RU2441897C1 - Тампонажный раствор - Google Patents
Тампонажный раствор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2441897C1 RU2441897C1 RU2010153392/03A RU2010153392A RU2441897C1 RU 2441897 C1 RU2441897 C1 RU 2441897C1 RU 2010153392/03 A RU2010153392/03 A RU 2010153392/03A RU 2010153392 A RU2010153392 A RU 2010153392A RU 2441897 C1 RU2441897 C1 RU 2441897C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- reagent
- oil
- hundred
- hydroxyethyl cellulose
- Prior art date
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленностям, в частности к строительству нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано при изготовлении тампонажных растворов, предназначенных для крепления скважин. Тампонажный раствор содержит цемент, гидроксиэтилцеллюлозу, пластификатор, пеногаситель и дополнительно синтетические волокна диаметром 0,001-0,1 длиной 1-20 мм, расширяющую добавку при следующем соотношении, мас.ч: цемент - 100; гидроксиэтилцеллюлоза - 0,2-0,4; пластификатор - 0,1-0,5; пеногаситель - 0,2; синтетические волокна - 0,1-4; расширяющая добавка - 0,1-20; вода - 49-51. Технический результат - увеличение площади полного контакта затвердевшего тампонажного раствора с породой и обсадной колонной. 3 табл.
Description
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленностям, в частности к строительству нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано при изготовлении тампонажных растворов, предназначенных для крепления скважин.
Известны тампонажные материалы, содержащие цемент, пластификатор и пеногаситель (Булатов А.И., Данюшевский B.C. Тампонажные материалы. М., Недра, 1987, с.196; Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам, М., Недра, 1987, с.203).
Известен расширяющийся тампонажный раствор, содержащий цемент, водно-солевой раствор и пластифицирующую и уплотняющую добавку, в качестве которой используют 15%-ный раствор лигносульфоната (патент России №2222688, Е21 В 33/138, 2004).
Недостатком данного тампонажного раствора является низкая адгезионная способность и прочность раствора.
Известен тампонажный раствор (патент России №2337124, Е21В 33/138, 2000), содержащий цемент, полиамидное волокно или смесь полиамидного волокна с хризотил-асбестом, суперпластификатор, окси-этилцеллюлозу и ускоритель.
Недостатком данного раствора является усадка цементного камня при схватывании и твердении, что приводит к ухудшению качества цементирования скважин.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран тампонажный раствор по патенту 2297437 (опубл. 20.04.2007), содержащий цемент, пластификатор, пеногаситель, полимерную добавку и воду, и в котором в качестве полимерной добавки использован повторно диспергируемый латексный порошок, в качестве пластификатора - сульфированный меламинформальдегид, в качестве пеногасителя - кремнийорганическая композиция на подложке из двуокиси кремния и дополнительно гидроксиэтилцеллюлозу.
Недостатком данного раствора является усадка цементного камня при схватывании и твердении, что приводит к ухудшению качества цементирования скважин.
В настоящее время в цементировании продуктивных интервалов нефтяных скважин существует две серьезных проблемы:
1) низкое качество сцепления цементного камня с породой и обсадной колонной;
2) низкая трещиностойкость используемого цементного камня.
Как известно, портланд цементы схватываются и твердеют с общим уменьшением объема. В строительстве данная проблема решается введением инертных наполнителей и заполнителей. В нефтяной промышленности данное решение зачастую неприемлемо, поскольку введение материалов другого фракционного состава крайне отрицательно скажется на проникающей способности цемента. Отчасти, данная проблема решена на уровне цементных заводов, где состав цементного клинкера подобран таким образом, чтобы максимально снизить усадку цемента при твердении. Другим путем решением является введение в состав цемента специальных добавок, которые, взаимодействуя с минералами цемента, вызывают общее увеличение (расширение) цементного камня. Низкая трещиностойкость цементов крайне негативно сказывается на дальнейшей работе скважины.
Процесс строительства скважин состоит из трех этапов: бурение, цементирование, освоение. На стадии освоения необходимо осуществить сообщение между скважиной и продуктивным пластом. Для этого обсадную колонну и цемент, заполняющий межкольцевое пространство, "простреливают" (в дальнейшем через эти отверстия нефть из пласта будет поступать в скважину). В этот момент цемент испытывает огромные ударные нагрузки, в результате которых происходит растрескивание цементного камня вдоль ствола скважины. По образовавшимся трещинам в нефтяной пласт может попасть вода из верхних водоносных слоев (заколонные перетоки). В лучшем случае будет значительное обводнение добываемой нефти, в худшем (если давление водяного пласта превышает давление нефтеносного пласта) скважина окажется не работоспособной, т.к. нефть будет задавлена вглубь пласта водой. Увеличение трещиностойкости решается введением в состав цемента армирующих добавок (волокон органического и неорганического происхождения). В данном составе были решены обе вышеуказанные проблемы. На момент подачи заявки не выявлены армированные расширяющиеся цементные составы.
Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик тампонажного раствора, повышение активности расширяющего компонента, повышающего адгезионные свойства тампонажного камня, снижиющего его деформационные свойства в широком диапазоне температур, в частности получение плотного контакта цемента с породой и обсадной колонной, а также трещиностойкость цемента.
Технический результат достигается тем, что в тампонажном растворе, содержащем цемент, гидроксиэтилцеллюлозу, пластификатор, пеногаситель, синтетические (акриловые, полиамидные, полипропиленовые) волокна диаметром 0.001-0.1 мм и длиной 0.1-20 мм, вводят расширяющую добавку.
В качестве цемента используются портландцемента тампонажные по ГОСТ 1581-96.
В качестве расширяющей добавки используется:
оксид магния (каустический магнезит, ГОСТ 1216-87);
гипсо-глиноземистый расширяющийся цемент (смесь глиноземистого цемента с гипсом, ГОСТ 11052);
реагент РУ - расширяющая добавка, представляющая собой смесь модифицированных сульфатов кальция и алюминия (сульфоалюминат кальция), ТУ 2157-034-40912231-2005;
реагент РУ М марок А, Б, В - расширяющая добавка на основе модифицированных оксидов кальция, магния, алюминия и сульфатов кальция и алюминия, ТУ 2458-059-40912231-2009;
расширяющая добавка на основе оксида кальция - невзрывчатая разрушающая смесь НРС-1М, ТУ 5744-001-82475767-08, и аналогичные ей по составу (расширяющаяся тампонажная добавка ДР-100, ДР-50, ДР-20, ТУ 5744-002-59758749-06, смесь известковая для горных работ СИГБ, ТУ 5744-002-00282369-00). В качестве пластификатора используются сухой сульфированный меламинформальдегид (Цемпласт МФ марки А, ТУ 2223-011-40912231-2003, Peramin SMF-10, имп.).
В качестве пеногасителя - кремнийорганическая композиция на подложке из двуокиси кремния (Полицем ДФ, ТУ 2228-010-40912231-2003, Axilat DF770DD, имп).
Компоненты предлагаемого раствора используются при следующем соотношении, мас.ч:
Цемент ПЦТ | 100 |
Гидрокситилцеллюлоза | 0,2-0,4 |
Пластификатор | 0,1-0,5 |
Пеногаситель | 0,2 |
Синтетические волокна | 0,1-4 |
Расширяющая добавка | 0,1-20 |
Вода | 49-51 |
Выбор расширяющей добавки зависит от интервала температур, в которых будет использоваться указанный тампонажный раствор.
В таблице 1 указаны температурные интервалы для использованных расширяющих добавок.
Экспериментально установлено, что введение расширяющих добавок в раствор тампонажного цемента позволяет полностью компенсировать усадку цементного камня при схватывании и твердении, чем достигается более плотный контакт цемента с породой и обсадной колонной.
Экспериментально установлено оптимальное процентное соотношение входящих в состав тампонажного раствора ингридиентов - гидроксиэтилцеллюлозы, пластификатора, пеногасителя и волокон при использовании расширяющих добавок.
Данные экспериментальных исследований приведены в таблицах.
В таблице 1 приведены соотношения между температурным интервалом применения и используемой расширяющей добавкой.
Таблица 1
№ п/п | Температурный интервал применения, °С | Используемая расширяющая добавка |
1 | 0-30 | Гипсо-глиноземистый расширяющийся цемент (смесь глиноземистого цемента с гипсом), смесь НРС-1М (ДР-100, ДР-50, ДР-20, СИГБ), Реагент РУ МБ |
2 | 15-60 | Сульфоалюминат кальция (Реагент РУ) |
3 | 50-120 | Оксид магния (каустический магнезит), Реагнет РУ МА |
В таблице 2 приведены данные о составах испытуемых растворов.
В качестве состава сравнения был выбран тампонажный состав по патенту 2297437 следующего состава:
Цемент ПЦТ-I-G-CC-1 | 100 м.ч. |
Гидроксиэтилцеллюлоза ГИДРОЦЕМ С | 0,2 м.ч. |
Суперпластификатор Цемпалст МФ м. А | 0,2 м.ч. |
Пеногаситель Полицем ДФ | 0,2 м.ч. |
Адгезил | 2 м.ч. |
Вода | 49-51 м.ч. |
В таблице 3 приведены данные о свойствах испытуемых растворов, выявленных в процессе эксперимента.
Таким образом, как видно из приведенных таблиц, предлагаемое изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики тампонажного раствора. В частности, увеличить прочность камня на изгиб. Кроме того, в процессе испытаний был отмечен тот факт, что армирование значительно уменьшает развитие трещин. Так после проведения испытания на сжатие контрольный образец разрушался на отдельные не связанные фрагменты, в то время как разрушение армированных цементов, хотя и происходило, но фрагменты образца оставались связанными между собой синтетическими волокнами.
Благодаря заявленному техническому решению повышено качество тампонажного камня за счет регулирования его физико-механических свойств при сжатии, изгибе, растяжении (разрыве), ударной вязкости и адгезионных свойств.
Таблица 2 | |||||||
№ раствора | Ингредиентный состав тампонажного раствора | ||||||
Цемент | Гидроэтилцеллюлоза | Сульфированный меламинформальдегид (пластификатор) | Кремнийорганическая композиция (пеногаситель) | Расширяющая добавка | Синтетическое волокно | Вода | |
1 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,2 | Цемпласт МФ м. А 0,4 | Полицем ДФ 0,2 | Реагент РУ МА 4,0 | 0,1 (полипропилен 1=6 мм, d=0.02 мм) | 50 |
2 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,4 | Цемпласт МФ м. А 0,7 | Полицем ДФ 0,2 | Реагент РУ 10,0 | 0,2 (полипропилен 1=6 мм, d=0.02 мм) | 53 |
3 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,2 | Цемпласт МФ м. А 0,1 | Полицем ДФ 0 | Реагент РУ 1,5 | 0,1 (полиакрил 1=3,4 мм, d=0.007 мм) | 49 |
4 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,25 | Цемпласт МФ м. А 0,5 | Полицем ДФ 0,3 | HPC-1M 5,0 | 0,10 (полиакрил 1=3,4 мм, d=0.007 мм) | 51 |
5 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,25 | Цемпласт МФ м. А 0,5 | Axilat DF770DD 0,2 | Реагент РУ М Б 3,0 | 0,20 (полиакрил 1=3,4 мм, d=0.007 мм) | 50 |
6 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,25 | Peramin SMF-10 0,4 | Полицем ДФ 0,2 | Реагнет РУ 5,0 | 0,2 (полиакрил 1=6,7 мм, d=0.01 мм) | 51 |
7 | ПЦТ-1-G-CC-1 100 | 0,25 | Цемпласт МФ м. А 0,4 | Полицем ДФ 0,2 | Реагент РУ МА 3 Реагент РУ 1 | 0,1 (полипропилен 1=6 мм, d=0.02 мм) | 50 |
8 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,25 | Цемпласт МФ м. А 0,4 | Полицем ДФ 0,2 | Реагент РУ МА 3 Реагент РУ 1 | 0,25 (полипропилен 1=6 мм, d=0.02 мм) | 50 |
9 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,25 | Peramin SMF-10 0,4 | Axilat DF770DD 0,2 | Реагент РУ МА 3 Реагент РУ 1 | 0,5 (полипропилен 1=6 мм, d=0.02 мм) | 50 |
10 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,25 | Цемпласт МФ м. А 0,4 | Axilat DF770DD 0,2 | Реагент РУ МА 3 Реагент РУ 1 | 1,0 (полипропилен 1=6 мм, d=0.02 мм) | 50 |
11 | ПЦТ-I-100 100 | 0,25 | Цемпласт МФ м. А 0,4 | Полицем ДФ 0,2 | Каустический магнезит ПМК-87 3 Реагент РУ 1 | 0,25 (полипропилен 1=6 мм, d=0.02 мм) | 50 |
Таблица 2 (продолжение) | |||||||
№ раствора | Ингредиентный состав тампонажного раствора | ||||||
Цемент | Гидроэтилцеллюлоза | Сульфированный меламинформальдегид (пластификатор) |
Кремнийорганическая композиция (пеногаситель) | Расширяющая добавка | Синтетическое волокно | Вода | |
12 | ПЦТ-I-50 100 | 0,25 | Цемпласт МФ м. А 0,4 | Полицем ДФ 0,2 | Реагент РУ МА 3 Реагент РУ 1 | 0,25 (полипропилен 1=6 мм, d=0.02 мм) | 50 |
13 | ПЦТ-II-50 100 | 0,25 | Цемпласт МФ м. А 0,4 | Полицем ДФ 0,2 | Реагент РУ МА 3 Реагент РУ 1 | 0,25 (полипропилен 1=6 мм, d=0.02 мм) | 50 |
14 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,25 | Цемпласт МФ м. А 0,4 | Полицем ДФ 0,2 | Реагент РУ МА 3 Реагент РУ 1 | 0,25 (полипропилен 1=12 мм, d=0.02 мм) | 50 |
15 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,25 | Цемпласт МФ м. А 0,4 | Полицем ДФ 0,2 | Реагент РУ МА 3 Реагент РУ 1 | 0,25 (полиамтд 1=20 мм, d=0.05 мм) | 50 |
16 | ПЦТ-I-G-CC-1 100 | 0,25 | Цемпласт МФ м. А 0,5 | Полицем ДФ 0,2 | ГГРЦ 3,0 | 0,20 (полиакрил 1=3,4 мм, d=0.007 мм) | 50 |
Таблица 3 | ||||||||
№ п/п | Свойства испытуемых растворов и цементного камня | |||||||
Фильтрация, см3/30 мин (Р=7 атм) | Прочность на изгиб, МПа | Прочность на сжатие, МПа | Плотность теста через 3 мин, г/см | Плотность теста через 1 час, г/см | Подвижность теста через 3 мин, см | Подвижность теста через 1 час, см | Площадь контакта, % | |
1 | 75,3 | 4,81 | 13,3 | 1,89 | 1,91 | 24 | 22 | 100 |
2 | 74,1 | 4,97 | 13,6 | 1,89 | 1,91 | 22 | 24 | 100 |
3 | 75,7 | 4,60 | 13,2 | 1,89 | 1,90 | 24 | 23 | 100 |
4 | 74,8 | 4,55 | 13,1 | 1,89 | 1,91 | 22 | 21 | 100 |
5 | 75,3 | 4,86 | 12,9 | 1,89 | 1,91 | 23 | 22 | 100 |
6 | 75 | 5,03 | 13,5 | 1,89 | 1,91 | 23 | 21 | 100 |
7 | 75,5 | 5,19 | 13,1 | 1,89 | 1,91 | 23 | 21 | 100 |
8 | 75,4 | 5,22 | 13,3 | 1,89 | 1,91 | 23 | 20 | 100 |
9 | 75,4 | 5,43 | 13,3 | 1,89 | 1,91 | 21 | 19 | 100 |
10 | 75,2 | 5,68 | 13,6 | 1,89 | 1,91 | 19 | 17 | 100 |
11 | 85,3 | 3,07 | 8,4 | 1,78 | 1,81 | 22 | 20 | 100 |
12 | 87,7 | 2,85 | 8,2 | 1,79 | 1,81 | 22 | 20 | 100 |
13 | 86,4 | 2,50 | 8,2 | 1,79 | 1,81 | 22 | 20 | 100 |
14 | 78,1 | 5,17 | 12,7 | 1,89 | 1,91 | 22 | 20 | 100 |
15 | 77,6 | 5,14 | 12,9 | 1,89 | 1,91 | 22 | 20 | 100 |
16 | 77,3 | 4,56 | 12,4 | 1,89 | 1,91 | 23 | 21 | 100 |
Контр. | 72 | 4,35 | 12,7 | 1,89 | 1,94 | 19 | 23 | 85 |
Claims (1)
- Тампонажный раствор, содержащий цемент, гидроксиэтилцеллюлозу, пластификатор, пеногаситель, отличающийся тем, что дополнительно содержит синтетические волокна диаметром 0,001-0,1, длиной 1-20 мм, расширяющую добавку при следующем соотношении, мас.ч:
Цемент 100 Гидроксиэтилцеллюлоза 0,2-0,4 Пластификатор 0,1-0,5 Пеногаситель 0,2 Синтетические волокна 0,1-1 Расширяющая добавка 0,1-10 Вода 49-51
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010153392/03A RU2441897C1 (ru) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Тампонажный раствор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010153392/03A RU2441897C1 (ru) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Тампонажный раствор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2441897C1 true RU2441897C1 (ru) | 2012-02-10 |
Family
ID=45853639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010153392/03A RU2441897C1 (ru) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Тампонажный раствор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2441897C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504569C2 (ru) * | 2012-04-27 | 2014-01-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Тампонажный материал и способ получения тампонажного раствора на его основе |
RU2508307C2 (ru) * | 2012-05-25 | 2014-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин |
RU2707837C1 (ru) * | 2019-02-18 | 2019-11-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Тампонажный раствор |
RU2710943C1 (ru) * | 2019-03-07 | 2020-01-14 | Акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (АО "СевКавНИПИгаз") | Сухая смесь для приготовления расширяющегося тампонажного раствора |
RU2743555C1 (ru) * | 2020-07-14 | 2021-02-19 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТОВ" | Тампонажный раствор для блокирующего флюиды цементного камня (два варианта) и полимерный модификатор для жидкости затворения тампонажного раствора (три варианта) |
RU2796718C1 (ru) * | 2022-07-18 | 2023-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "МАС-Сервис ХМ" | Расширяемая цементная композиция и способ ее применения для цементирования подземной скважины с обсадной трубой |
-
2010
- 2010-12-24 RU RU2010153392/03A patent/RU2441897C1/ru active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504569C2 (ru) * | 2012-04-27 | 2014-01-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Тампонажный материал и способ получения тампонажного раствора на его основе |
RU2508307C2 (ru) * | 2012-05-25 | 2014-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин |
RU2707837C1 (ru) * | 2019-02-18 | 2019-11-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Тампонажный раствор |
RU2710943C1 (ru) * | 2019-03-07 | 2020-01-14 | Акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (АО "СевКавНИПИгаз") | Сухая смесь для приготовления расширяющегося тампонажного раствора |
RU2743555C1 (ru) * | 2020-07-14 | 2021-02-19 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТОВ" | Тампонажный раствор для блокирующего флюиды цементного камня (два варианта) и полимерный модификатор для жидкости затворения тампонажного раствора (три варианта) |
RU2796718C1 (ru) * | 2022-07-18 | 2023-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "МАС-Сервис ХМ" | Расширяемая цементная композиция и способ ее применения для цементирования подземной скважины с обсадной трубой |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6962201B2 (en) | Cement compositions with improved mechanical properties and methods of cementing in subterranean formations | |
US6220354B1 (en) | High strength foamed well cement compositions and methods | |
US7647970B2 (en) | Self-sealing well cement composition | |
US9840653B2 (en) | Geopolymer cement compositions and methods of use | |
US8276666B2 (en) | Sealant compositions and methods of use | |
US6308777B2 (en) | Cementing wells with crack and shatter resistant cement | |
EP2190942B1 (en) | Methods of using colloidal silica based gels | |
US20140073537A1 (en) | Sealant Compositions and Methods of Use | |
RU2441897C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
US7174961B2 (en) | Methods of cementing using cement compositions comprising basalt fibers | |
RU2597906C1 (ru) | Отверждаемые композиции, содержащие волластонит и пемзу, и способы применения | |
US20060157244A1 (en) | Compositions comprising melt-processed inorganic fibers and methods of using such compositions | |
US20050178296A1 (en) | Cement compositions with improved mechanical properties and methods of cementing in subterranean formations | |
WO2010146334A1 (en) | Cement compositions comprising particulate foamed elastomers and associated methods | |
US20130341024A1 (en) | Method of treating a subterranean formation with a mortar slurry designed to form a permeable mortar | |
CA2985188A1 (en) | Method of treating a subterranean formation with a mortar slurry designed to form a permeable mortar | |
Dinesh et al. | The suitability of fly ash based geopolymer cement for oil well cementing applications: A review | |
RU2313559C2 (ru) | Сырьевая смесь для получения сверхлегкого тампонажного материала для условий многолетних мерзлых пород | |
US20190023965A1 (en) | Compositions and methods for well cementing | |
Balthar et al. | Durability of Lightweight Slurries for Oilwell Cementing | |
RU2337123C1 (ru) | Тампонажный состав для изоляции зон поглощения технологических жидкостей при бурении скважин | |
US10781357B2 (en) | Hydration performance of microcellulose in cement |