RU2202033C2 - Тампонажный состав - Google Patents
Тампонажный состав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2202033C2 RU2202033C2 RU2001116810/03A RU2001116810A RU2202033C2 RU 2202033 C2 RU2202033 C2 RU 2202033C2 RU 2001116810/03 A RU2001116810/03 A RU 2001116810/03A RU 2001116810 A RU2001116810 A RU 2001116810A RU 2202033 C2 RU2202033 C2 RU 2202033C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- sulfur
- grouting composition
- pyrite
- cement stone
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании скважин в сероводородной среде. Тампонажный состав содержит, мас.%: портландцемент - 59,0-65,0; серу или пирит - 3,0-12,0 и 5-10%-ный раствор CaCl2, или 5-10%-ный раствор твердого отхода производства соды, или воду в качестве жидкости затворения. Технический результат - обеспечение высокого качества цементного камня в условиях сероводородной агрессии, изготовление по упрощенной технологии из доступного сырья. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к тампонажным составам и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при цементировании нефтяных и газовых скважин в условиях сероводородной агрессии.
Известен тампонажный раствор, в состав которого входит портландцементный клинкер (85-90 мас.%), ингибирующая добавка (обожженный магнезит (10-15 мас. %) и жидкость затворения (Данюшевский B.C. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам М.: Недра, 1973, с.125).
Недостатком этого тампонажного раствора является низкая стойкость цементного камня к сероводородной агрессии.
Наиболее близким по составу и технической сущности к изобретению является тампонажный состав, содержащий портландцементный клинкер, ингибирующую добавку и жидкость затворения, в качестве жидкости затворения состав содержит 5-10%-ный водный раствор MgSO4 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцементный клинкер - 56,0-63,0
Ингибирующая добавка - 6,0-11,0
5-10%-ный водный раствор MgSO4 - 31,0-33,0
При этом ингибирующая добавка содержит модифицированный серой окерманит Ca2MgSi2O6S, мервинит Ca3MgSi2O7S и белит Са2SiO3S, а также сульфид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Окерманит Ca2MgSi2O6S - 12,6-60,9
Мервинит Ca3MgSi2O7S - 12,3-58,7
Белит Ca2SiO3S - 15,9-16,6
Сульфид кальция CaS - 9,2-12,8
Ингибирующую добавку получают по низкотемпературной солевой технологии обжигом при 1000-1150oС в восстановительной среде углерода. В качестве активатора минералообразования используется FеS2 или MgSO4 [Авт. св. 1148975, Е 21 В 33/138, oпубл. 07.04.85].
Портландцементный клинкер - 56,0-63,0
Ингибирующая добавка - 6,0-11,0
5-10%-ный водный раствор MgSO4 - 31,0-33,0
При этом ингибирующая добавка содержит модифицированный серой окерманит Ca2MgSi2O6S, мервинит Ca3MgSi2O7S и белит Са2SiO3S, а также сульфид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Окерманит Ca2MgSi2O6S - 12,6-60,9
Мервинит Ca3MgSi2O7S - 12,3-58,7
Белит Ca2SiO3S - 15,9-16,6
Сульфид кальция CaS - 9,2-12,8
Ингибирующую добавку получают по низкотемпературной солевой технологии обжигом при 1000-1150oС в восстановительной среде углерода. В качестве активатора минералообразования используется FеS2 или MgSO4 [Авт. св. 1148975, Е 21 В 33/138, oпубл. 07.04.85].
Недостатками известного состава являются:
- многокомпонентность и сложность приготовления ингибирующей добавки;
- низкая коррозионная стойкость цементного камня (ККс = 0,85) для 7-и суточного пребывания образцов в сероводородной среде;
- низкая исходная (2-суточная) прочность на изгиб образцов цементного камня.
- многокомпонентность и сложность приготовления ингибирующей добавки;
- низкая коррозионная стойкость цементного камня (ККс = 0,85) для 7-и суточного пребывания образцов в сероводородной среде;
- низкая исходная (2-суточная) прочность на изгиб образцов цементного камня.
Таким образом, известный тампонажный состав не обладает свойствами, позволяющими широко использовать его в промысловых условиях для ремонтно-изоляционных работ в сероводородной среде.
Исходя из вышеизложенного, возникает проблема создания коррозионно-стойкого тампонажного состава из доступного сырья по упрощенной технологии.
Технический результат - изменение качественных характеристик тампонажного состава, в частности повышение прочностных и адгезионных характеристик, а также увеличение стойкости к длительному воздействию агрессивной сероводородной среды.
Указанный технический результат достигается тем, что известный тампонажный состав, включающий неорганическое вяжущее, ингибирующую добавку и жидкость затворения, согласно изобретению в качестве ингибирующей добавки он содержит серу или пирит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Неорганическое вяжущее - 59,0-65,0
Сера или пирит - 3,0-12,0
Жидкость затворения - 29,0-32,0
В качестве неорганического вяжущего тампонажный состав может содержать портландцемент.
Неорганическое вяжущее - 59,0-65,0
Сера или пирит - 3,0-12,0
Жидкость затворения - 29,0-32,0
В качестве неорганического вяжущего тампонажный состав может содержать портландцемент.
В качестве жидкости затворения тампонажный состав может содержать 5-10%-ный водный раствор СаСl2, или 5-10%-ный водный раствор твердого отхода производства соды, или воду.
В предлагаемый тампонажный состав входят:
- сера, молотая для резиновых изделий и каучуков определенного гранулометрического состава по ГОСТ 127.4-94;
- пирит - твердый порошок коричневого цвета по ГОСТ 444-75Е;
- портландцемент марки ПЦТ-ДО-50 по ГОСТ 1581-96;
- водный раствор твердого кальция хлористого по ГОСТ 450-77;
- водный раствор твердого отхода содового производства по ТУ 2152-019-00204872-95 состав, мас. %: CaCl2 - 62-72; NaCl - 27-37; CaSO4 - 0,6-0,9; Са(ОН)2 - 0,1-0,4.
- сера, молотая для резиновых изделий и каучуков определенного гранулометрического состава по ГОСТ 127.4-94;
- пирит - твердый порошок коричневого цвета по ГОСТ 444-75Е;
- портландцемент марки ПЦТ-ДО-50 по ГОСТ 1581-96;
- водный раствор твердого кальция хлористого по ГОСТ 450-77;
- водный раствор твердого отхода содового производства по ТУ 2152-019-00204872-95 состав, мас. %: CaCl2 - 62-72; NaCl - 27-37; CaSO4 - 0,6-0,9; Са(ОН)2 - 0,1-0,4.
Сущность данного технического решения заключается в том, что в качестве ингибирующей добавки применяется порошкообразный пирит или сера, которые вводятся в цемент перед его затворением. Это позволяет готовить коррозионно-стойкий цемент непосредственно на промысле перед цементированием нефтяной скважины. Антикоррозионное действие пирита обусловлено тем, что его присутствие в порах цементного камня предотвращает либо ограничивает диссоциацию молекул сероводородной кислоты (H2S) образованием гидросульфид-иона (HS-) и, соответственно, гидросульфида кальция Са(НS)2 - растворимого в поровой жидкости вещества. Тем самым обеспечивается термодинамическое равновесие между кальцием в кристаллической решетке и в поровой жидкости. Таким образом, пирит предохраняет от разрушения кристаллическую решетку цементного камня.
Действие серы, как ингибитора коррозии цементного камня, обусловлено ее гидрофобным свойством по отношению к агрессивной среде, что повышает непроницаемость цементного камня.
Добавки солей в воду затворения позволяют регулировать реологические свойства цементного раствора, структурообразование цементного камня, а также использовать предлагаемый состав в условиях низких температур (от -5 до +5oС).
Известно, что СаСl2 снижает растекаемость и время схватывания цементного раствора, при этом повышает исходную прочность цементного камня. Отход содового производства представляет собой удачное сочетание ускорителя (СаСl2) и замедлителя (NaCl) схватывания цементного раствора. Помимо вышеизложенного, СаСl2 оказывает внутрипоровое ингибирующее действие на цементный камень, так как СаС12 в поровой жидкости по своей химической природе более активен по отношению к сероводороду, чем Са(ОН)2, попадающий в поровую жидкость в результате гидролиза твердой фазы цементного камня. В результате взаимодействия CaCl2 и H2S образуется труднорастворимое вещество - сульфид кальция (CaS), который, оседая в поровом пространстве цементного камня, не занятого серой или пиритом, также препятствует диффузному проникновению сероводорода в глубь камня.
Для определения свойств цементного камня в сероводородсодержащей среде были проведены опыты, режимы и технология которых приведены ниже.
Пример. Для исследования стойкости цементного камня к агрессивной среде были изготовлены образцы - балочки размером 2,0х2,0х10,0 см. Образцы до помещения их в агрессивную среду твердели в воздушно-влажных условиях. По истечении 2-х суток твердения в воздушно-влажной среде образцы разделяли на две части. Одну из них (контрольную) оставляли твердеть в пресной воде. Вторую часть образцов помещали в специально изготовленные из нержавеющей стали контейнеры и спускали в скв. 4100 НГДУ Южарланнефть на глубину 300 м. То есть в интервал залегания сероводород-содержащей артинской воды с концентрацией H2S 300 мг/л.
В процессе эксперимента через определенное время (3 мес.) образцы цементного камня извлекались из скважины, а контрольные - из водопроводной воды. Проводилось визуальное наблюдение за их состоянием и определялись их прочностные характеристики (прочность на изгиб, сжатие). На основании полученных характеристик рассчитывались коэффициенты коррозионной стойкости (ККс) и хрупкости (Кхр) цементного камня. ККс определялся как отношение прочности на изгиб (σизг) образцов, извлеченных из скважины с сероводородной пластовой водой, к аналогичному показателю для контрольных образцов, ККс является критерием сравнительной стойкости цементов. Цемент признается стойким к агрессии и долговечным при величине ККс, равной или более 0,8; менее 0,8 считается нестойким в данной среде. Кхр определялся как отношение прочности на сжатие (σсж) к прочности на изгиб (σизг) Чем ниже эта величина, тем выше пластичность и ниже трещиноватость цементного камня. Значения Кхр в пределах 2-5 характеризуют надежность и долговечность цементного камня.
Результаты испытаний цементного раствора и цементного камня по ГОСТ 1581-96 приведены в прилагаемой таблице. Полученные данные свидетельствуют о том, что предлагаемый состав на основе портландцемента, ингибиторов коррозии (пирита или серы) в интервале концентраций 3,0-12,0 мас.% обеспечивает хорошие технологические свойства цементного раствора (растекаемость - от 16 до 22 см, время схватывания - от 1 до 3 ч) и высокую коррозионную стойкость цементного камня в течение 12 мес. его пребывания в сероводородсодержащей пластовой воде (ККс равен 0,85-1,05). При этом цементный камень проявляет свойства пластичного материала (Кхр составляет 2,73-3,90). Добавка СаС12 в воду затворения снижает время схватывания цементного раствора и повышает его исходную прочность, отход содового производства существенным образом увеличивает адгезию цементного камня к породе, цементу и металлу.
Таким образом, предлагаемый тампонажный цементный состав обеспечивает хорошие технологические свойства цементного раствора, высокие прочностные, адгезионные свойства цементного камня, а также его надежность и долговечность в условиях агрессивной сероводородсодержащей пластовой воды. Тампонажный состав готовят по упрощенной технологии из доступного сырья.
Claims (2)
1. Тампонажный состав, включающий неорганическое вяжущее, ингибирующую добавку и жидкость затворения, отличающийся тем, что в качестве ингибирующей добавки он содержит серу или пирит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Неорганическое вяжущее - 59,0-65,0
Сера или пирит - 3,0-12,0
Жидкость затворения - 29,0-32,0
2. Тампонажный состав по п.1 отличающийся тем, что в качестве неорганического вяжущего он содержит портландцемент.
Неорганическое вяжущее - 59,0-65,0
Сера или пирит - 3,0-12,0
Жидкость затворения - 29,0-32,0
2. Тампонажный состав по п.1 отличающийся тем, что в качестве неорганического вяжущего он содержит портландцемент.
3. Тампонажный состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкости затворения он содержит 5-10%-ный водный раствор CaCl2, или 5-10%-ный водный раствор твердого отхода производства соды, или воду.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116810/03A RU2202033C2 (ru) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | Тампонажный состав |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116810/03A RU2202033C2 (ru) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | Тампонажный состав |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2202033C2 true RU2202033C2 (ru) | 2003-04-10 |
Family
ID=20250897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001116810/03A RU2202033C2 (ru) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | Тампонажный состав |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2202033C2 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447123C1 (ru) * | 2011-03-18 | 2012-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" | Тампонажный материал для цементирования скважин с большим газовым фактором |
RU2524771C1 (ru) * | 2013-01-10 | 2014-08-10 | Лонест Холдинг Корп. | Тампонажный облегченный серосодержащий раствор |
RU2544035C1 (ru) * | 2014-04-02 | 2015-03-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Бетонная смесь |
CN110130977A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-16 | 中国煤炭地质总局勘查研究总院 | 一种煤基固废注浆填充系统和注浆的方法 |
RU2743917C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2021-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ВОРМХОЛС Внедрение" | Способ мониторинга качества и герметичности цементирования скважины |
-
2001
- 2001-06-15 RU RU2001116810/03A patent/RU2202033C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2447123C1 (ru) * | 2011-03-18 | 2012-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" | Тампонажный материал для цементирования скважин с большим газовым фактором |
RU2524771C1 (ru) * | 2013-01-10 | 2014-08-10 | Лонест Холдинг Корп. | Тампонажный облегченный серосодержащий раствор |
RU2544035C1 (ru) * | 2014-04-02 | 2015-03-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Бетонная смесь |
CN110130977A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-16 | 中国煤炭地质总局勘查研究总院 | 一种煤基固废注浆填充系统和注浆的方法 |
RU2743917C1 (ru) * | 2020-05-12 | 2021-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ВОРМХОЛС Внедрение" | Способ мониторинга качества и герметичности цементирования скважины |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Justnes | A review of chloride binding in cementitious systems | |
CN111566069B (zh) | 作为胶凝矿物掺合料的添加剂的水泥添加剂材料的组合物,及用作潜在水硬性粘合剂以提高胶凝产品的效果 | |
RU2026959C1 (ru) | Тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых скважин | |
US4118242A (en) | Process for manufacturing concrete of high corrosion resistance | |
US2614998A (en) | Low water-loss cement slurry | |
US8944166B2 (en) | Composition and methods to prevent corrosion by CO2 on cement composition | |
MX2013013234A (es) | Composiciones fraguables que contienen metacaolin que tienen un contenido reducido de cemento portland. | |
KR101042657B1 (ko) | 해양 콘크리트용 혼합재 및 이를 이용한 시멘트 조성물 | |
CN105601141B (zh) | 一种油井水泥用膨胀剂及其制备方法 | |
RU2202033C2 (ru) | Тампонажный состав | |
Islam et al. | Strength behavior of concrete using slag with cement in sea water environment | |
RU2471843C1 (ru) | Сероводородостойкий тампонажный раствор | |
RU2563466C2 (ru) | Ремонтно-изоляционный, тампонажный состав на основе магнезиальных вяжущих веществ "quick-stone" | |
Woodland et al. | Evaluation of the Effect of Water Hyacinth Ash (WHA) as an Additive on Local Portland Cement for Oil Well Cementing | |
Franke et al. | Study on Calcium Nitrate impact on Carbonation of Concrete | |
RU2717317C1 (ru) | Тампонажный материал | |
KR101804711B1 (ko) | 슬래그 미분말 유리질 피막 활성화제 조성물 | |
CA2545810C (en) | Cementitious composition for use in elevated to fully saturated salt environments | |
RU2630824C1 (ru) | Ремонтно-изоляционный тампонажный состав | |
SU1629485A1 (ru) | Тампонажный цемент | |
RU2763195C1 (ru) | Основа утяжеленного термостойкого тампонажного раствора | |
KR101624521B1 (ko) | 내구성이 증진된 시멘트 조성물 | |
RU2681163C2 (ru) | Магнезиальный тампонажный материал | |
RU2698347C1 (ru) | Тампонажная смесь | |
RU2617763C1 (ru) | Тампонажная магнезиально-карналлитовая смесь |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20061108 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100616 |