RU2307145C1 - Method for controlling hardening speed of cement solutions - Google Patents

Method for controlling hardening speed of cement solutions Download PDF

Info

Publication number
RU2307145C1
RU2307145C1 RU2006103700/03A RU2006103700A RU2307145C1 RU 2307145 C1 RU2307145 C1 RU 2307145C1 RU 2006103700/03 A RU2006103700/03 A RU 2006103700/03A RU 2006103700 A RU2006103700 A RU 2006103700A RU 2307145 C1 RU2307145 C1 RU 2307145C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
cementing
hardening
solidification
solution
Prior art date
Application number
RU2006103700/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
житов Рафаэль С итович М (RU)
Рафаэль Сяитович Мяжитов
Ильшат Назифович Каримов (RU)
Ильшат Назифович Каримов
Ильдар Абдулхаевич Алибаев (RU)
Ильдар Абдулхаевич Алибаев
Фарит Акрамович Агзамов (RU)
Фарит Акрамович Агзамов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Цементные технологии"
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 "Цементные технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Цементные технологии"
Priority to RU2006103700/03A priority Critical patent/RU2307145C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2307145C1 publication Critical patent/RU2307145C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil and gas industry, in particular, cementation materials used during reinforcement of oil and gas wells.
SUBSTANCE: for controlling solidification of cementing solutions, solidification accelerator is injected into dry cement, placed in protective cover, with dissolves during hydration of clinker minerals of cement.
EFFECT: prevented premature solidification of cementing solution, shorter time between end of cementing operation and solidification of solution, prevented complications during cementing.
1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, конкретно к цементным тампонажным материалам, применяемым при креплении нефтяных и газовых скважин.The invention relates to the oil and gas industry, specifically to cement grouting materials used in the fastening of oil and gas wells.

Для крепления нефтяных и газовых скважин наиболее эффективным материалом является тампонажный портландцемент, образующий при смешении с водой цементный тампонажный раствор, который закачивается в скважину и после твердения превращается в цементный камень.For fastening oil and gas wells, the most effective material is cement Portland cement, which, when mixed with water, forms a cement grout, which is pumped into the well and, after hardening, turns into cement stone.

Наиболее существенным недостатком цемента, как тампонажного материала, является сложность регулирования его скорости твердения. Суспензия цемента в воде, образующая тампонажный раствор, имеет сроки схватывания от 4 до 10 часов [1]. При этом в тампонажном растворе, находящемся в скважине в покое в течение 2-6 часов, происходят седиментационные процессы, приводящие к образованию флюидопроводящих каналов в формирующемся цементном камне [2]. Именно в этот период на скважинах чаще всего наблюдаются осложнения в виде затрубных газонефтепроявлений, часто переходящих в открытые фонтаны [3].The most significant drawback of cement, as a grouting material, is the difficulty of regulating its hardening rate. A suspension of cement in water, forming a cement slurry, has a setting time of 4 to 10 hours [1]. Moreover, in the cement slurry, which is at rest in the well for 2-6 hours, sedimentation processes occur that lead to the formation of fluid-conducting channels in the forming cement stone [2]. It was during this period that the wells most often experienced complications in the form of annular gas and oil manifestations, often turning into open fountains [3].

Регулирование твердения цементов с помощью реагентов ускорителей твердения [4], вводимых в жидкость затворения или в сухой портландцемент, приводит к преждевременному загустеванию тампонажного раствора и возникновению осложнений при цементировании скважин [5].The regulation of cement hardening using reagents of hardening accelerators [4], introduced into the mixing fluid or into dry Portland cement, leads to premature thickening of the cement slurry and complications during cementing of wells [5].

Поэтому необходимо максимально сократить время между окончанием операции цементирования и затвердеванием раствора с превращением его в цементный камень.Therefore, it is necessary to minimize the time between the end of the cementing operation and the hardening of the solution with its transformation into a cement stone.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ регулирования твердения цементных растворов путем ввода добавок в сухой тампонажный цемент [6].The closest technical solution to the proposed method is a method for controlling the hardening of cement mortars by adding additives to dry cement cement [6].

Недостатком указанного способа является низкая эффективность применения реагентов-регуляторов (ускорителей) твердения, приводящая к преждевременному загустеванию тампонажного раствора и, как следствие, к возникновению осложнений.The disadvantage of this method is the low efficiency of the use of hardening reagents-regulators (accelerators), leading to premature thickening of the cement slurry and, as a result, to the occurrence of complications.

Технической задачей настоящего изобретения является возможность устранения указанных недостатков.The technical task of the present invention is the ability to eliminate these disadvantages.

Указанная задача решается тем, что в способе регулирования твердения цементных тампонажных растворов путем ввода ускорителя твердения в сухой цемент используют ускоритель твердения, помещенный в защитную оболочку, растворяющуюся при гидратации клинкерных минералов цемента.This problem is solved by the fact that in the method of regulating the hardening of cement grouting mortar by introducing a hardening accelerator into dry cement, a hardening accelerator is used, which is placed in a protective shell that dissolves during hydration of clinker cement minerals.

Таким образом, в предлагаемом изобретении применяется новая технология ввода добавки в тампонажную композицию, что дает основание утверждать о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна".Thus, in the present invention, a new technology for introducing additives into the grouting composition is used, which gives grounds to assert that the proposed solution meets the criterion of "novelty."

Сущность изобретения заключается в следующем. Добавка ускорителя твердения помещается в специальную оболочку, которая растворяется в с заданной скоростью в щелочной среде, образующейся при гидратации клинкерных минералов цемента. Скорость растворения задают за счет определенной толщины и состава защитного слоя, подобранной с учетом рН среды, температуры в скважине и продолжительности процесса цементирования. Полученную таким образом добавку вводят в расчетном количестве в сухой цемент, который затворяется в жидкости и закачивается в скважину. Поскольку при закачке и продавке тампонажного раствора благодаря защитной оболочке цемент не контактирует с добавкой ускорителя твердения, то свойства раствора на этом этапе процесса цементирования не меняются, что исключает осложнения при данной операции. При этом процессы гидратации и структурообразования идут с обычной скоростью. В процессе закачки и продавки цементного тампонажного раствора в скважину оболочка растворяется в растворе щелочи, образующейся при гидратации клинкерных минералов цемента, и поэтому добавка начинает реагировать с цементом только после доставки цементного раствора в необходимое место в скважине. При этом цементный раствор быстро твердеет.The invention consists in the following. The additive of the hardening accelerator is placed in a special shell, which dissolves at a given speed in an alkaline medium formed during the hydration of clinker cement minerals. The dissolution rate is set due to a certain thickness and composition of the protective layer, selected taking into account the pH of the medium, temperature in the well and the duration of the cementing process. Thus obtained additive is introduced in the estimated amount into dry cement, which is closed in a liquid and pumped into the well. Since cement does not come into contact with the addition of a hardening accelerator during the injection and sale of grouting mortar due to the protective sheath, the properties of the mortar do not change at this stage of the cementing process, which eliminates the complications of this operation. At the same time, hydration and structure formation processes proceed at the usual rate. In the process of pumping and pouring cement grout into the well, the shell dissolves in the alkali solution formed by hydration of clinker cement minerals, and therefore the additive begins to react with cement only after the cement slurry is delivered to the desired location in the well. In this case, the cement mortar quickly hardens.

В научно-технической литературе известно применение лекарственных препаратов, заключенных в растворимые оболочки. Как правило, это водо- или кислоторастворимые оболочки. Однако из научно-технической литературы неизвестно применение добавок с растворимой щелочной оболочкой для регулиирования скорости твердения тампонажных растворов, используемых при креплении скважин.In the scientific and technical literature, the use of drugs enclosed in soluble shells is known. As a rule, these are water- or acid-soluble shells. However, it is not known from the scientific and technical literature the use of soluble alkaline additives to control the rate of hardening of cement slurries used in well fixing.

Это свидетельствует о соответствии предлагаемого изобретения критерию "изобретательский уровень".This indicates the compliance of the invention with the criterion of "inventive step".

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

Необходимо приготовить цементный тампонажный раствор для цементирования скважин, причем продолжительность операции составляет 3 часа.It is necessary to prepare a cement grout for cementing wells, and the duration of the operation is 3 hours.

Пример 1. Тампонажный раствор, приготовленный из тампонажного портландцемента ПЦТ-1-50 с водоцементным отношением (В/Ц), равным 0,5 при температуре 22°С, имел свойства, приведенные в таблице (опыт №1).Example 1. A grouting mortar prepared from grouting portland cement PCT-1-50 with a water-cement ratio (W / C) of 0.5 at a temperature of 22 ° C had the properties shown in the table (experiment No. 1).

Пример 2. В качестве добавки ускорителя твердения использован водорастворимый силикат натрия (жидкое стекло) в количестве 2%, который был предварительно растворен в жидкости затворения (пресной воде).Example 2. As an additive to the hardening accelerator, water-soluble sodium silicate (water glass) was used in an amount of 2%, which was previously dissolved in a mixing liquid (fresh water).

Полученный тампонажный раствор имел показатели, приведенные в таблице (опыт №2).The resulting cement slurry had the indicators shown in the table (experiment No. 2).

Пример 3. В соответствии с предлагаемым способом жидкое стекло помещалось в оболочку из щелочерастворимого стекла, причем время растворения оболочки составляло 3 часа, которое было необходимо для приготовления, закачки и продавки цементного раствора в скважину. Полученная добавка - ускоритель твердения - добавлялась в сухой цемент, и полученная смесь затворялась водой.Example 3. In accordance with the proposed method, liquid glass was placed in a shell of alkali-soluble glass, and the dissolution time of the shell was 3 hours, which was necessary for the preparation, injection and delivery of cement into the well. The resulting additive, a hardening accelerator, was added to dry cement, and the resulting mixture was sealed with water.

Полученный таким образом тампонажный раствор имел показатели, приведенные в таблице (опыт №3).Thus obtained cement slurry had the indicators shown in the table (experiment No. 3).

Таким образом, время между окончанием процесса цементирования и началом схватывания цементного раствора составило 30 мин, тогда как в опыте 1 это время составило 4 час 45 мин.Thus, the time between the end of the cementing process and the beginning of setting of the cement slurry was 30 minutes, whereas in experiment 1 this time was 4 hours 45 minutes.

Ввод добавки ускорителя согласно прототипу (опыт 2) привел к образованию непрокачиваемого тампонажного раствора, который нельзя использовать для цементирования скважин.The introduction of accelerator additives according to the prototype (experiment 2) led to the formation of a non-pumpable cement slurry that cannot be used for cementing wells.

Пример 4. Необходимо приготовить цементный тампонажный раствор для цементирования скважин, причем продолжительность операции составляет 3 часа, температура в скважине 50°С.Example 4. It is necessary to prepare a cement grout for cementing wells, and the duration of the operation is 3 hours, the temperature in the well 50 ° C.

В качестве добавки ускорителя твердения использован хлорид кальция в количестве 8%, который был предварительно смешан с сухим цементом, и полученная смесь затворялась пресной водой. Полученный тампонажный раствор имел показатели, приведенные в таблице (опыт №4).As an additive to the hardening accelerator, calcium chloride was used in an amount of 8%, which was previously mixed with dry cement, and the resulting mixture was closed with fresh water. The resulting cement slurry had the indicators shown in the table (experiment No. 4).

Пример 5. Готовился раствор для тех же условий, что и пример 4.Example 5. A solution was prepared for the same conditions as example 4.

В соответствии с предлагаемым способом хлорид кальция помещался в щелочерастворимую оболочку (карбонизированное жидкое стекло), причем время растворения оболочки составляло, как и в предыдущем примере, 3 часа. Полученная добавка ускорителя твердения добавлялась в сухой цемент, и полученная смесь затворялась водой.In accordance with the proposed method, calcium chloride was placed in an alkali-soluble shell (carbonized water glass), and the dissolution time of the shell was, as in the previous example, 3 hours. The resulting curing accelerator additive was added to dry cement, and the resulting mixture was sealed with water.

Приготовленный тампонажный раствор имел показатели, приведенные в таблице (опыт №5). Таким образом, время между окончанием процеса цементирования и началом схватывания цементного раствора составило 45 мин.The prepared cement slurry had the indicators shown in the table (experiment No. 5). Thus, the time between the end of the cementing process and the beginning of setting of the cement slurry was 45 minutes.

Ввод добавки ускорителя в цемент согласно прототипу (опыт 4) привел к ускорению твердения и сокращению прокачиваемости, которое было меньше продолжительности операции цементирования, т.е. получению цементного тампонажного раствора, который нельзя использовать для цементирования скважины при заданных условиях.The introduction of the accelerator additive in cement according to the prototype (experiment 4) led to an acceleration of hardening and a reduction in pumpability, which was less than the duration of the cementing operation, i.e. obtaining cement grout, which cannot be used for cementing a well under given conditions.

Уменьшением количества добавки можно для заданных условий приготовить раствор с прокачиваемостью, одинаковой с раствором, приготовленным по заявляемому способу (3 час 20 мин), см. таблицу (опыт 6).By reducing the amount of additive for a given condition, you can prepare a solution with pumpability, the same as the solution prepared by the present method (3 hours 20 minutes), see table (experiment 6).

Из таблицы видно, что в опыте 6 время между окончанием операции цементирования и началом схватывания раствора составило 1 час 35 мин, тогда как по предлагаемому способу всего 40 мин.The table shows that in experiment 6, the time between the end of the cementing operation and the beginning of setting of the mortar was 1 hour 35 minutes, whereas in the proposed method only 40 minutes

Во всех цементных тампонажных растворах, приготовленных согласно предлагаемому способу, сокращено время между окончанием цементирования и началом схватывания цементного раствора. Именно этот период времени является наиболее опасным, с точки зрения возникновения нефтегазопроявлений и образования каналов в твердеющем цементном тампонажном растворе. Указанный пример реализации способа показывает соответствие предлагаемого изобретения критерию «промышленная применимость».In all cement grouting mortars prepared according to the proposed method, the time between the end of cementing and the beginning of setting of the cement slurry is reduced. It is this time period that is the most dangerous from the point of view of the occurrence of oil and gas manifestations and the formation of channels in the hardening cement grouting mortar. The specified example of the implementation of the method shows the compliance of the invention with the criterion of "industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

1. ГОСТ 1581-96.1. GOST 1581-96.

2. Газопроявления в скважинах и борьба с ними / А.И.Булатов, В.И.Рябченко, И.А.Сибирко, Н.А.Сидоров. - М: Недра, 1969.2. Gas manifestations in wells and the fight against them / A.I. Bulatov, V. I. Ryabchenko, I. A. Sibirko, N. A. Sidorov. - M: Nedra, 1969.

3. Малеванский В.Д. Открытые газовые фонтаны и борьба с ними. - М.: Гостоптехиздат, 1963. - 212 с.3. Malevanskiy V.D. Open gas fountains and the fight against them. - M .: Gostoptekhizdat, 1963 .-- 212 p.

4. Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. - 2-е изд. М.: Недра, 1987. Стр. 156.4. Danyushevsky B.C., Aliyev P.M., Tolstykh I.F. Reference guide for cementing materials. - 2nd ed. M .: Nedra, 1987. p. 156.

5. Соловьев Е.М. Заканчивание скважин. М., Недра, 1979.5. Soloviev EM Well completion. M., Nedra, 1979.

6. Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. - 2-е изд. М.: Недра, 1987. Стр. 204.6. Danyushevsky B.C., Aliyev P.M., Tolstykh I.F. Reference guide for cementing materials. - 2nd ed. M .: Nedra, 1987. p. 204.

ТаблицаTable № опытаExperience number ДобавкаAdditive %% Способ ввода добавкиAdditive input method Температура, °СTemperature ° C Растекаемость, см после перемешивания, часSpreadability, cm after mixing, hour Сроки схватывания, ч-минSetting time, h-min Прокачиваемость р-ра, ч-минPumpability of solution, h-min 00 1one 22 2,52,5 33 началоStart конецend 1one Без добавокWithout additives -- -- 2222 2424 7-457-45 9-309-30 6-056-05 22 Жидкое стеклоLiquid glass 2,02.0 ПрототипPrototype 2222 1212 2-152-15 3-103-10 НепрокачиваемNot pumped 33 Жидкое стеклоLiquid glass 2,02.0 По предлагаемому способуAccording to the proposed method 2222 2424 2222 1919 18eighteen 1717 3-303-30 4-104-10 3-153-15 4four Хлорид кальцияCalcium chloride 8,08.0 ПрототипPrototype 50fifty 2525 20twenty 1616 14fourteen 1212 3-053-05 4-204-20 2-302-30 55 Хлорид кальцияCalcium chloride 8,08.0 По предлагаемому способуAccording to the proposed method 50fifty 2424 2121 20twenty 1919 1717 3-403-40 4-304-30 3-203-20 66 Хлорид кальцияCalcium chloride 3,03.0 ПрототипPrototype 50fifty 2525 2323 2121 1919 18eighteen 4-354-35 5-205-20 3-253-25

Claims (1)

Способ регулирования твердения цементных тампонажных растворов путем ввода ускорителя твердения в сухой цемент, отличающийся тем, что используют ускоритель твердения, помещенный в защитную оболочку, растворяющуюся при гидратации клинкерных минералов цемента.A method of regulating the hardening of cement grouting mortars by introducing a hardening accelerator into dry cement, characterized in that they use a hardening accelerator placed in a protective shell that dissolves during hydration of clinker cement minerals.
RU2006103700/03A 2006-02-08 2006-02-08 Method for controlling hardening speed of cement solutions RU2307145C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006103700/03A RU2307145C1 (en) 2006-02-08 2006-02-08 Method for controlling hardening speed of cement solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006103700/03A RU2307145C1 (en) 2006-02-08 2006-02-08 Method for controlling hardening speed of cement solutions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2307145C1 true RU2307145C1 (en) 2007-09-27

Family

ID=38954159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006103700/03A RU2307145C1 (en) 2006-02-08 2006-02-08 Method for controlling hardening speed of cement solutions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2307145C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9416050B2 (en) 2011-12-16 2016-08-16 Construction Research & Technology Gmbh Shellac-coated particles of active ingredients with controlled release properties at high pH-values, process for their manufacture and use thereof
US9428419B2 (en) 2013-06-14 2016-08-30 Construction Research & Technology Gmbh Cementitious system comprising accelerator particles coated with crosslinked shellac

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДАНЮШЕВСКИЙ B.C. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, с.6, 20, 196-216. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9416050B2 (en) 2011-12-16 2016-08-16 Construction Research & Technology Gmbh Shellac-coated particles of active ingredients with controlled release properties at high pH-values, process for their manufacture and use thereof
US9428419B2 (en) 2013-06-14 2016-08-30 Construction Research & Technology Gmbh Cementitious system comprising accelerator particles coated with crosslinked shellac

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2597569C (en) Hydraulic binder
US8366825B2 (en) Rapid binder compositions containing a calcium salt for concrete components and structures
AU2011335250B2 (en) Cement hydrate products for sprayed concrete
MX2014000339A (en) Hydraulic binder.
EP3027576A1 (en) Fast setting portland cement compositions with alkali metal citrates and phosphates with high early-age compressive strength and reduced shrinkage
RU2307145C1 (en) Method for controlling hardening speed of cement solutions
CN105601141A (en) Expanding agent for oil well cement and preparation method of expanding agent
EP2900617B1 (en) Antifreeze composition for producing a durable concrete in cold temperature conditions
RU2014138999A (en) METHOD FOR PRODUCING CEMENT, mortars, concrete compositions containing fillers based on calcium carbonate, Organosilicon substance, the aforementioned "mixed filler" processed superplasticizer OBTAINED cement composition and cement materials and their application
EA036829B1 (en) Accelerator for hydraulic composition
CN105218007A (en) A kind of corrosion-resistant mortar and preparation method thereof
CN105621923B (en) Cement base swelling agent and preparation method thereof and application method
JP2007177077A (en) Grouting material
CN106746797A (en) Masonry mortar cement special and preparation method thereof
RU2554993C1 (en) Plasticising additive to concrete mix
CN106517937A (en) Pumping impervious super-retarding concrete and preparation method thereof
CN106365542B (en) Sulfate-resistant concrete and construction method thereof
NO820021L (en) ADDITIVES AND PROCEDURES FOR AA SPEEDING THE STRENGTHENING OF PORTLAND CEMENT MIXTURES
EP3762348B1 (en) A setting and hardening accelerator for a cement, mortar or concrete composition, optionally comprising supplementary cementitious materials, and use of this accelerator
UA21335U (en) Backfill solution for cementation of oil-and-gas wells under complicated mining-geological conditions
JP2022124243A (en) concrete composition
RU2376255C1 (en) Highly stable mortar to salt efflorescence generation
CN105036628A (en) Slurry with time-variable viscosity and preparation method thereof
RU2813584C1 (en) Porous expanding cement material
JP7468168B2 (en) Soil stabilization chemicals, manufacturing method thereof, and ground stabilization method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180209