and water, characterized in that as a polysaccharide based on cellulose ether, the solution contains polyanionic cellulose, in the following ratio of ingredients, parts by weight:
Cement - 100
Polyanionic cellulose - 0.1-0.5
Ethyl silicate - 0.1-1.0
Water - 35-50
2. A cement slurry comprising cement, a polysaccharide based on cellulose ether, ethyl silicate and water, characterized in that the solution additionally contains amorphous alumina, as a polysaccharide based on cellulose ether, the solution contains polyanionic cellulose, in the following ratio of ingredients, parts by weight :
Cement - 100
Polyanionic cellulose - 0.1-0.5
Ethyl silicate - 0.1-1.0
Amorphous Alumina - 0.2-3.0
Water - 35-50
RU2001114177A 2001-05-23 2001-05-23 Grouting mortar (options) RU2191251C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001114177A RU2191251C1 (en) 2001-05-23 2001-05-23 Grouting mortar (options)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001114177A RU2191251C1 (en) 2001-05-23 2001-05-23 Grouting mortar (options)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2191251C1 true RU2191251C1 (en) 2002-10-20

Family

ID=20250031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001114177A RU2191251C1 (en) 2001-05-23 2001-05-23 Grouting mortar (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2191251C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534555C1 (en) * 2013-08-13 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Interval isolation method of brine water influx in horizontal wells

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534555C1 (en) * 2013-08-13 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) Interval isolation method of brine water influx in horizontal wells

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69620173T2 (en) STABLE HYDROCOLLOIDAL SUSPENSION
US6106603A (en) Stable suspension of hydrocolloids and superplasticizer
EP1213270B1 (en) Well cement fluid loss control additive
RU2337124C1 (en) Grouting mortar base foundation for well cementing
RU2625408C2 (en) Use of methylhydroxyethylcellulose as additive to cement
RU2360940C1 (en) Expanding plugging material
RU2385894C1 (en) METHOD OF PREPARATION OF LIGHT GROUTING MORTAR OF DENSITY 1450-1500 kg/m3
RU2186942C1 (en) Method of preparation of grouting composition
RU2191251C1 (en) Grouting mortar (options)
RU2513220C2 (en) High-penetration grouting mortar
RU2149981C1 (en) Grouting mortar
RU2726754C1 (en) Cementing slurry
RU2042785C1 (en) Grouting mortar
RU2215124C1 (en) Method of preparation of light-weight grouting mortar
RU2151271C1 (en) Light grouting mortar
RU2710862C1 (en) Composition for isolating water influx into well
RU2707837C1 (en) Grouting mortar
US2844480A (en) Hydraulic cement compositions for wells
RU2741919C1 (en) Grouting mortar for construction and repair of gas and oil wells in low temperature conditions
RU2151267C1 (en) Light grouting mortar
RU2808959C1 (en) Backfill compound
RU2477740C1 (en) Grouting mortar
RU2710650C1 (en) Fast-setting aerated plugging material for installation of bridges in overproductive intervals
RU2733584C1 (en) Grouting mortar
RU2588066C1 (en) Grouting mortar for cementing and side shafts with horizontal sections

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20111031

PD4A Correction of name of patent owner