RU2452757C1 - Кислоторастворимый тампонажный состав - Google Patents
Кислоторастворимый тампонажный состав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452757C1 RU2452757C1 RU2010150031/03A RU2010150031A RU2452757C1 RU 2452757 C1 RU2452757 C1 RU 2452757C1 RU 2010150031/03 A RU2010150031/03 A RU 2010150031/03A RU 2010150031 A RU2010150031 A RU 2010150031A RU 2452757 C1 RU2452757 C1 RU 2452757C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- composition
- alumina
- acid
- grouting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству обычных и многозабойных скважин, а также к их ремонту, в частности к кислоторастворимому тампонажному составу, используемому для изоляции продуктивных пластов как в период строительства скважин, так и в период их капитального ремонта. Преимущественное использование указанного тампонажного состава - при строительстве многозабойных скважин для установки опорного моста, который после реализации этой функции должен быть полностью удален из скважины. Технический результат - обеспечение полной кислоторастворимости цементного камня в течение короткого промежутка времени 2-3 часов, при одновременном обеспечении его повышенной прочности, позволяющей использовать его в качестве опорного моста при зарезке многоствольных скважин и проведении операций, связанных с зарезкой нового ствола с сохранением его целостности. Кислоторастворимый тампонажный состав, включающий тампонажный портландцемент, пыль с электрофильтров цементных заводов, добавку алюмосиликатного состава и воду, дополнительно содержит гипсоглиноземистый расширяющийся цемент и суперпластификатор ЦЕМПЛАСТ МФ или Melflux, а в качестве добавки алюмосиликатного состава - алюмосиликатные микросферы при следующем соотношении компонентов, мас.%: тампонажный портландцемент 17,6-33,5, гипсоглиноземистый расширяющийся цемент 3,3-17,6, указанная цементная пыль 3,3-20,1, указанный суперпластификатор 0,06-0,13, алюмосиликатные микросферы 6,7-30,0, вода 32,8-41,3. 1 пр., 2 табл.
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству обычных и многозабойных скважин, а также к их ремонту, в частности к тампонажным составам, используемым для изоляции продуктивных пластов как в период строительства скважин, так и в период их капитального ремонта. Преимущественное использование предлагаемого состава рекомендуется при строительстве многозабойных скважин для установки опорного моста, который после реализации этой функции должен быть полностью удален из скважины.
При бурении многозабойных скважин применяется специальная оснастка, при использовании которой требуется полное удаление остатков опорного моста из скважины. В противном случае попадание остатков цементного камня в элементы оснастки может привести к осложнениям или аварийным ситуациям. Задача создания тампонажного состава, обеспечивающего при затвердевании получение прочного тампонажного камня и являющегося одновременно быстро кислоторастворимым (чтобы исключить растворение кислотой породы), является весьма актуальной.
Известен тампонажный состав для эксплуатации скважин (патент РФ №2320854, опубл. 2008 г.), вскрывших многопластовую нефтяную залежь с разной приемистостью, содержащий водный раствор следующих компонентов в соотношении, мас.ч.:
портландцемент | 100 |
мел | 10-40. |
Недостатками указанного известного состава является его низкая прочность и длительное растворение цементного камня.
Также известен тампонажный состав для цементирования скважин (патент РФ №2203388, опубл. 2003 г.), приготовленный на базовой основе, содержащей, мас.%:
клинкер цемента | 50 |
гипс | 5,0 |
трепел | 35 |
запечная пыль с электрофильтров | 12,5 |
полиоксихлорид алюминия (сверх 100%) | 1,3-1,5 |
водоцементное отношение | 1,3 |
Недостатком указанного известного состава является его низкая прочность и недостаточная степень растворимости кислотой.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по компонентному содержанию является тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых скважин, содержащий, мас.%: тампонажный цемент 15,8-27,5; хлорид натрия 3,8-6,1; золу-унос с суммарным содержанием оксида кальция и оксида магния от 6,66 до 9,60% - 13,2-19,3; цементную пыль с электрофильтров от отходящих газов вращающихся печей цементных заводов 13,2-19,3 и воду остальное (патент РФ №2026959, опубл. 1995 г.).
Указанный тампонажный состав разработан для условий умеренных температур. Лабораторные исследования, представленные в описании изобретения, проводились при температуре +75°C. Соответственно прочностные свойства этого состава при такой температуре намного выше, чем при испытании этого состава в нормальных температурных условиях 22°C±2°C. Известный тампонажный раствор характеризуется теми же недостатками, что и предыдущие аналоги.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в обеспечении полной кислоторастворимости цементного камня в течение короткого промежутка времени 2-3 часов, при одновременном обеспечении его повышенной прочности, позволяющей использовать его в качестве опорного моста при зарезке многоствольных скважин и проведении операций, связанных с зарезкой нового ствола с сохранением его целостности.
Указанный технический результат обеспечивается предлагаемым кислоторастворимым тампонажным составом, включающим тампонажный портландцемент, цементную пыль с электрофильтров цементных заводов, добавку алюмосиликатного состава и воду, при этом согласно изобретению он дополнительно содержит гипсоглиноземистый расширяющийся цемент и суперпластификатор ЦЕМПЛАСТ МФ или Melflux, а в качестве добавки алюмосиликатного состава - алюмосиликатные микросферы, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
тампонажный портландцемент | 17,6-33,5 |
гипсоглиноземистый расширяющийся цемент | 3,3-17,6 |
указанная цементная пыль | 3,3-20,1 |
указанный суперпластификатор | 0,06-0,13 |
алюмосиликатные микросферы | 6,7-30,0 |
вода | 32,8-41,3. |
Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет определенного подбора компонентов (качественного и количественного) в заявляемом тампонажном составе, т.е. этот результат носит синергетический характер.
Пыль цементная с электрофильтров цементных заводов содержит много щелочей и по составу близка к исходному сырью при производстве стекла. Цементная пыль, являясь высокощелочной мелкодисперной добавкой, одной из первых вступает в химическую реакцию с кислотой. В тоже время, являясь мелкодисперсной добавкой, цементная пыль заполняет поровое пространство, снижает при этом пористость и проницаемость цементного камня, что препятствует проникновению кислотного раствора в глубину цементного камня. Пыль обеспечивает сохранение прочности цементного камня, при своей способности очень быстро растворяться. Эта добавка, по своей сущности, практически является цементом, но с очень высокой щелочностью, что ограничивает ее добавку в цемент.
Алюмосиликатные микросферы - это продукт переработки золы, образующейся при сжигании природного каменного угля. Микросферы представляют собой полые сферические частицы диаметром от 50 до 400 мкм со сплошными непористыми стенками, толщина которых от 2 до 10 мкм. Внутренняя полость частиц заполнена в основном азотом и двуокисью углерода. Химический состав алюмосиликатных микросфер, %: SiO2 (50-60), Al2O3 (20-35), Fe2O3 (1,5-4,0), CaO (1-6), MgO (0,5-1,8), Na2O (0,2-1,7), K2O (0,2-2,5). Алюмосиликатные микросферы обладают очень низкой реакционной способностью. Их химический состав обеспечивает высокую устойчивость к кислотам и щелочам. Они pH-нейтральны и не влияют на химический состав или реакции материалов или изделий, в которых они используются. Стекловидная оболочка микросферы полностью непроницаема для жидкостей и газов.
Добавка указанных микросфер в композицию предлагаемого тампонажного состава снижает его плотность, при этом прочностные свойства цементного камня выше, чем с другими облегчающими добавками. При погружении в коррозионную среду образцов с добавкой микросфер наблюдается бурная реакция, сопровождающаяся выделением пузырьков газа, которая продолжается в течение 20-30 мин.
При этом микросферы не являются реакционноактивной добавкой, поэтому о влияние ее на растворимость можно предполагать. Можно предположить, что стенки микросфер под действие кислоты разрушаются и находящийся внутри микросферы углекислый газ вступает в реакцию, образуя при этом угольную кислоту, которая значительно ускоряет процесс коррозии (растворения) цементного камня.
Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент, представляющий собой гидравлическое и быстротвердеющее вяжущее вещество. Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент (ГГРЦ) производят путем помола смеси высокоглиноземистого шлака и двухводного сернокислого кальция. ГГРЦ содержит не более 30% гипса и характеризуется началом схватывания гидробетона не ранее 10 минут и концом схватывания не позднее 4 часов с момента начала затворения. Добавка ГГРЦ в тампонажный состав приводит к ускорению сроков схватывания, способствует быстрому набору прочностных свойств цементного камня и повышение прочности цементного камня на ранней стадии твердения цемента.
Использование суперпластификатора марок ЦЕМПЛАСТ МФ или Melflux в предлагаемом тампонажном составе позволяет обеспечить его подвижность в период загустевания, что позволяет закачивать цементный раствор в установленный интервал без осложнений.
Для получения заявляемого тампонажного состава в лабораторных условиях были использованы следующие вещества:
- тампонажный портландцемент марки ПЦТ IG-CC-1 ГОСТ 1581-96;
- Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент ГГРЦ ГОСТ 11052-74;
- цементная пыль с электрофильтров цементных заводов по ТУ 21-26-24-91;
- алюмосиликатные микросферы по ТУ 5712-010-80338612-2008;
- суперпластификатор марок:
- - ЦЕМПЛАСТ МФ (сульфированный меламинформальдегид) по ТУ 2223-011-40912231-2003;
- Melflux - полиэфиркарбоксилаты (поликарбоновые эфиры), водоредуцирующая добавка по степени пластификации в соответствии с ГОСТ 242111-91 относится к группе суперпластифицирующих, производитель: Degussa Constraction Polymers (SKW Trostberg, Германия); порошковый продукт, полученный методом распылительной сушки на основе модифицированного полиэфиркарбоксилата. Технические данные: форма - желтоватый порошок; насыпная плотность - 400-600 г/л; потери при нагревании - макс. 2,0 мас.%; 20% раствор при 20°С имеет рН 6,5-8,5. Особенности: - высокоэффективный диспергатор; - снижает усадку; - эффективен в широком диапазоне температур;
- вода техническая.
Возможность реализации заявляемого изобретения подтверждается следующим примером.
Пример. Для приготовления кислоторастворимого тампонажного состава в лабораторных условиях брали 370 г цемента марки ПЦТ I-G-СС-1, 100 г цемента марки ГГРЦ, 330 г алюмосиликатных микросфер, 200 г пыли цементной и добавляли суперпластификатор ЦЕМПЛАСТ МФ 2 г. Полученную тампонажную смесь тщательно перемешивали. Для приготовления жидкости затворения брали техническую воду 600 мл. Полученную тампонажную смесь затворяли жидкостью затворения. В результате получили тампонажный состав со следующим соотношением компонентов, мас.%: цемент - 23,1; ГГРЦ - 6,2; МСФ - 20,6; пыль цементная - 12,5; суперпластификатор ЦЕМПЛАСТ МФ - 0,12; вода - 37,48. Тампонажные составы с другим содержанием компонентов готовили аналогичным образом.
В лабораторных условиях были исследованы следующие свойства заявляемого кислоторастворимого тампонажного состава:
- плотность;
- растекаемость;
- сроки загустевания состава;
- сроки схватывания тампонажного состава;
а также исследовали следующие свойства цементного камня, полученного из указанного состава:
- предел прочности при изгибе;
- предел прочности при сжатии;
- растворимость цементного камня.
В качестве агрессивной кислотной среды, в которой испытывалась растворимость цементного камня, использовали 10%-ный водный раствор соляной кислоты.
Данные о компонентном содержании исследованных тампонажных составов приведены в таблице 1; данные об их свойствах - в таблице 2.
Таблица 1 | |||||||
Данные о компонентном содержании тампонажных составов | |||||||
№ п/п | Компоненты тампонажного состава, мас.% | ||||||
Цемент ПЦТ IG-СС-1 | ГГРЦ | Пыль цементная | Алюмосиликатные микросферы | Пластификатор | Вода | ||
1 | 17,62 | 17,6 | 8,81 | 14,68 | 0,09 | 41,29 | |
2 | 23,1 | 6,1 | 12,5 | 20,6 | 0,13 | 37,47 | |
3 | 30,0 | 3,33 | 3,33 | 30,0 | 0,06 | 33,28 | |
4 | 33,5 | 6,7 | 20,1 | 6,7 | 0,13 | 32,87 | |
Известные тампонажные составы | |||||||
5 | клинкер цемента 26,1 | гипс 2,6 | пыль цементная 6,53 | трепел 18,27 | ПОХА 0,68 | вода 45,82 | |
6 | 26,4 | - | 13,2 | зола-унос 13,2 | NaCl 6,1 | 41,1 | |
Примечание: 1. В качестве пластификатора были использованы в опыте 2 - ЦЕМПЛАСТ МФ, в остальных - Melflux. |
Данные, приведенные в таблицах 1 и 2, подтверждают, что заявляемый кислоторастворимый тампонажный состав отвечает требуемому качеству как состава, так и цементного камня, полученного из него. Предлагаемый состав имеет следующие преимущества перед известными:
- полная растворимость цементного камня в течение 2-3 часов;
- высокая прочность цементного камня, позволяющая производить зарезку новых стволов с опорного кислоторастворимого цементного моста.
Благодаря указанным свойствам, при использовании предлагаемого тампонажного состава в промысловых условиях будет обеспечиваться:
- изоляция продуктивных пластов в период строительства скважин и в период их капитального ремонта;
- защита от разрушения карбонатосодержащего коллектора;
- целостность цементного камня в период проведения работ при зарезке боковых стволов в процессе строительства многозабойных скважин;
- 100% удаление остатков цементного моста из скважины.
Таблица 2 | ||||||||
Данные о свойствах предлагаемого и известных тампонажных растворов и тампонажного камня | ||||||||
Номер опыта из табл.1 | Плотность, г/см3 | Растекаемость, мм | Загустевание, до 30 Bc | Сроки схватывания, ч-мин | Предел прочности при изгибе, МПа | Предел прочности при сжатии, МПа | Растворимость, % | |
начало | конец | |||||||
1 | 1,33 | 190 | 1-10 | 1-55 | 4-30 | 1,4 | 2,8 | 95 |
2 | 1,26 | 235 | 2-10 | 6-15 | 7-30 | 1,5 | 4,1 | 100 |
3 | 1,15 | 210 | 3-30 | 7-50 | 9-20 | 0,9 | 1,5 | 100 |
4 | 1,23 | 240 | 3-45 | 6-30 | 7-50 | 1,6 | 4,4 | 100 |
5 | 1,3 | 240 | 3-50 | 8-20 | 9-40 | 0,6 | 0,8 | 85 |
6 | 1,6 | 190 | 5-40 | 9-10 | 10-50 | 0,7 | 1,1 | 90 |
Claims (1)
- Кислоторастворимый тампонажный состав, включающий тампонажный портландцемент, цементную пыль с электрофильтров цементных заводов, добавку алюмосиликатного состава и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гипсоглиноземистый расширяющийся цемент и суперпластификатор ЦЕМПЛАСТ МФ или Melflux, а в качестве добавки алюмосиликатного состава - алюмосиликатные микросферы, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
тампонажный портландцемент 17,6-33,5 гипсоглиноземистый расширяющийся цемент 3,3-17,6 указанная цементная пыль 3,3-20,1 указанный суперпластификатор 0,06-0,13 алюмосиликатные микросферы 6,7-30,0 вода 32,8-41,3
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010150031/03A RU2452757C1 (ru) | 2010-12-06 | 2010-12-06 | Кислоторастворимый тампонажный состав |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010150031/03A RU2452757C1 (ru) | 2010-12-06 | 2010-12-06 | Кислоторастворимый тампонажный состав |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2452757C1 true RU2452757C1 (ru) | 2012-06-10 |
Family
ID=46680003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010150031/03A RU2452757C1 (ru) | 2010-12-06 | 2010-12-06 | Кислоторастворимый тампонажный состав |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2452757C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2519144C1 (ru) * | 2013-03-12 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ приготовления состава для получения кислоторастворимого тампонажного камня |
RU2575489C1 (ru) * | 2014-12-31 | 2016-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Кислоторастворимый облегченный тампонажный материал для ликвидации поглощений в продуктивных пластах |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4730674A (en) * | 1986-12-22 | 1988-03-15 | Marathon Oil Company | Plugging a tubing/casing annulus in a wellbore with a polymer gel |
SU1640372A1 (ru) * | 1988-08-26 | 1991-04-07 | Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Освоению Месторождений Нефти И Газа | Состав дл цементировани прифильтровой зоны скважины |
RU2026959C1 (ru) * | 1992-08-19 | 1995-01-20 | Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов | Тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых скважин |
RU2247825C1 (ru) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Способ изоляции водопритока в горизонтальном стволе добывающей скважины |
WO2007028951A1 (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of using settable compositions comprising cement kiln dust |
-
2010
- 2010-12-06 RU RU2010150031/03A patent/RU2452757C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4730674A (en) * | 1986-12-22 | 1988-03-15 | Marathon Oil Company | Plugging a tubing/casing annulus in a wellbore with a polymer gel |
SU1640372A1 (ru) * | 1988-08-26 | 1991-04-07 | Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Освоению Месторождений Нефти И Газа | Состав дл цементировани прифильтровой зоны скважины |
RU2026959C1 (ru) * | 1992-08-19 | 1995-01-20 | Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов | Тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых скважин |
RU2247825C1 (ru) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Способ изоляции водопритока в горизонтальном стволе добывающей скважины |
WO2007028951A1 (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of using settable compositions comprising cement kiln dust |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2519144C1 (ru) * | 2013-03-12 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ приготовления состава для получения кислоторастворимого тампонажного камня |
RU2575489C1 (ru) * | 2014-12-31 | 2016-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Кислоторастворимый облегченный тампонажный материал для ликвидации поглощений в продуктивных пластах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2993942B2 (ja) | 軽量の高温井戸用セメント組成物及びセメンチング方法 | |
Thokchom et al. | Performance of fly ash based geopolymer mortars in sulphate solution | |
Mo et al. | Effectiveness of using CO2 pressure to enhance the carbonation of Portland cement-fly ash-MgO mortars | |
US20040206501A1 (en) | Cement compositions with improved mechanical properties and methods of cementing in a subterranean formation | |
KR102087707B1 (ko) | 수산화칼슘 수용액과 친환경 탄산나노버블수 및 보수용 모르타르 조성물을 이용한 자기치유에 의한 콘크리트 구조물 단면의 보수 보강 공법 | |
JP2019085304A (ja) | 無収縮グラウト組成物、及び無収縮グラウト材 | |
CN112897940B (zh) | 一种湿拌砂浆及其制备方法 | |
JP6075933B2 (ja) | 海水練りコンクリート及びコンクリート構造物 | |
EP3294684A1 (en) | Concrete composition with very low shrinkage | |
KR100403831B1 (ko) | 콘크리트 균열방지용 수축저감제와 이를 이용한 콘크리트조성물 | |
RU2542028C1 (ru) | Магнезиальный тампонажный материал и способ его получения | |
RU2452757C1 (ru) | Кислоторастворимый тампонажный состав | |
JP2018123026A (ja) | 自己平滑性モルタル | |
JP4976803B2 (ja) | グラウト組成物およびそれを用いたグラウト材料 | |
RU2530805C1 (ru) | Тампонажный материал | |
JP6764702B2 (ja) | 水硬性組成物 | |
JP6809761B2 (ja) | セメント組成物及びその製造方法 | |
RU2477740C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
RU2301823C2 (ru) | Расширяющийся тампонажный материал | |
JP7447264B2 (ja) | 水硬性組成物、水硬性組成物混合材料および硬化体 | |
RU2320602C2 (ru) | Добавка для бетонов и строительных растворов лп-1 и способ ее приготовления | |
JP6967819B2 (ja) | 速硬性グラウト組成物 | |
RU2788912C1 (ru) | Способ изготовления смеси для легкого бетона, устойчивого к щелочной коррозии | |
RU2707837C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
RU2728023C1 (ru) | Противоморозная добавка для бетонной смеси |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |