RU2553807C1 - Gas-blocking plugging material for cementing horizontal wells with small annular gaps - Google Patents

Gas-blocking plugging material for cementing horizontal wells with small annular gaps Download PDF

Info

Publication number
RU2553807C1
RU2553807C1 RU2014110743/03A RU2014110743A RU2553807C1 RU 2553807 C1 RU2553807 C1 RU 2553807C1 RU 2014110743/03 A RU2014110743/03 A RU 2014110743/03A RU 2014110743 A RU2014110743 A RU 2014110743A RU 2553807 C1 RU2553807 C1 RU 2553807C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
water
microdispersed
mdcc
cementing
Prior art date
Application number
RU2014110743/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич ЯЦЕНКО
Александр Николаевич ПОЛЕТАЕВ
Сергей Евгеньевич Ильясов
Геннадий Владимирович Окромелидзе
Ольга Владимировна Гаршина
Ольга Александровна Чугаева
Иван Андреевич Кудимов
Павел Анатольевич Дудоров
Денис Анатольевич Уткин
Андрей Александрович Предеин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ"
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 "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ"
Priority to RU2014110743/03A priority Critical patent/RU2553807C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2553807C1 publication Critical patent/RU2553807C1/en

Links

Landscapes

  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

FIELD: mining.SUBSTANCE: plugging material comprises portland cement, microdispersed and expansion additives, fluid loss additive, the setting accelerator and water. The composition comprises the microdispersed and expansion additives as microdispersed cement complex MDCC consisting of: micro-cement or silica, or metakaolin and calcium hydrosulphoaluminate in a weight ratio of 2:1, respectively; the fluid loss additive - as water binding complex WBC consisting of a copolymer vinyl acetate and ethylene with vinyl acetate groups content of 18-20%, hydroxyethyl cellulose and modified organosilicon reagent in a weight ratio of 10:1:0.5, respectively; and the composition comprises the setting accelerator as calcium chloride or sodium chloride, in the following ratio of components, parts by weight: portland cement: 75-95; MDCC 5-25; WBC 2.0-3.5; the said setting accelerator 0.1-3.0; water 47-60.EFFECT: increase in adhesion, strength characteristics, reduction of filtrate return and dynamic shear stress, improvement of indices of water and gas-blocking properties of the plugging material and formed cement stone.2 tbl

Description

Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к тампонажным материалам для цементирования хвостовиков в горизонтальных нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах, а также скважинах с малыми кольцевыми зазорами, осложненных большим газовым фактором или аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) при забойных температурах от 20 до 100°C.The invention relates to the field of well construction, in particular to cementing materials for cementing liners in horizontal oil, gas and gas condensate wells, as well as wells with small annular gaps complicated by a large gas factor or abnormally high reservoir pressures (BHP) at bottomhole temperatures from 20 to 100 ° C.

Из уровня техники известен тампонажный раствор, содержащий: портландцемент тампонажный, гидроксиэтилцеллюлозу, пластификатор, пеногаситель, латексный повторно диспергируемый порошок (патент РФ №2297437). Недостатками этого раствора являются низкие значения прочности тампонажного камня и недостаточная его адгезия при сцеплении с металлической поверхностью, что может повлиять на герметичность заколонного пространства. Отсутствие расширяющих свойств, способных компенсировать вышеуказанные недостатки, также может привести к отсутствию контакта цементного камня, особенно в горизонтальных участках ствола скважины.A grouting solution is known from the prior art, comprising: grouting Portland cement, hydroxyethyl cellulose, plasticizer, antifoam, latex re-dispersible powder (RF patent No. 2297437). The disadvantages of this solution are the low strength values of the cement stone and its insufficient adhesion when adhering to a metal surface, which can affect the tightness of the annular space. The lack of expanding properties that can compensate for the above disadvantages can also lead to the absence of contact of cement stone, especially in horizontal sections of the wellbore.

Также известен расширяющийся тампонажный состав, содержащий: портландцемент, расширяющую добавку, ускоритель сроков схватывания, понизитель водоотдачи, суперпластификатор, пеногаситель марки ПОЛИЦЕМ ДФ, воду (патент РФ №2360940). При цементировании скважин в условиях малых зазоров (11-16 мм) недостатками данного состава являются высокие реологические параметры (пластическая вязкость и динамическое напряжение сдвига), влияющие на прокачиваемость цемента, полноту замещения бурового раствора тампонажным, и потери давления при цементировании за счет дополнительных гидравлических сопротивлений, приводящих к вероятности гидроразрыва пластов с поглощением раствора и недоподъему его до проектной высоты.An expanding grouting composition is also known, comprising: Portland cement, an expanding additive, an accelerator of setting time, a fluid loss reducer, a superplasticizer, an antifoam of the POLITSEM DF brand, water (RF patent No. 2360940). When cementing wells in conditions of small gaps (11-16 mm), the drawbacks of this composition are high rheological parameters (plastic viscosity and dynamic shear stress) that affect the pumpability of the cement, the completeness of the replacement of the drilling fluid with cementing, and pressure loss during cementing due to additional hydraulic resistances , leading to the likelihood of hydraulic fracturing with the absorption of the solution and its under-rise to the design height.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является тампонажный раствор, содержащий: портландцемент тампонажный, структурообразователи - микрокремнезем МК-85 и водный раствор хлорида кальция, понизитель водоотдачи - натросол 250 EXR, пластификатор - окзил-см (патент РФ №2471846).Closest to the proposed invention is a grouting mortar containing: Portland cement grouting, structure formers - silica fume MK-85 and an aqueous solution of calcium chloride, water loss reducer - natrosol 250 EXR, plasticizer - oxyl-cm (RF patent No. 2471846).

При пониженных значениях пластической вязкости недостатком указанного известного раствора являются высокие показатели динамического напряжения сдвига. Гидравлические расчеты показывают, что изменение максимального давления подачи зависит, в основном, от показателей динамического напряжения сдвига, влияющих на гидродинамические потери давления при цементировании скважины, в результате повышения которых может создаваться дополнительная репрессия на пласт. Кроме того, во время длительной эксплуатации скважины низкая прочность на изгиб (менее 2,7 МПа), свидетельствующая о хрупкости цементного камня, может негативно сказаться на герметичности заколонного пространства.At low values of plastic viscosity, the disadvantage of this known solution is the high dynamic shear stress. Hydraulic calculations show that the change in maximum supply pressure depends mainly on the dynamic shear stress indicators affecting the hydrodynamic pressure loss during well cementing, which can result in additional repression to the formation. In addition, during long-term operation of the well, low bending strength (less than 2.7 MPa), indicating the fragility of cement stone, can adversely affect the tightness of the annulus.

Кроме того, использование указанного известного растора при цементировании скважин с высоким газовым фактором может привести к заколонным перетокам, т.к. газоблокирующие свойства подтверждаются только низкой проницаемостью цементного камня и его сцеплением. Возможность предупреждения вероятности прорыва флюидов через известный цементный раствор во время твердения не доказана.In addition, the use of the specified well-known pattern in cementing wells with a high gas factor can lead to annular flows, because gas blocking properties are confirmed only by the low permeability of cement stone and its adhesion. The possibility of preventing the possibility of fluid breakthrough through a known cement mortar during hardening has not been proven.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик тампонажного материала за счет повышения адгезионных, прочностных показателей, снижении фильтратоотдачи и динамического напряжения сдвига, а также улучшении показателей водо- и газоблокирующих свойств тампонажного материала и сформированного цементного камня при забойных температурах от 20 до 100°C.The technical result achieved by the present invention is to improve the operational characteristics of the grouting material by increasing the adhesive, strength characteristics, lowering the filtrate recovery and dynamic shear stress, as well as improving the water and gas blocking properties of the grouting material and formed cement stone at bottomhole temperatures from 20 to 100 ° C.

Указанный технический результат достигается предлагаемым газоблокирующим тампонажным материалом для цементирования горизонтальных скважин с малыми кольцевыми зазорами, включающим портландцемент, микродисперсную и расширяющую добавки, понизитель фильтрации, ускоритель сроков схватывания и воду, при этом новым является то, что в качестве микродисперсных и расширяющих добавок материал содержит микродисперсный цементный комплекс МДЦК, состоящий из: микроцемента, или микрокремнезема, или метакаолина и гидросульфоалюмината кальция в массовом соотношении 2:1 соответственно; в качестве понизителя фильтрации - водосвязывающий комплекс ВКЦ, состоящий из сополимера винилацетата и этилена с содержанием винилацетатных групп 18-20%, оксиэтилцеллюлозы и модифицированного кремнеорганического реагента, взятых в массовом соотношении 10:1:0,5 соответственно; а в качестве ускорителя сроков схватывания состав содержит хлорид кальция или хлорид натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:The specified technical result is achieved by the proposed gas-blocking cementing material for cementing horizontal wells with small annular gaps, including Portland cement, microdispersed and expanding additives, a filter reducing agent, an accelerator of setting time and water, while the new one is that the material contains microdispersed and expanding additives MDCC cement complex, consisting of: microcement, or silica fume, or metakaolin and calcium hydrosulfoaluminate in m weight ratio 2: 1, respectively; as a filtration reducer, a water-binding complex of VCC, consisting of a copolymer of vinyl acetate and ethylene with a content of vinyl acetate groups of 18-20%, hydroxyethyl cellulose and a modified organosilicon reagent, taken in a mass ratio of 10: 1: 0.5, respectively; and as an accelerator of setting time, the composition contains calcium chloride or sodium chloride, in the following ratio of components, parts by weight:

портландцементPortland cement 75-9575-95 МДЦКMDCC 5-255-25 ВКЦVCC 2,0-3,52.0-3.5 указанный ускоритель схватыванияspecified setting accelerator 0,1-3,00.1-3.0 водаwater 47-6047-60

Поставленный технический результат достигается за счет следующего. Благодаря тому, что в качестве микродисперсных добавок предлагаемый состав содержит микродисперсный цементный комплекс (МДЦК), состоящий из микроцемента, или микрокремнезема, или метакаолина и расширяющей добавки - гидросульфоалюмината кальция, обеспечивается значительное улучшение его эксплуатационных свойств. МДЦК содержит микродисперсные материалы отечественного или импортного производства: в качестве микроцемента цементную пыль, полученную при производстве цемента, или тонкомолотый цемент; в качестве микрокремнезема - ультрадисперсный материал, получаемый в процессе газоочистки технологических печей при производстве кремнийсодержащих сплавов; метакаолин представляет собой продукт, который образуется при термической обработке каолина. Указанные компоненты используются в промышленном строительстве для упрочнения бетонных конструкций (тоннелей, мостов, фундаментов), где возникают большие перепады нагрузок при эксплуатации. Также они используются в капитальном ремонте скважин при ликвидации негерметичности обсадных труб, резьб, цементного камня. Гидросульфоалюминат кальция является расширяющей добавкой, которая получается путем смешения растворов сернокислого алюминия, гидроокиси кальция и сернокислого кальция при определенном соотношении с последующей выдержкой при периодическом перемешивании и отделением фильтрацией осадившегося кристаллического осадка. При использовании гидросульфоалюмината кальция уплотняется структура благодаря образованию эттрингита, сокращается усадка при высыхании и индуцируется сжимающее напряжение в бетонных конструкциях из-за сдерживающего расширения.The technical result is achieved due to the following. Due to the fact that, as microdispersed additives, the proposed composition contains a microdispersed cement complex (MDCC), consisting of microcement, or microsilica, or metakaolin and an expanding additive - calcium hydrosulfoaluminate, provides a significant improvement in its operational properties. MDCC contains microdispersed materials of domestic or imported production: as microcement, cement dust obtained in the manufacture of cement, or finely ground cement; as silica fume - ultrafine material obtained in the process of gas purification of technological furnaces in the production of silicon-containing alloys; metakaolin is a product that is formed by heat treatment of kaolin. These components are used in industrial construction for hardening concrete structures (tunnels, bridges, foundations), where large differences in load occur during operation. They are also used in the overhaul of wells when eliminating leaks in casing pipes, threads, and cement stone. Calcium hydrosulfoaluminate is an expanding additive, which is obtained by mixing solutions of aluminum sulfate, calcium hydroxide and calcium sulfate in a certain ratio, followed by exposure to periodic stirring and filtering precipitated crystalline precipitate. When using calcium hydrosulfoaluminate, the structure is compacted due to the formation of ettringite, shrinkage during drying is reduced, and compressive stress is induced in concrete structures due to restraining expansion.

При использовании микродисперсных добавок в предлагаемом тампонажном материале, совместно с другими компонентами, особенно, гидросульфоалюминатом кальция, отмечается синергетический эффект, проявляющийся в ускорении набора прочности, увеличении прочностных характеристик, а также в снижении проницаемости и расширении цементного камня, что особенно важно в условиях горизонтальных участков с малыми кольцевыми зазорами при небольшой толщине цементного кольца (11-16 мм).When using microdispersed additives in the proposed grouting material, together with other components, especially calcium hydrosulfoaluminate, a synergistic effect is observed, which manifests itself in accelerating the set of strength, increasing strength characteristics, as well as in reducing permeability and expansion of cement stone, which is especially important in horizontal sections with small annular gaps with a small thickness of the cement ring (11-16 mm).

Оксиэтилцеллюлоза в указанных концентрациях значительно снижает показатели фильтрации. Реологические показатели при этом имеют оптимальные значения. Но, как оказалось, при введении сополимера винилацетата и этилена, являющегося продуктом сополимеризации винилацитета и этилена с содержанием винилацетатных групп 18-20%, совместно с оксиэтилцеллюлозой проявился синергетический эффект, при котором фильтратоотдача цементного раствора дополнительно снижается, практически не оказывая влияния на реологию. Кроме того, благодаря совместному влиянию данных полимеров, улучшились водо- и газоблокирующие свойства тампонажного материала.Oxyethyl cellulose at the indicated concentrations significantly reduces filtration rates. Rheological indicators in this case have optimal values. But, as it turned out, with the introduction of a copolymer of vinyl acetate and ethylene, which is a product of the copolymerization of vinyl acetate and ethylene with a content of vinyl acetate groups of 18-20%, together with hydroxyethyl cellulose, a synergistic effect was manifested, in which the filtrate yield of the cement solution was further reduced, practically without affecting the rheology. In addition, due to the combined influence of these polymers, the water and gas blocking properties of the grouting material have improved.

Технической задачей предлагаемого изобретения является возможность качественного крепления обсадных колонн в условиях малых кольцевых зазоров при забойных температурах от +20 до +100°C за счет низких реологических и фильтрационных показателей, а также высоких упругопластичных и тиксотропных свойств тампонажного материала, высокой прочности, низкой проницаемости и безусадочности цементного камня, способствующих наиболее полному замещению бурового раствора тампонажным, снижению гидравлических сопротивлений при цементировании, предотвращению вероятности проникновения газа или воды в начальный период гидратационного твердения за счет формирования неразмываемой и флюидонепроницаемой структуры за короткий период времени, что позволяет использовать заявляемый материал также в скважинах с аномально высоким пластовым давлением или с высоким газовым фактором.The technical task of the invention is the possibility of high-quality fastening of casing strings in conditions of small annular gaps at bottomhole temperatures from +20 to + 100 ° C due to low rheological and filtration indices, as well as high elastoplastic and thixotropic properties of the grouting material, high strength, low permeability and non-shrinkage of cement stone, contributing to the most complete replacement of the drilling fluid with cement, reducing hydraulic resistance during cementing, prevent rotation of the probability of penetration of gas or water in the initial period of hydration hardening due to the formation of indelible and fluidproof structures in a short period of time, which allows the use of the inventive material also in wells with abnormally high reservoir pressure or with a high gas factor.

Таким образом, поставленный технический результат достигается за счет синергетического эффекта компонентов и их количественного соотношения, входящих в рецептуру заявляемого тампонажного материала.Thus, the technical result is achieved due to the synergistic effect of the components and their quantitative ratio included in the formulation of the inventive cementing material.

Для получения предлагаемого тампонажного состава в лабораторных условиях были использованы следующие вещества:To obtain the proposed grouting composition in laboratory conditions, the following substances were used:

- тампонажный портландцемент марки ПЦТ 1G-CC-1, ГОСТ 1581-96;- grouting portland cement of the PTsT 1G-CC-1 brand, GOST 1581-96;

- МДЦК - ТУ 5738-030-38892610-2012;- MDCC - TU 5738-030-38892610-2012;

- ВКЦ - ТУ 2231-031-38892610-2012;- VCC - TU 2231-031-38892610-2012;

- NaCl/CaCl2 - ГОСТ 4233-77/ТУ 2123-020-53501222-2001;- NaCl / CaCl 2 - GOST 4233-77 / TU 2123-020-53501222-2001;

- вода техническая.- technical water.

ПримерExample

Для приготовления предлагаемого тампонажного материала в лабораторных условиях при температуре 20±2°C брали 580 г технической воды, добавляли 19 г ускорителя - хлорида кальция, и перемешивали до полного растворения, параллельно готовили сухую смесь: из 950 г портландцемента марки ПЦТ IG-CC-1+95 г МДЦК + 28,0 г ВКЦ. Далее вручную производили перемешивание сухой смеси и водного раствора с ускорителем до однородной консистенции. Затем раствор устанавливали на мешалку для перемешивания при 1500 об/мин на 3 минуты, после чего замеряли плотность и растекаемость, далее перемешивали уже при 300 об/мин в течение 1 часа. После 1 часа перемешивания замерялись все заявленные параметры. В результате был получен тампонажный материал со следующим содержанием компонентов, мас.ч.: портландцемент ПЦТ IG-CC-1 - 95; МДЦК - 9,5; ВКЦ - 2,8; хлорид кальция - 1,9; вода - 58.To prepare the proposed grouting material in laboratory conditions at a temperature of 20 ± 2 ° C, 580 g of technical water was taken, 19 g of an accelerator — calcium chloride — were added, and mixed until completely dissolved, a dry mixture was prepared in parallel: from 950 g of Portland cement grade ПЦТ IG-CC- 1 + 95 g of MDCC + 28.0 g of VCC. Then, manually mixing the dry mixture and the aqueous solution with the accelerator to a homogeneous consistency. Then the solution was installed on a stirrer for stirring at 1500 rpm for 3 minutes, after which the density and spreadability were measured, then it was mixed already at 300 rpm for 1 hour. After 1 hour of stirring, all declared parameters were measured. The result was a grouting material with the following content of components, parts by weight: portland cement PCT IG-CC-1 - 95; MDCC - 9.5; VCC - 2.8; calcium chloride - 1.9; water - 58.

Тампонажные материалы с другим содержанием компонентов готовили аналогичным образом.Grouting materials with different component contents were prepared in a similar way.

В промысловых условиях также готовится отдельно жидкость затворения (вода+ускоритель схватывания) в специальном мернике или в бункерах цементировочных агрегатов и отдельно сухая смесь (цемент+МДЦК+ВКЦ) в бункерах смесителей (СМН-20) или в специальных цементовозах (ТЦ-12, ТЦ-21, ТЦ-25). Перед затворением цемента температура жидкости затворения обязательно должна быть не ниже 20±2°C. Для более равномерного смешения химических добавок с цементом необходимо дополнительное перетаривание сухой смеси. Для стабилизации свойств и достижения оптимальных параметров тампонажного материала перед закачкой в скважину необходимо его перемешивание на поверхности в течение 30-40 мин.Separate mixing liquid (water + setting accelerator) in a special measuring device or in hoppers of cementing units and separately dry mix (cement + MDCC + WCC) in mixers hoppers (СМН-20) or in special cement carriers (ТЦ-12, TC-21, TC-25). Before mixing cement, the temperature of the mixing fluid must be at least 20 ± 2 ° C. For a more uniform mixing of chemical additives with cement, additional re-mixing of the dry mixture is necessary. To stabilize the properties and achieve optimal parameters of the grouting material, before its injection into the well, it is necessary to mix it on the surface for 30-40 minutes.

В ходе лабораторных испытаний определяли по ГОСТ 26798.2-96, ISO 10426-1(2) и М-ИСМ-03-ОТСС-11-2009 следующие свойства тампонажного материала и цементного камня:In the course of laboratory tests, the following properties of grouting material and cement stone were determined according to GOST 26798.2-96, ISO 10426-1 (2) and M-ISM-03-OTSS-11-2009:

- плотность, г/см3;- density, g / cm 3 ;

- фильтратоотдача за 30 мин при ΔР=0,7 МПа, мл;- filtrate recovery in 30 min at ΔР = 0.7 MPa, ml;

- водоотделение, мл;- water separation, ml;

- пластическая вязкость ПВ, мПа·с;- plastic viscosity of PV, MPa · s;

- динамическое напряжение сдвига ДНС, дПа;- dynamic shear stress of the CSN, dPa;

- статическое напряжение сдвига СНС 10 с/10 мин, дПа;- static shear stress of the SNA 10 s / 10 min, dPa;

- время загустевания до 30 Вс при ΔР=30,0 МПа, ч-мин;- thickening time up to 30 Vs at ΔР = 30.0 MPa, h-min;

- время формирования СНС от 100 до 500 lb/100ft, мин;- the time of the formation of the SNA from 100 to 500 lb / 100ft, min;

- сроки схватывания, ч-мин;- setting time, h-min;

- прочность цементного камня на изгиб/сжатие/сцепление через 2 сут хранения, МПа;- the strength of the cement stone in bending / compression / adhesion after 2 days of storage, MPa;

- проницаемость цементного камня, мД;- permeability of cement stone, MD;

- расширение/усадка цементного камня, %.- expansion / shrinkage of cement stone,%.

В таблице 1 приведены данные о содержании компонентов в исследованных предлагаемом и известном материалах.Table 1 shows data on the content of components in the investigated proposed and known materials.

В таблице 2 приведены данные о свойствах предлагаемого и известного материалов.Table 2 shows data on the properties of the proposed and known materials.

Данные, приведенные в таблицах 1 и 2, показывают, что предлагаемый тампонажный материал имеет следующие преимущества перед известным по прототипу:The data shown in tables 1 and 2 show that the proposed grouting material has the following advantages over the known prototype:

- снижено динамическое напряжение сдвига в 3 раза;- reduced dynamic shear stress 3 times;

- существенно увеличены прочностные характеристики тампонажного камня, а именно прочность на изгиб в 2,5 раза, на сжатие в 1,3 раза, на сцепление в 2 раза.- significantly increased the strength characteristics of the cement stone, namely the flexural strength of 2.5 times, the compression of 1.3 times, the adhesion of 2 times.

Указанные показатели тампонажного материала имеют большое значение при цементировании горизонтальных скважин и скважин с малыми кольцевыми зазорами (11-16 мм). Снижение ДНС в 3 раза уменьшает гидродинамические сопротивления в заколонном пространстве скважины при цементировании в среднем на 1,5-1,7 МПа при глубине скважины 2000 м (хвостовик 102 мм), а также вероятность возникновения ГРП (гидроразрыва пород). Увеличение прочностных характеристик позволит получить качественную герметизацию заколонного пространства, особенно в горизонтальных скважинах, где из-за эксцентричности колонны толщина цементного кольца неравномерна.The indicated parameters of the grouting material are of great importance when cementing horizontal wells and wells with small annular gaps (11-16 mm). Reducing the BPS by 3 times reduces the hydrodynamic resistance in the annulus of the well during cementing by an average of 1.5-1.7 MPa at a well depth of 2000 m (liner 102 mm), as well as the likelihood of hydraulic fracturing (hydraulic fracturing). An increase in strength characteristics will allow to obtain high-quality annulus sealing, especially in horizontal wells, where due to the eccentricity of the column, the thickness of the cement ring is uneven.

Также недостатком тампонажного материала по прототипу является то, что понизитель фильтрации и пластификатор предварительно размешиваются в жидкости затворения и только потом перемешиваются с цементом. При приготовлении материала в промышленных условиях для растворения вышеуказанных реагентов потребуется дополнительное время и подогрев воды, особенно в зимних условиях. В предлагаемом же тампонажном материале все добавки вводятся в сухом виде к цементу, в жидкость затворения вводится только быстрорастворимый ускоритель.Also a disadvantage of the grouting material of the prototype is that the filtration reducer and plasticizer are pre-mixed in the mixing fluid and only then mixed with cement. When preparing the material in an industrial environment, dissolving the above reagents will require additional time and water heating, especially in winter conditions. In the proposed grouting material, all additives are introduced in a dry form to the cement, only an instant accelerator is introduced into the mixing fluid.

Выбор количественного содержания компонентов обусловлен следующим.The choice of the quantitative content of the components is due to the following.

При содержании портландцемента ниже 75 мас.ч. наблюдается падение прочностных характеристик, а при содержании его выше 95 мас.ч. наблюдается увеличение реологических показателей. Выбранный предел концентрации МДЦК обусловлен тем, что при его содержании ниже 5 мас.ч. значительно снижается прочность на сцепление и проницаемость цементного камня, а при превышении 25 мас.ч. наблюдается резкий рост реологических показателей, при этом существенного увеличения прочностных показателей не наблюдается. Предел концентраций ВКЦ обусловлен тем, что при его содержании менее 2,0 мас.ч. водоотдача снижается незначительно, а выше 3,5 мас.ч. увеличиваются реологические показатели и сроки схватывания.When the content of Portland cement is below 75 parts by weight a drop in strength characteristics is observed, and when its content is above 95 parts by weight there is an increase in rheological indicators. The selected concentration limit of MDCC is due to the fact that when its content is below 5 parts by weight significantly reduced adhesion and permeability of cement stone, and when exceeded 25 wt.h. there is a sharp increase in rheological indicators, while a significant increase in strength indicators is not observed. The concentration limit of VCC is due to the fact that when its content is less than 2.0 wt.h. water loss is reduced slightly, and above 3.5 wt.h. rheological indicators and setting time increase.

Благодаря преимуществам предлагаемого состава будет обеспечено качественное крепление обсадных колонн в условиях малых кольцевых зазоров при забойных температурах от +20 до +100°C за счет низких реологических и фильтрационных показателей, а также высоких упругопластичных и тиксотропных свойств тампонажного материала, высокой прочности, низкой проницаемости и безусадочности цементного камня, способствующих наиболее полному замещению бурового раствора тампонажным, снижению гидравлических сопротивлений при цементировании, предотвращению вероятности проникновения газа или воды в начальный период гидратационного твердения за счет формирования неразмываемой и флюидонепроницаемой структуры за короткий период времени, что позволяет использовать заявляемый материал также в скважинах с аномально высоким пластовым давлением или с высоким газовым фактором.Due to the advantages of the proposed composition, high-quality casing stiffening will be ensured under conditions of small annular gaps at bottomhole temperatures from +20 to + 100 ° C due to low rheological and filtration indices, as well as high elastoplastic and thixotropic properties of the grouting material, high strength, low permeability and non-shrinkage of cement stone, contributing to the most complete replacement of the drilling fluid with cement, reducing hydraulic resistance during cementing, preventing the probability of penetration of gas or water in the initial period of hydration hardening due to the formation of indelible and fluidproof structures in a short period of time, which allows the use of the inventive material also in wells with abnormally high reservoir pressure or with a high gas factor.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (1)

Газоблокирующий тампонажный материал для цементирования горизонтальных скважин с малыми кольцевыми зазорами, включающий портландцемент, микродисперсную и расширяющую добавки, понизитель фильтрации, ускоритель сроков схватывания и воду, отличающийся тем, что в качестве микродисперсных и расширяющих добавок материал содержит микродисперсный цементный комплекс МДЦК, состоящий из: микроцемента, или микрокремнезема, или метакаолина и гидросульфоалюмината кальция в массовом соотношении 2:1 соответственно; в качестве понизителя фильтрации - водосвязывающий комплекс ВКЦ, состоящий из сополимера винилацетата и этилена с содержанием винилацетатных групп 18-20%, оксиэтилцеллюлозы и модифицированного кремнеорганического реагента, взятых в массовом соотношении 10:1:0,5 соответственно; а в качестве ускорителя сроков схватывания состав содержит хлорид кальция или хлорид натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
портландцемент 75-95 МДЦК 5-25 ВКЦ 2,0-3,5 указанный ускоритель схватывания 0,1-3,0 вода 47-60
Gas-blocking grouting material for cementing horizontal wells with small annular gaps, including Portland cement, microdispersed and expanding additives, a filter reducing agent, setting accelerator and water, characterized in that the material contains microdispersed and expanding additives, the material contains a microdispersed cement complex made up of MDCC, or silica fume, or metakaolin and calcium hydrosulfoaluminate in a mass ratio of 2: 1, respectively; as a filtration reducer, a water-binding complex of VCC, consisting of a copolymer of vinyl acetate and ethylene with a content of vinyl acetate groups of 18-20%, hydroxyethyl cellulose and a modified organosilicon reagent, taken in a mass ratio of 10: 1: 0.5, respectively; and as an accelerator of setting time, the composition contains calcium chloride or sodium chloride, in the following ratio of components, parts by weight:
Portland cement 75-95 MDCC 5-25 VCC 2.0-3.5 specified setting accelerator 0.1-3.0 water 47-60
RU2014110743/03A 2014-03-19 2014-03-19 Gas-blocking plugging material for cementing horizontal wells with small annular gaps RU2553807C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014110743/03A RU2553807C1 (en) 2014-03-19 2014-03-19 Gas-blocking plugging material for cementing horizontal wells with small annular gaps

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014110743/03A RU2553807C1 (en) 2014-03-19 2014-03-19 Gas-blocking plugging material for cementing horizontal wells with small annular gaps

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2553807C1 true RU2553807C1 (en) 2015-06-20

Family

ID=53433783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014110743/03A RU2553807C1 (en) 2014-03-19 2014-03-19 Gas-blocking plugging material for cementing horizontal wells with small annular gaps

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2553807C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9802863B1 (en) 2016-03-09 2017-10-31 Flashfill Services, Llc Accelerating set times of flowable fill compositions with dry calcium chloride, and methods of utilizing and producing the same
US10322971B1 (en) 2016-04-21 2019-06-18 MK1 Construction Services Fast-setting flowable fill compositions, and methods of utilizing and producing the same
US10851016B1 (en) 2017-02-28 2020-12-01 J&P Invesco Llc Trona accelerated compositions, and methods of utilizing and producing the same
US10919807B1 (en) 2018-04-25 2021-02-16 J&P Invesco Llc High-strength flowable fill compositions
US11434169B1 (en) 2018-04-25 2022-09-06 J&P Invesco Llc High-strength flowable fill compositions
CN116410715A (en) * 2021-12-31 2023-07-11 中国石油天然气股份有限公司 Crystal phase-modified broad-spectrum ultra-high temperature resistant well cementation cement paste and application thereof
US12043585B1 (en) 2019-07-29 2024-07-23 Flashset, Llc Rapid-setting cellular backfill with calcium sulfoaluminate cement and other powder-sized filler materials

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1367768A (en) * 1999-07-29 2002-09-04 索菲泰克公司 Low-density and Low-porosity cementing slurry for oil wells or the like
RU2255205C1 (en) * 2004-03-01 2005-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Light-weight plugging mix
RU2256775C1 (en) * 2003-11-03 2005-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение" Oil-well mix for gently sloping and horizontal well stabilizing
RU2434923C1 (en) * 2010-03-09 2011-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") Backfilling composition for installation of kick-off support bridges
RU2447123C1 (en) * 2011-03-18 2012-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" Backfill for cementing wells with high gas ratio
RU2471846C1 (en) * 2011-07-20 2013-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Grouting mortar
RU2508307C2 (en) * 2012-05-25 2014-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") Grouting mortar for cementing horizontal holes

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1367768A (en) * 1999-07-29 2002-09-04 索菲泰克公司 Low-density and Low-porosity cementing slurry for oil wells or the like
RU2256775C1 (en) * 2003-11-03 2005-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение" Oil-well mix for gently sloping and horizontal well stabilizing
RU2255205C1 (en) * 2004-03-01 2005-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Light-weight plugging mix
RU2434923C1 (en) * 2010-03-09 2011-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") Backfilling composition for installation of kick-off support bridges
RU2447123C1 (en) * 2011-03-18 2012-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" Backfill for cementing wells with high gas ratio
RU2471846C1 (en) * 2011-07-20 2013-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Grouting mortar
RU2508307C2 (en) * 2012-05-25 2014-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") Grouting mortar for cementing horizontal holes

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9802863B1 (en) 2016-03-09 2017-10-31 Flashfill Services, Llc Accelerating set times of flowable fill compositions with dry calcium chloride, and methods of utilizing and producing the same
US11247942B1 (en) 2016-04-21 2022-02-15 J&P Invesco Llc Fast-setting flowable fill compositions, and methods of utilizing and producing the same
US10322971B1 (en) 2016-04-21 2019-06-18 MK1 Construction Services Fast-setting flowable fill compositions, and methods of utilizing and producing the same
US10843968B1 (en) 2016-04-21 2020-11-24 J&P Invesco Llc Fast-setting flowable fill compositions, and methods of utilizing and producing the same
US11926568B1 (en) 2016-04-21 2024-03-12 J&P Invesco Llc Fast-setting flowable fill compositions, and methods of utilizing and producing the same
US10851016B1 (en) 2017-02-28 2020-12-01 J&P Invesco Llc Trona accelerated compositions, and methods of utilizing and producing the same
US11440841B1 (en) 2017-02-28 2022-09-13 J&P Invesco Llc Trona accelerated compositions, and methods of utilizing and producing the same
US11987534B1 (en) 2017-02-28 2024-05-21 J&P Invesco Llc Trona accelerated compositions, and methods of utilizing and producing the same
US11434169B1 (en) 2018-04-25 2022-09-06 J&P Invesco Llc High-strength flowable fill compositions
US10919807B1 (en) 2018-04-25 2021-02-16 J&P Invesco Llc High-strength flowable fill compositions
US12043578B1 (en) 2018-04-25 2024-07-23 J&P Invesco Llc High-strength flowable fill compositions
US12043585B1 (en) 2019-07-29 2024-07-23 Flashset, Llc Rapid-setting cellular backfill with calcium sulfoaluminate cement and other powder-sized filler materials
CN116410715A (en) * 2021-12-31 2023-07-11 中国石油天然气股份有限公司 Crystal phase-modified broad-spectrum ultra-high temperature resistant well cementation cement paste and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2553807C1 (en) Gas-blocking plugging material for cementing horizontal wells with small annular gaps
AU2015205948B2 (en) Set-delayed cement compositions comprising pumice and associated methods
CN102061151B (en) Plugging bearing material for petroleum drilling, and preparation method and application thereof
AU2012257600B2 (en) Settable compositions containing metakaolin having reduced portland cement content
CA2811708C (en) Wellbore cementing compositions and methods of making and using same
EP1213270B1 (en) Well cement fluid loss control additive
EP1814829B1 (en) Biodegradable retarder for cementing applications
RU2597906C1 (en) Curable compositions containing wollastonite and pumice and methods for use thereof
AU2013323976B2 (en) Cement compositions for cementing in confined locales and methods for use thereof
RU2625408C2 (en) Use of methylhydroxyethylcellulose as additive to cement
RU2337124C1 (en) Grouting mortar base foundation for well cementing
WO2021162712A1 (en) Geopolymer cement for use in subterranean operations
RU2385894C1 (en) METHOD OF PREPARATION OF LIGHT GROUTING MORTAR OF DENSITY 1450-1500 kg/m3
Benyounes et al. Effect of bentonite on the rheological behavior of cement grout in presence of superplasticizer
RU2295554C1 (en) Plugging material and a method for preparation thereof
RU2306327C1 (en) Grouting mortar for cementing gas-oil wells
CN105601141A (en) Expanding agent for oil well cement and preparation method of expanding agent
CN107540260B (en) Low-temperature cement early strength agent for well cementation and cement containing low-temperature cement early strength agent
CN104974725B (en) A kind of suitable shale gas well cementation fluid loss agent and preparation method thereof
RU2215124C1 (en) Method of preparation of light-weight grouting mortar
RU2405927C1 (en) Method for liquidation of absorption zones in well
Khazaei et al. A new combination of ether and ester as FLC with a liquid dispersant for decreasing the transition time and optimization of fluid loss and rheological properties of fresh cement slurry
RU2519138C1 (en) Method of water suppression in horizontal well with watered carbonate basins
RU2588026C1 (en) Lightweight plugging composition
RU2489468C1 (en) Method for preparation of grouting mortar for insulation and prevention of earthfalls in cavernous part of shaft of wells, and mainly gently sloping and horizontal ones