RU2325420C1 - Lightened grouting mortar - Google Patents

Lightened grouting mortar Download PDF

Info

Publication number
RU2325420C1
RU2325420C1 RU2006142103/03A RU2006142103A RU2325420C1 RU 2325420 C1 RU2325420 C1 RU 2325420C1 RU 2006142103/03 A RU2006142103/03 A RU 2006142103/03A RU 2006142103 A RU2006142103 A RU 2006142103A RU 2325420 C1 RU2325420 C1 RU 2325420C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
grouting
water
lightened
grouting mortar
oil
Prior art date
Application number
RU2006142103/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Филиппович Штоль (RU)
Владимир Филиппович Штоль
Евгений Алексеевич Коновалов (RU)
Евгений Алексеевич Коновалов
Иван Ильич Белей (RU)
Иван Ильич Белей
Николай Ефимович Щербич (RU)
Николай Ефимович Щербич
Лиди Леонидовна Кашникова (RU)
Лидия Леонидовна Кашникова
Наталь Владимировна Долгушина (RU)
Наталья Владимировна Долгушина
Виталий Савельевич Коновалов (RU)
Виталий Савельевич Коновалов
Владимир Борисович Лазарев (RU)
Владимир Борисович Лазарев
Евгений Борисович Цыпкин (RU)
Евгений Борисович Цыпкин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз"
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 "ТюменНИИгипрогаз" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз"
Priority to RU2006142103/03A priority Critical patent/RU2325420C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2325420C1 publication Critical patent/RU2325420C1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: inorganic chemistry.
SUBSTANCE: invention refers to grouting mortars used for cementation of casing pipes, condensate or oil wells, complicated with loosely-coupled, hydro failure rocks, as well as oil-and-gas and water-and-gas saturated in section of various pressure values. Technical result of invention lies in development of lightened grouting mortar with high sedimentary stability and improved cement stone resistance. Lightened grouting mortar contains the following composition, mass.%: oil-well portland cement 48.8-51.8, silica-alumina hollow microspheres 5.8-9.1, Monasile 0.6-1.2, water 39.4-41.2.
EFFECT: production of lightened grouting mortar with high sedimentary stability and improved cement stone resistance.
1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым при цементировании обсадных колонн газовых, газоконденсатных или нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву пород, а также наличием в разрезе нефтегазонасыщенных и водогазонасыщенных пластов с различными давлениями.The invention relates to cement slurries used in the cementing of casing strings for gas, gas condensate or oil wells, complicated by the presence of loosely coupled rocks prone to hydraulic fracturing, as well as the presence of oil and gas saturated and water and gas saturated formations with different pressures.

Известна облегченная тампонажная смесь, включающая тампонажный цемент, продукт флотации золы-уноса и воду /авт.св. №1573141, Е21В 33/138, опубл. 23.06.90, бюл №23/.Known lightweight grouting mixture, including grouting cement, flotation product of fly ash and water / auth. No. 1573141, ЕВВ 33/138, publ. 06/23/90, bull. No. 23 /.

Недостатком известной смеси является низкая растекаемость раствора, которая находится в пределах 19-20 см, что приводит к быстрому структурированию раствора, снижению противодавления на продуктивные пласты и опасности проникновения пластовых флюидов в ствол скважины и вышележащие проницаемые пласты. Увеличение периода раннего структурирования облегченной тампонажной смеси за счет увеличения водосмесевого отношения или ввода пластифицирующих добавок отрицательно сказывается на стабильности раствора, так как резко увеличивается водоотделение и раствор обладает низкой седиментационной устойчивостью, которые также способствуют возникновению межпластовых перетоков и нефтегазопроявлений в период ожидания затвердевания цемента.A disadvantage of the known mixture is the low spreadability of the solution, which is in the range of 19-20 cm, which leads to rapid structuring of the solution, lower back pressure on the productive formations and the risk of penetration of formation fluids into the wellbore and overlying permeable formations. An increase in the period of early structuring of a lightweight grouting mixture due to an increase in the water-water ratio or the introduction of plasticizing additives adversely affects the stability of the solution, since water separation sharply increases and the solution has low sedimentation stability, which also contribute to the formation of inter-layer flows and oil and gas manifestations in the waiting period for cement hardening.

Наиболее близким по составу и назначению является облегченный тампонажный раствор, содержащий портландцемент тампонажный, облегчающую добавку - алюмоси-ликатные полые микросферы, глинопорошок и воду /Патент №2151267, МПК Е21В 33/138 от 20.06.2000 г./.The closest in composition and purpose is a lightweight grouting mortar containing Portland cement grouting, a lightweight additive - aluminosilicate hollow microspheres, clay powder and water / Patent No. 21511267, IPC ЕВВ 33/138 dated 06/20/2000 /.

Недостатком данного раствора является повышенное водоотделение, недостаточная седиментационная устойчивость и невысокие прочностные характеристики цементного камня при цементировании наклонно направленных или субгоризонтальных участков скважины.The disadvantage of this solution is increased water separation, insufficient sedimentation stability and low strength characteristics of cement stone when cementing directional or subhorizontal sections of the well.

При создании изобретения решалась задача повышения качества разобщения пластов за счет предотвращения возникновения заколонных и межколонных газопроявлений в наклонно направленных и субгоризонтальных скважинах.When creating the invention, the problem was solved of improving the quality of reservoir separation by preventing the occurrence of annular and intercolumn gas manifestations in directional and subhorizontal wells.

Техническим результатом изобретения является разработка облегченного тампонажного раствора с высокой седиментационной устойчивостью и повышенной прочностью цементного камня.The technical result of the invention is the development of lightweight cement slurry with high sedimentation stability and increased strength of cement stone.

Решение поставленной задачи достигается тем, что облегченный тампонажный раствор, включающий тампонажный портландцемент, облегчающую добавку - алюмосиликатные полые микросферы и воду, в отличие от известного дополнительно содержит монасил, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The solution to this problem is achieved in that a lightweight grouting mortar, including grouting Portland cement, facilitating the addition of aluminosilicate hollow microspheres and water, in contrast to the known, additionally contains monasil, in the following ratio of components, wt.%:

Портландцемент тампонажныйPortland cement grouting 48,8-51,848.8-51.8 Алюмосиликатные полые микросферыAluminosilicate Hollow Microspheres 5,8-9,15.8-9.1 МонасилMonasil 0,6-1,20.6-1.2 ВодаWater 39,4-41,239.4-41.2

В экспериментах использован монасил с силикатным модулем 2,94 производства ООО «Витахим» по ТУ 2145-001-75105538-2005, который представляет собой гранулированный порошок белого цвета, полностью растворимый в воде. Основным компонентом монасила является модернизированный натриевый силикат. Положительным свойством монасила в составе тампонажного раствора является его способность в процессе растворения реагировать с продуктами гидратации портландцемента и диссоциированными в щелочной среде с поверхности алюмосиликатных полых микросфер катионами с образованием высокодисперсных гидросиликатов различного состава. Заполняя поровое пространство между частицами вяжущего и микросфер, продукты реакции монасила, цемента и алюмосиликатных полых микросфер позволяют получать высокостабильную систему тампонажного раствора и улучшать его суффозионную стойкость. Образование этих соединений также обуславливает уплотнение структуры камня и увеличение его прочности.In the experiments we used monasil with a silicate module 2.94 manufactured by Vitakhim LLC according to TU 2145-001-75105538-2005, which is a white granular powder, completely soluble in water. The main component of monasil is a modernized sodium silicate. A positive property of monasil in the composition of grouting mortar is its ability to dissolve during the dissolution process with Portland cement hydration products and cations dissociated in an alkaline medium from the surface of aluminosilicate hollow microspheres with the formation of highly dispersed hydrosilicates of various compositions. Filling the pore space between the binder particles and the microspheres, the reaction products of monasil, cement and aluminosilicate hollow microspheres make it possible to obtain a highly stable grouting system and improve its suffusion resistance. The formation of these compounds also determines the compaction of the stone structure and increase its strength.

В представленных экспериментах использовали портландцемент тампонажный ПЦТ 1-100 по ГОСТ 1581-96 ОАО «Сухоложскцемент», алюмосиликатные полые микросферы по ТУ 5712-001-49558624-2003, монасил по ТУ 2145-001-75105538-2005, воду питьевую ГОСТ 2874-82.In the experiments presented, we used Portland cement grouting PCT 1-100 according to GOST 1581-96 of Sukholozhskcement OJSC, aluminosilicate hollow microspheres according to TU 5712-001-49558624-2003, monasil according to TU 2145-001-75105538-2005, drinking water GOST 2874-82 .

Определение основных свойств облегченного тампонажного раствора и камня проводили при температуре 75±3°С в соответствии ГОСТ 26798.1-96 «Цементы тампонажные. Методы испытаний». Плотность облегченного тампонажного раствора определяли пикнометром, растекаемость - по конусу АзНИИ, седиментационную устойчивость определяли по водоотделению цементного раствора в четырех цилиндрах объемом 250 мл (РД 39-00147001-767-2000 «Инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин», М.: 2000, с.26-27). Предел прочности камня на изгиб - на испытательной машине МИИ-100, прочность на сжатие и сцепление с металлом - на гидравлическом прессе П-10.The basic properties of lightweight grouting mortar and stone were determined at a temperature of 75 ± 3 ° C in accordance with GOST 26798.1-96 Cement grouting. Test Methods. " The density of the lightweight grouting mortar was determined by a pycnometer, the spreadability was determined by the cone of the AzNII, sedimentation stability was determined by the water separation of the cement in four cylinders with a volume of 250 ml (RD 39-00147001-767-2000 "Instructions for fastening oil and gas wells", M .: 2000, p. 26-27). The bending strength of the stone is on the MII-100 testing machine, the compressive strength and adhesion to metal are on the P-10 hydraulic press.

Облегченный тампонажный раствор готовили следующим образом. Сухую смесь портландцемента тампонажного, алюмосиликатных полых микросфер и монасила в заданных соотношениях затворяли отмеренным количеством воды в смесителе лабораторном СЛ-1. После этого раствор дополнительно перемешивался в лабораторной мешалке (n=150±20 об/мин) в течение 40 мин для полного растворения монасила и придания раствору седиментационной устойчивости. После этого замерялись параметры раствора и свойства сформированного камня.Lightweight cement slurry was prepared as follows. A dry mixture of Portland cement grouting, aluminosilicate hollow microspheres and monasil in predetermined proportions were closed with a measured amount of water in a laboratory mixer SL-1. After this, the solution was additionally mixed in a laboratory stirrer (n = 150 ± 20 rpm) for 40 minutes to completely dissolve the monasil and give the solution sedimentation stability. After that, the parameters of the solution and the properties of the formed stone were measured.

Раствор прототипа также приготовлен в лабораторных условиях и замерены его параметры.The prototype solution is also prepared in laboratory conditions and its parameters are measured.

Пример. Для приготовления 1 кг облегченного тампонажного раствора (таблица, состав 2) необходимо взять 650 г воды, затем приготовить сухую смесь из 830 г тампонажного портландцемента, 20 г монасила и 150 г алюмосиликатных полых микросфер. Состав перемешивают три минуты, затем раствор дополнительно перемешивают в течение 40 мин и определяют плотность, растекаемость. Раствор заливают в четыре цилиндра на 250 мл с вертикальным, горизонтальным, под углом 45° и 60° расположением для определения водоотделения. Раствор заливают в формы для определения прочности камня на изгиб, сжатие и сцепление. Образцы до времени испытания выдерживают в термостате при температуре 75°С.Example. To prepare 1 kg of lightweight grouting mortar (table, composition 2), you need to take 650 g of water, then prepare a dry mixture of 830 g of grouting Portland cement, 20 g of monasil and 150 g of aluminosilicate hollow microspheres. The composition is stirred for three minutes, then the solution is additionally mixed for 40 minutes and the density, spreadability are determined. The solution is poured into four 250 ml cylinders with a vertical, horizontal, at an angle of 45 ° and 60 ° location to determine water separation. The solution is poured into molds to determine the strength of the stone in bending, compression and adhesion. Samples are kept in a thermostat at a temperature of 75 ° C until the test time.

Приготовленный состав имеет плотность 1,46 г/см3, растекаемость 218 мм, водоотделение 0,0 мл во всех четырех цилиндрах, раствор однородный, седиментационно устойчивый, стабильный (водяные пояса и водяные каналы отсутствует). Прочность на изгиб 2,7 МПа, прочность на сжатие 8,5 МПа, прочность сцепления 2,1 МПа.The prepared composition has a density of 1.46 g / cm 3 , a spreadability of 218 mm, a water separation of 0.0 ml in all four cylinders, the solution is homogeneous, sedimentation stable, stable (there are no water zones and water channels). The bending strength of 2.7 MPa, the compressive strength of 8.5 MPa, the adhesion strength of 2.1 MPa.

Примеры приготовления и испытания остальных составов, приведенных в таблице, аналогичны вышеописанному.Examples of preparation and testing of the remaining compositions shown in the table are similar to the above.

Для выявления отличительных признаков и положительного эффекта изменяли массовые соотношения ингредиентов.To identify the distinguishing features and the positive effect, the mass ratios of the ingredients were changed.

Как видно из таблицы, заявляемый облегченный тампонажный раствор с оптимальным/соотношением компонентов обладает лучшими свойствами, чем прототип, а именно характеризуется отсутствием водоотделения во всех четырех цилиндрах и седиментационной устойчивостью раствора. Сформированный цементный камень имеет прочность на 35% выше (2,7 МПа), чем у прототипа (2,0 МПа). Раствор прототипа седиментационно неустойчивый и характеризуется повышенным водоотделением: в вертикальном цилиндре 2,0 мл; в цилиндре под углом 45° 5,0 мл и образование водяных каналов; в цилиндре под углом 60° 2,2 мл и небольшой водяной пояс; в горизонтальном цилиндре 5,0 мл.As can be seen from the table, the inventive lightweight cement slurry with an optimal / ratio of components has better properties than the prototype, namely, it is characterized by the absence of water separation in all four cylinders and sedimentation stability of the solution. Formed cement stone has a strength of 35% higher (2.7 MPa) than that of the prototype (2.0 MPa). The prototype solution is sedimentary unstable and is characterized by increased water separation: in a vertical cylinder, 2.0 ml; in the cylinder at an angle of 45 ° 5.0 ml and the formation of water channels; in a cylinder at an angle of 60 ° 2.2 ml and a small water belt; in a horizontal cylinder of 5.0 ml.

Увеличение концентрации монасила в смеси до 3% (таблица, состав 6) приводит к загустеванию раствора (показатель растекаемости 160 мм) и не оказывает существенного влияния на прочностные характеристики тампонажного камня. Минимальное количество монасила (состав 5) не позволяет приготовить седиментационно устойчивый раствор.An increase in the concentration of monasil in the mixture up to 3% (table, composition 6) leads to a thickening of the solution (a spreadability index of 160 mm) and does not significantly affect the strength characteristics of the cement stone. The minimum amount of monasil (composition 5) does not allow to prepare a sedimentation-stable solution.

Таким образом, из тампонажного портландцемента, алюмосиликатных полых микросфер и монасила могут быть приготовлены облегченные тампонажные растворы с приемлемыми технологическими характеристиками, которые могут применяться для цементирования наклонно направленных и субгоризонтальных участков скважин.Thus, from grouting Portland cement, aluminosilicate hollow microspheres and monasil can be prepared lightweight grouting mortars with acceptable technological characteristics, which can be used for cementing directional and subhorizontal sections of wells.

ТаблицаTable Технологические свойства облегченных тампонажных растворов с добавкой монасилаTechnological properties of lightweight cement slurries with the addition of monasil № п/пNo. p / p Состав раствора, мас.%The composition of the solution, wt.% Плотность, г/см3 Density, g / cm 3 Растекаемость, ммSpreadability, mm Водоотделение, млWater separation, ml Прочность, МПа, 2 сутStrength, MPa, 2 days цементcement монасилmonasil АСМAFM водаwater вертикал.vertical под углом 45°at an angle of 45 ° под углом 60°at an angle of 60 ° горизонт.horizon. изгиб bend сжатиеcompression сцеплениеclutch 1one 50,950.9 0,60.6 9,19.1 39,439,4 1,471.47 285285 0,00,0 0,00,0 0,00,0 0,00,0 3,13,1 10,110.1 1,71.7 22 50,350.3 1,21,2 9,19.1 39,439,4 1,461.46 218218 0,00,0 0,00,0 0,00,0 0,00,0 2,72.7 8,58.5 2,12.1 33 48,848.8 1,21,2 8,88.8 41,241.2 1,441.44 242242 0,00,0 0,00,0 0,00,0 0,00,0 2,62.6 8,88.8 1,31.3 4four 51,851.8 1,21,2 5,85.8 41,241.2 1,511.51 260260 0,00,0 0,00,0 0,00,0 0,00,0 2,82,8 9,09.0 1,41.4 Запредельные значенияOutrageous values 55 52,852.8 0,30.3 9,49,4 37,537.5 1,471.47 280280 0,00,0 0,20.2 0,20.2 0,00,0 3,33.3 13,213,2 1,91.9 66 42,042.0 3,03.0 5,05,0 50,050,0 1,521,52 160160 0,00,0 0,00,0 0,00,0 0,00,0 2,82,8 10,410,4 1,61,6 ПрототипPrototype 53,1253.12 1,5 глиноп.1.5 clay. 9,389.38 36,036.0 1,501,50 220220 2,02.0 5,05,0 2,22.2 5,05,0 2,02.0 6,56.5 0,80.8

Claims (1)

Облегченный тампонажный раствор, включающий тампонажный портландцемент, облегчающую добавку - алюмосиликатные полые микросферы и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит Монасил при следующем соотношении компонентов, мас.%:Lightweight grouting mortar, including grouting Portland cement, facilitating the addition of aluminosilicate hollow microspheres and water, characterized in that it additionally contains Monasil in the following ratio, wt.%: Портландцемент тампонажныйPortland cement grouting 48,8-51,848.8-51.8 Алюмосиликатные полые микросферыAluminosilicate Hollow Microspheres 5,8-9,15.8-9.1 МонасилMonasil 0,6-1,20.6-1.2 ВодаWater 39,4-41,239.4-41.2
RU2006142103/03A 2006-12-08 2006-12-08 Lightened grouting mortar RU2325420C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006142103/03A RU2325420C1 (en) 2006-12-08 2006-12-08 Lightened grouting mortar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006142103/03A RU2325420C1 (en) 2006-12-08 2006-12-08 Lightened grouting mortar

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2325420C1 true RU2325420C1 (en) 2008-05-27

Family

ID=39586592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006142103/03A RU2325420C1 (en) 2006-12-08 2006-12-08 Lightened grouting mortar

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2325420C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497861C1 (en) * 2012-05-04 2013-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") Light-weight gasproof plugging material for cementing over-producing intervals (versions)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497861C1 (en) * 2012-05-04 2013-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") Light-weight gasproof plugging material for cementing over-producing intervals (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9458372B2 (en) Fluid loss control agents and compositions for cementing oil and gas wells comprising said fluid loss control agent
RU2337124C1 (en) Grouting mortar base foundation for well cementing
NO317813B1 (en) Cementation mixture suitable for pressure cementing and pressure cementing method
RU2385894C1 (en) METHOD OF PREPARATION OF LIGHT GROUTING MORTAR OF DENSITY 1450-1500 kg/m3
RU2434923C1 (en) Backfilling composition for installation of kick-off support bridges
RU2458962C1 (en) Fibre-reinforced plugging material for cementing production intervals subject to perforation during well development
RU2553807C1 (en) Gas-blocking plugging material for cementing horizontal wells with small annular gaps
RU2470979C1 (en) Light-weight grouting mixture
RU2325420C1 (en) Lightened grouting mortar
RU2471846C1 (en) Grouting mortar
RU2186942C1 (en) Method of preparation of grouting composition
RU2322471C1 (en) Grouting mortar
RU2303048C1 (en) Light-weight grouting mortar
RU2460755C2 (en) Plugging material for cementing casing string and method for its preparation
RU2599154C1 (en) Method of repair-insulation works in well (versions)
RU2323242C2 (en) Complex reagent for grouting mortars
RU2504568C1 (en) Expanding plugging composition
RU2507380C1 (en) Low-density grouting mortar
RU2513220C2 (en) High-penetration grouting mortar
RU2357999C1 (en) Grouting mortar "нцр химеко-вмн"
RU2215124C1 (en) Method of preparation of light-weight grouting mortar
RU2259467C1 (en) Base of densified grouting mortar mainly used in fractured carbonate reservoirs
RU2500710C1 (en) Water-free grouting mortar
RU2520608C1 (en) Reolit backfilling composition
RU2149981C1 (en) Grouting mortar

Legal Events

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

Effective date: 20091209

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110110

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20180716