RU2536725C1 - Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами - Google Patents
Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536725C1 RU2536725C1 RU2013124250/03A RU2013124250A RU2536725C1 RU 2536725 C1 RU2536725 C1 RU 2536725C1 RU 2013124250/03 A RU2013124250/03 A RU 2013124250/03A RU 2013124250 A RU2013124250 A RU 2013124250A RU 2536725 C1 RU2536725 C1 RU 2536725C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- expanding
- cement
- water
- grouting
- additive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к тампонажным растворам для цементирования обсадных колонн, а также хвостовиков дополнительных стволов нефтяных и газовых скважин. Расширяющийся тампонажный раствор содержит жидкость затворения - воду и основу, состоящую из портландцемента тампонажного, гидрооксиэтилцеллюлозы, пластификатора поликарбоксилата, полигликоля ПЛАСТЭК ПГ-07, хлорида кальция, алюмосиликатной пуццолановой добавки метакаолина, диабазовой муки и расширяющей добавки - продукта совместного помола отхода доменного шлака и негашеной извести ДРС-НУ среднего химического состава, мас.%: CaO+MgO - 72-91; SiO2 - 7-23; Аl2О3 - 0-4; Fe2О3 - 0-2,5; прочие примеси - 0-4,5 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: портландцемента тампонажного - 93,70-93,85; гидроксиэтилцеллюлозы - 0,15-0,23; пластификатора поликарбоксилата - 0,8-0,12; полигликоля ПЛАСТЭК ПГ-07 - 0,02-0,06; расширяющей добавки ДРС-НУ - 3,95-4,0; метакаолина - 0,45-0,54; диабазовой муки - 1,05-1,26; хлорида кальция - 0,45-1,0. Содержание воды в растворе обеспечивает водосмесевое соотношение с основой 0,45-0,55. Техническим результатом является повышение прочностных характеристик цементного камня, получаемого из предлагаемого тампонажного раствора. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к тампонажным растворам для цементирования обсадных колонн, а также хвостовиков дополнительных стволов нефтяных и газовых скважин.
Известны расширяющиеся тампонажные растворы (материалы) из расширяющихся цементов, а также тампонажные растворы, содержащие портландцемент тампонажный и порошок магнезитовый каустический [Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, с. 161-162. Каримов Н.Х., Данюшевский B.C., Рахимбаев Ш.М. Разработка рецептур и применение расширяющихся тампонажных цементов. Обз. информ. Сер. "Бурение". М.: ВНИИОЭНГ, 1980, с. 23].
Недостатками известных составов являются незначительное расширение тампонажного раствора и камня и низкая прочность контакта тампонажного камня с металлом обсадных труб и горными породами.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами, содержащий жидкость затворения - воду, и основу, состоящую из портландцемента тампонажного, понизителя показателя фильтрации - гидроксиэтилцеллюлозы, пластификатора - поликарбоксилата, пеногасителя, расширяющей добавки, ускорителя времени загустевания и сроков схватывания - хлорида кальция. Основа дополнительно содержит алюмосиликатную пуццолановую добавку метакаолин, а в качестве расширяющей добавки - продукт совместного помола отхода доменного шлака и негашеной извести ДРС-НУ среднего химического состава, мас.%: CaO+MgO - 72-91; SiO2 - 7-23; Al2O3 - 0-4; Fe2O3 - 0-2,5; прочие примеси - 0-4,5; в качестве пеногасителя основа содержит полигликоль ПЛАСТЭК ПГ-07, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
портландцемент | 91,8-94,2 |
указанный понизитель фильтрации | 0,15-0,3 |
указанный пластификатор | 0,2-0,3 |
указанная расширяющая добавка | 3,0-5,0 |
указанный пеногаситель | 0,01-0,03 |
метакаолин | 0,5-2,0 |
хлорид кальция | 0,5-2,5 |
а содержание воды в растворе обеспечивает водосмесевое соотношение с основой 0,48-0,64 (патент РФ №2452758 от 10.06.2012 г.). Данный раствор принят в качестве прототипа.
Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, - жидкость затворения - вода; основа, состоящая из портландцемента тампонажного, гидроксиэтилцеллюлозы, пластификатора поликарбоксилата, полигликоля ПЛАСТЭК ПГ-07, хлорида кальция, алюмосиликатной пуццолановой добавки метакаолина и расширяющей добавки - продукта совместного помола отхода доменного шлака и негашеной извести ДРС-НУ среднего химического состава, мас.%: CaO+MgO - 72-91; SiO2 - 7-23; Al2O3 - 0-4; Fe2O3 - 0-2,5; прочие примеси - 0-4,5.
Недостатками известного тампонажного раствора являются низкие прочностные показатели и недостаточное линейное расширение у формирующегося цементного камня, что может привести к неплотному контакту цементного камня с горными породами и обсадной колонной.
Задачей изобретения является повышение прочностных характеристик цементного камня, получаемого из предлагаемого тампонажного раствора.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном расширяющемся тампонажном растворе с регулируемыми технологическими свойствами, содержащем жидкость затворения - воду и основу, состоящую из портландцемента тампонажного, гидроксиэтилцеллюлозы, пластификатора поликарбоксилата, полигликоля ПЛАСТЭК ПГ-07, хлорида кальция, алюмосиликатной пуццолановой добавки метакаолина, расширяющей добавки - продукта совместного помола отхода доменного шлака и негашеной извести ДРС-НУ среднего химического состава, мас.%:
CaO+MgO | 72-91 |
SiO2 | 7-23 |
Al2O3 | 0-4 |
Fe2O3 | 0-2,5 |
прочие примеси | 0-4,5, |
согласно изобретению основа дополнительно содержит диабазовую муку при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Портландцемент тампонажный | 93,7-93,85 |
Гидрооксиэтилцеллюлоза | 0,15-0,23 |
Пластификатор поликарбоксилат | 0,08-0,12 |
Полигликоль ПЛАСТЭК ПГ-07 | 0,02-0,06 |
Расширяющая добавка ДРС-НУ | 3,95-4,0 |
Метакаолин | 0,45-0,54 |
Диабазовая мука | 1,05-1,26 |
Хлорид кальция | 0,45-1,0 |
а содержание воды в растворе обеспечивает водосмесевое соотношение с основой 0,45-0,55.
Отличительные признаки заявляемого раствора от раствора по прототипу - основа дополнительно содержит диабазовую муку; а также иное количественное соотношение используемых ингредиентов мас.%: портландцемента тампонажного - 93,7-93,85; гидроксиэтилцеллюлозы - 0,15-0,23; пластификатора поликарбоксилата - 0,8-0,12; полигликоля ПЛАСТЭК ПГ-07 - 0,02-0,06; расширяющей добавки ДРС-НУ - 3,95-4,0; метакаолина - 0,45-0,54; диабазовой муки - 1,05-1,26; хлорида кальция - 0,45-1,0; содержание воды в растворе обеспечивает водосмесевое соотношение с основой 0,45-0,55.
Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет определенного подбора ингредиентов (качественного и количественного) в заявляемом расширяющемся тампонажном растворе.
Благодаря введению в тампонажный материал понизителя показателя фильтрации гидроксиэтилцеллюлозы обеспечиваются пониженные показатели фильтрации, исключаются седиментационные процессы, в результате чего отсутствует водоотделение у получаемых тампонажных растворов.
В качестве расширяющей добавки предлагается использовать продукт совместного помола доменного шлака и негашеной извести марки ДРС-НУ по ТУ 5744-002-44821376-2010 со средним химическим составом, мас.%: CaO+MgO - 72-91; SiO2 - 7-23; Al2O3 - 0-4; Fe2O3 - 0-2,5; прочие примеси - 0-4,5. Таким образом, в тампонажном растворе будет происходить так называемое оксидное расширение за счет повышенной концентрации в растворе оксидов кальция и магния.
Ввод указанной расширяющей добавки в тампонажный раствор позволит повысить линейное расширение тампонажного камня до 3,2%.
Ввод в заявляемый тампонажный раствор пластификатора - поликарбоксилата позволяет повысить его подвижность, что приводит к более полному заполнению затрубного пространства тампонажным раствором при проведении цементировочных работ.
Ввод в заявляемый тампонажный раствор пеногасителя - полигликоля марки ПЛАСТЭК ПГ-07 обеспечивает снижение пенообразования и удаления из раствора, вовлеченного при затворении воздуха, что оказывает влияние на плотность тампонажного раствора, кроме того, обеспечивает формирование плотного, малопроницаемого цементного камня, формирующегося при твердении, и нормальную работу цементировочного оборудования.
В качестве реагента ускорителя времени загустевания и сроков схватывания используется хлористый кальций. Подобранные концентрации указанного реагента позволяют получить тампонажный раствор без оказания отрицательного влияния на прочностные характеристики формирующегося расширяющегося цементного камня.
Лабораторные исследования показали, что ввод в тампонажный раствор метакаолина и диабазовой муки - реагентов, повышающих раннюю прочность и адгезию цементного камня, позволяет получить цементный камень с высокими показателями адгезии с сопредельными средами, а также высокие прочностные показатели уже на ранней стадии твердения 1-2 суток. Ранняя прочность тампонажного камня возрастает на 15…20%.
Для получения предлагаемого тампонажного раствора в лабораторных условиях были использованы следующие вещества:
- портландцемент тампонажный марки ПЦТ IG-СС-1;
- гидроксиэтилцеллюлоза марки Natrosol HHR по ТУ 2231-001-21095737-05;
- пластификатор на основе поликарбоксилата ПЛАСТЭК С7/531 по ТУ 5745-001-54801883-2008 (изготовитель ООО «ТехНоосфера»);
- ускоритель времени загустевания и сроков схватывания хлорид кальция;
- полигликоль ПЛАСТЭК ПГ-07 по ТУ 5745-001-54801883-2008 (изготовитель ООО «ТехНоосфера»);
- метакаолин - аллюломосиликатная пуццолановая добавка марки МЕТАСЕМ 85С, характеризуется следующими показателями: порошок от кремового до бежевого цвета; удельная поверхность - 15 м2/г; пуццолановая активность - более 1000 мг Ca(OH)2/г; плотность - 2,5 г/л; насыпная плотность - 300÷400 г/л; - (по импорту, производство Индия);
- диабазовая мука по ТУ 5716-001-41257914-2009;
- расширяющая добавка на основе оксидов кальция и магния марки ДРС-НУ по ТУ 5744-002-44821376-2010 (изготовитель ООО «НИКОЙЛ») со средним химическим составом, мас.%: CaO+MgO - 72-91; SiO2 - 7-23; Al2O3 - 0-4; Fe2O3 - 0-2,5; прочие примеси - 0-4,5;
- вода техническая.
Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается следующим примером.
Пример.
Для получения заявляемого тампонажного раствора в лабораторных условиях брали 937,0 г портландцемента тампонажного; 1,7 г гидроксиэтилцеллюлозы; 4,5 г метакаолина; 10,5 г диабазовой муки; 40 г расширяющей добавки на основе оксидов кальция и магния; 0,3 г пеногасителя ПЛАСТЭК ПГ-07; 1,0 г пластификатора ПЛАСТЭК С7/531; 5 г хлорида кальция. В результате была получена основа тампонажного раствора со следующим содержанием ингредиентов, мас.%: портландцемент тампонажный 93,7; гидроксиэтилцеллюлоза марки НАТРОСОЛ HHR 0,17; метакаолин 0,45; диабазовая мука 1,05; расширяющая добавка ДРС-НУ 4,0; пеногасителя ПЛАСТЭК ПГ07 0,03; пластификатор ПЛАСТЭК С7/531 0,10; хлорид кальция 0,5.
Далее из указанной основы готовили тампонажный раствор путем затворения ее на технической воде при водосмесевом отношении 0,49, т.е. при этом брали 1000 г основы и затворяли ее в 490 г воды.
Тампонажные растворы с другим содержанием компонентов готовили аналогичным образом.
В преимущественном варианте приготовления предлагаемого тампонажного раствора ускоритель сроков схватывания - хлорид кальция, пластификатор ПЛАСТЭК С7/531 и пеногаситель ПЛАСТЭК ПГ07 рекомендуется предварительно растворять в жидкости затворения - воде.
В ходе лабораторных испытаний определяли по общеизвестным методикам следующие свойства заявляемого тампонажного раствора: плотность, растекаемость, показатель фильтрации, водоотделение; а также определяли следующие свойства цементного камня: линейное расширение; предел прочности при изгибе; усилие выталкивания образцов.
Данные об ингредиентном составе исследованных тампонажных растворов приведены в таблице 1. А данные о свойствах тампонажных растворов, затворенных по заявляемой рецептуре и по известной рецептуре, приведены в таблице 2.
Как видно из данных таблицы 2, предлагаемые тампонажные растворы характеризуются улучшенными значениями показателей основных технологических свойств по сравнению с прототипом:
- наличием большего расширения цементного камня;
- повышенной адгезией цементного камня с сопредельными средами;
- повышенной прочностью при изгибе.
Благодаря указанным свойствам, заявляемые тампонажные растворы позволят в промысловых условиях более полно вытеснять буровой раствор тампонажным, получить герметичную крепь обсадной колонны в стволе скважины за счет формирования прочного цементного камня, имеющего за счет расширения сплошной контакт как с обсадными трубами, так и с горными породами.
* Состав указанной расширяющей добавки, мас.%:
- в примере 1: CaO+MgO - 83,4; SiO2 - 12,3; Al2O3 - 1,5; Fe2O3 - 0,7; прочие примеси - 2,1,
- в примере 2: CaO+MgO - 82,8; SiO2 - 12,6; Al2O3 - 2,2; Fe2O3 - 0; прочие примеси - 2,4,
- в примере 3: CaO+MgO - 89,7; SiO2 - 7,9; Al2O3 - 0; Fe2O3 - 1,9; прочие примеси - 0,5.
Claims (1)
- Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами, содержащий жидкость затворения - воду и основу, состоящую из портландцемента тампонажного, гидрооксиэтилцеллюлозы, пластификатора поликарбоксилата, полигликоля ПЛАСТЭК ПГ-07, хлорида кальция, алюмосиликатной пуццолановой добавки метакаолина и расширяющей добавки - продукта совместного помола отхода доменного шлака и негашеной извести ДРС-НУ среднего химического состава, мас.%:
CaO+MgO 72-91 SiO2 7-23 Al2O3 0-4 Fe2O3 0-2,5 прочие примеси 0-4,5
отличающийся тем, что основа дополнительно содержит диабазовую муку при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Портландцемент тампонажный 93,7-93,85 Гидроксиэтилцеллюлоза 0,15-0,23 Пластификатор поликарбоксилат 0,08-0,12 Полигликоль ПЛАСТЭК ПГ-07 0,02-0,06 Расширяющая добавка ДРС-НУ 3,95-4,0 Метакаолин 0,45-0,54 Диабазовая мука 1,05-1,26 Хлорид кальция 0,45-1,0
а содержание воды в растворе обеспечивает водосмесевое соотношение с основой 0,45-0,55.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013124250/03A RU2536725C1 (ru) | 2013-05-27 | 2013-05-27 | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013124250/03A RU2536725C1 (ru) | 2013-05-27 | 2013-05-27 | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013124250A RU2013124250A (ru) | 2014-12-10 |
RU2536725C1 true RU2536725C1 (ru) | 2014-12-27 |
Family
ID=53287437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013124250/03A RU2536725C1 (ru) | 2013-05-27 | 2013-05-27 | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2536725C1 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115235309B (zh) * | 2022-06-24 | 2023-09-01 | 东北大学 | 一种炮孔堵塞用自膨胀填塞体及其制备与施工方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1987000828A1 (en) * | 1985-08-08 | 1987-02-12 | Aktieselskabet Aalborg Portland-Cement-Fabrik | A shaped article and a method for producing the article |
EP1078897B1 (en) * | 1999-08-26 | 2003-06-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Early enhanced strength cement composition |
RU2360940C1 (ru) * | 2007-11-09 | 2009-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" | Расширяющийся тампонажный материал |
EP1375819B1 (en) * | 2002-06-13 | 2009-07-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cementing subterranean zones |
RU2435746C2 (ru) * | 2009-12-01 | 2011-12-10 | Игорь Юрьевич Троянов | Бетонная смесь |
RU2452758C1 (ru) * | 2010-12-06 | 2012-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами |
RU2467968C1 (ru) * | 2011-03-14 | 2012-11-27 | Роман Ринатович Сахибгареев | Комплексная добавка для бетонов, строительных растворов и цементных композитов (варианты) и способ ее изготовления |
-
2013
- 2013-05-27 RU RU2013124250/03A patent/RU2536725C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1987000828A1 (en) * | 1985-08-08 | 1987-02-12 | Aktieselskabet Aalborg Portland-Cement-Fabrik | A shaped article and a method for producing the article |
EP1078897B1 (en) * | 1999-08-26 | 2003-06-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Early enhanced strength cement composition |
EP1375819B1 (en) * | 2002-06-13 | 2009-07-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cementing subterranean zones |
RU2360940C1 (ru) * | 2007-11-09 | 2009-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" | Расширяющийся тампонажный материал |
RU2435746C2 (ru) * | 2009-12-01 | 2011-12-10 | Игорь Юрьевич Троянов | Бетонная смесь |
RU2452758C1 (ru) * | 2010-12-06 | 2012-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами |
RU2467968C1 (ru) * | 2011-03-14 | 2012-11-27 | Роман Ринатович Сахибгареев | Комплексная добавка для бетонов, строительных растворов и цементных композитов (варианты) и способ ее изготовления |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013124250A (ru) | 2014-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101719832B1 (ko) | 팽창재 및 그 제조방법 | |
RU2452758C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами | |
CN107651921B (zh) | 超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下c35~c40混凝土配制方法 | |
CN103896527A (zh) | 轻质高强水泥基复合材料 | |
CN105295876B (zh) | 一种微膨胀油井水泥 | |
KR20080053912A (ko) | 철근이음매용 충전재 및 이를 이용한 철근이음매충전시공방법 | |
CN106946530A (zh) | 超缓凝混凝土 | |
CN100515974C (zh) | 三膨胀源混凝土抗裂剂 | |
JP7037879B2 (ja) | 二次製品用早強混和材および二次製品用早強コンクリート | |
JP4107825B2 (ja) | スラグ系注入材スラリー | |
CN113185216B (zh) | 高抗渗自密实混凝土及其制备方法 | |
RU2536725C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами | |
WO2019142775A1 (ja) | 高強度グラウト材組成物及びそれを用いた高強度グラウトモルタル | |
RU2535766C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный раствор для ограничения водопритока | |
JP4842211B2 (ja) | セメント添加材用焼成物、セメント添加材及びセメント組成物 | |
JP2017226571A (ja) | 空洞充填材料、及びそれを用いた空洞充填工法 | |
Plank et al. | CSH-PCE Nanofoils: A New Generation of Accelerators for Oil Well Cement | |
JP2003137618A (ja) | 無機混和材を含有する高炉スラグ微粉末、高炉セメント、および、それらの製造方法 | |
JP2001163651A (ja) | グラウト用セメント混和材及びセメント組成物 | |
CN111689702B (zh) | 一种早强型抗硫酸盐水泥 | |
CN115427370A (zh) | 水泥外掺剂、膨胀材料和水泥组合物 | |
JP4459379B2 (ja) | セメント混和材及びセメント組成物 | |
JP2005162949A (ja) | 注入材 | |
JP2006193393A (ja) | 高流動コンクリート | |
KR102412570B1 (ko) | 내산성 주입 모르타르 조성물 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |