RU2588026C1 - Облегченный тампонажный состав - Google Patents
Облегченный тампонажный состав Download PDFInfo
- Publication number
- RU2588026C1 RU2588026C1 RU2014154364/03A RU2014154364A RU2588026C1 RU 2588026 C1 RU2588026 C1 RU 2588026C1 RU 2014154364/03 A RU2014154364/03 A RU 2014154364/03A RU 2014154364 A RU2014154364 A RU 2014154364A RU 2588026 C1 RU2588026 C1 RU 2588026C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- grouting
- composition
- water loss
- cementing
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000011494 foam glass Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 abstract description 14
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000996 additive Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003254 anti-foaming Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 8
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 3
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L cacl2 Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 1
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 229920000126 Latex Polymers 0.000 description 1
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structures Anatomy 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000005337 ground glass Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано при цементировании эксплуатационной колонны верхних надпродуктивных интервалов скважины тампонажным материалом с добавлением пеностекла. Облегченный тампонажный состав для цементирования верхних надпродуктивных интервалов скважины включает тампонажный портландцемент, облегчающую добавку в виде пеностекла, понизитель водоотдачи и пеногаситель, причем пеностекло выбрано с фракционным составом 0,4-1 мм, водопоглощением по объему 2-10% и насыпной плотностью гранул 400±50 кг/м3, в качестве понизителя водоотдачи состав содержит поливинилацетат марки ВР-08, а в качестве пеногасителя - низковязкую силиконовую пеногасящую эмульсию марки Пента 463, при следующем соотношении компонентов, мас. %: тампонажный портландцемент - 100, и сверх 100% пеностекло - 17-23, понизитель водоотдачи - 0,3-0,6, пеногаситель - 0,04-0,06. Технический результат - расширение технологических возможностей применения тампонажного состава за счет изменения диапазона плотностей при сохранении высокой прочности цементного камня и высокой адгезионной прочности. 1 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано при цементировании эксплуатационной колонны верхних надпродуктивных интервалов скважины тампонажным материалом с добавлением пеностекла.
Известна облегченная тампонажная смесь (патент RU №2255205, МПК Е21В 33/138, опубл. 27.06.2005, бюл. №18), включающая тампонажный портландцемент, алюмосиликатные микросферы - облегчающая добавка, микрокремнезем МК-85 неуплотненный, конденсированный - понизитель скорости фильтрации, и гранулированный хлорид кальция.
Данная тампонажная смесь имеет следующий недостаток - короткие сроки загустевания тампонажной смеси из-за введения хлорида кальция, что может привести к превышению плановых давлений при цементировании.
Наиболее близкой по составу и назначению к предлагаемому является рецептура тампонажного раствора (Опыт повышения качества крепления скважин в ОАО «Татнефть». Нефтяное хозяйство. 2012. - №5. - С. 45-47). В данной рецептуре в качестве облегчающей добавки указаны стеклянные полнотелые, увеличенные в объеме гранулы Super-К с размером фракции 0,1±0,8 мм с закрытыми порами плотностью 1000 кг/м3. Также рецептура включает понизитель водоотдачи и пеногаситель.
Недостатком данного состава является раннее загустевание цементного раствора, что может привести к недостижению ожидаемых физико-механических свойств цементного раствора и, как следствие, к недоподъему цементного раствора к устью скважины и оставлению цементного раствора в колонне, что влечет за собой простой скважины и затраты времени на дополнительное разбуривание цементного камня.
Техническими задачами настоящего изобретения являются сокращение материальных и денежных затрат за счет уменьшения расхода используемого, более дешевого инертного наполнителя, а также расширение технологических возможностей применения облегченного тампонажного состава за счет изменения диапазона плотностей при сохранении высоких технологических показателей получаемого раствора и высокой прочности цементного камня из него, а также прочности сцепления цементного камня с обсадной колонной и стенкой скважины.
Поставленные технические задачи решаются описываемым облегченным тампонажным составом для цементирования верхних надпродуктивных интервалов скважины, включающим тампонажный портландцемент, облегчающую добавку в виде пеностекла, понизитель водоотдачи и пеногаситель.
Новым является то, что пеностекло выбрано с фракционным составом 0,4-1 мм, водопоглощением по объему 2-10% и насыпной плотностью гранул 400±50 кг/м3, в качестве понизителя водоотдачи состав содержит поливинилацетат марки ВР-08, а в качестве пеногасителя - низковязкую силиконовую пеногасящую эмульсию марки Пента 463, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| тампонажный портландцемент | 100 |
| пеностекло | 17-23 |
| понизитель водоотдачи | 0,3-0,6 |
| пеногаситель | 0,04-0,06 |
Для осуществления изобретения использовали следующие компоненты:
- тампонажный портландцемент с техническими условиями по ГОСТ 1581-96;
- пеностекло - материал с ячеистой структурой, получаемый спеканием тонкоизмельченного стекла и газообразователя (производство ООО "МК Новые технологии", г. Яхрома), имеющий следующие характеристики:
- фракционный состав - 0,4-1 мм;
- коэффициент теплопроводности - не более 0,16 Вт/(м·К);
- водопоглощение по объему - 2-10%;
- насыпная плотность гранул - 400±50 кг/м3;
- пеногаситель марки ВР-08 - поливинилацетат (поливиниловый спирт), бесцветный полимер, растворимый в воде, с плотностью 1,27-1,3 г/см3, используемый в качестве понизителя водоотдачи;
- вода по ГОСТ 2874-82 - водопроводная.
Также могут быть использованы понизители водоотдачи следующих марок:
- Wellfix FL-1, FL-2 (ООО «Химпром», г. Пермь), позволяющий эффективно регулировать фильтрационные характеристики цементного раствора. Снижает показатель водоотделения за счет структурирования цементного теста и удерживания воды в объеме раствора;
- Clearwater CFL-110 (фирма Clearwater Engineered Chemistry, США) - водорастворимая полимерная добавка нелатексного типа для снижения показателя фильтрации тампонажного раствора и увеличения адгезии цементного камня;
- Diasel FL (Chevron Philips, США) - незамедляющий понизитель фильтрации, позволяющий сократить потребность в ускорителях схватывания при низких температурах или при применении цементных растворов низкой плотности.
В качестве пеногасителя использовали низковязкую силиконовую пеногасящую эмульсию марки Пента 463 по ТУ 257-029-40245042-2002 от белого до светло-серого цвета, смешивающуюся с водой в любых соотношениях.
Для проведения лабораторных исследований были приготовлены тампонажные растворы с компонентными составами, приведенными в опытах 1-7 (табл.).
Определение основных свойств облегченного тампонажного раствора и камня производили при температуре 20±2°С и атмосферном давлении в соответствии с ГОСТ 26798.1-96 "Цементы тампонажные. Методы испытаний", а также с моделированием скважинных условий при давлении 25 МПа и температуре 30°С.
Тампонажный раствор готовят следующим образом. Водный раствор готовят путем растворения в отстоянной водопроводной воде необходимого количества химических реагентов в течение 5 мин. Далее в него добавляют заранее приготовленную смесь тампонажного портландцемента с гранулами пеностекла и полученный раствор перемешивают в течение 30 мин при помощи мешалки со скоростью 500-700 об/мин (с целью предотвращения разрушения гранул).
Пример конкретного выполнения. Для приготовления тампонажного раствора взяли 600 г отстоянной водопроводной воды, в которую добавили 5 г поливинилацетата марки ВР-08 и 0,5 г силиконовой пеногасящей эмульсии марки Пента 463 и перемешивали до полного растворения реагентов в воде.
Затем сухую смесь из 1000 г портландцемента и 200 г пеностекла затворяли на приготовленном водном растворе и перемешивали до получения однородного тампонажного раствора (опыт №4, табл.).
Плотность тампонажного раствора определяли пикнометром. Растекаемость по конусу АзНИИ. Пределы прочности цементного камня на изгиб и сжатие определяли через 2 сут (ГОСТ 26798.1-96). Адгезию цементного камня с колонной определяли следующим образом. В кольцевую форму заливали тампонажный раствор. С помощью испытательной машины через 48 часов пуансоном выдавливали получившийся цементный камень, замеряли силу смещения (Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987. - С. 350-353).
Анализ данных прототипа показывает, что известный тампонажный раствор (опыты №8, 9) при водоцементном отношении 0,636 имеет нестабильную плотность при фиксированном содержании ингредиентов. Полученный из смеси тампонажный раствор имеет показатели плотности от 1487 до 1530 кг/м3, при твердении цементного камня в условиях низких и нормальных температур - в течение 2 сут.
Средняя прочность по результатам семи опытов (опыты №1-7) составила: на изгиб - 2,96 МПа, что выше аналогичного показателя прототипа в 1,5 раза, на сжатие - 7,96 МПа, в 1,7 раза, соответственно. Растекаемость цементного теста в пределах ГОСТ 26798.1-85 (240-250 мм) (опыты №1-7).
Средняя прочность цементного камня на сжатие при твердении в камере ультразвукового анализатора цемента (УАЦ) через 48 ч, при давлении Р=25 МПа и температуре t=30°С составила 18,46 МПа, что выше аналогичного показателя у прототипа в 2,2 раза.
Адгезия цементного камня через 24 ч при давлении 25 МПа и температуре 30°С достигает 46,5 кН, что превышает в 6 раз показатель прототипа, равный 7,3 кН.
Как видно из результатов лабораторных исследований, предлагаемый облегченный тампонажный состав обладает преимуществом по следующим физико-механическим показателям: прочности на изгиб и сжатие, прочности под давлением и адгезии, что позволяет улучшить качество цементирования.
Предлагаемый состав расширяет технологические возможности применения облегченного тампонажного состава за счет расширения диапазона плотностей, обеспечивает улучшение качества крепления скважин, сохранение сплошности хорошо изолирующего цементного камня в кольцевом пространстве по всему интервалу цементирования за счет оптимальной растекаемости и высокой прочности сцепления цементного камня с обсадной колонной, позволит обеспечить снижение затрат при строительстве скважин за счет менее жестких условий подготовки ствола скважины, сокращения времени ожидания затвердевания цемента, а также за счет снижения стоимости облегчающей добавки поможет создать стойкую к кислотным обработкам призабойную зону скважины, за счет инертного наполнителя - пеностекла, позволит обеспечить подъем тампонажного раствора при цементировании скважин в одну ступень.
Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.
Используемые в составе компоненты доступны для приготовления тампонажного раствора, при этом пеностекло, входящее в состав компонентов, отечественного производства и в три раза дешевле, чем облегчающий компонент зарубежного производства по прототипу. Приготовление и применение тампонажного раствора из предлагаемого состава не требуют использования дополнительного оборудования, следовательно, не увеличивают капитальные затраты, а технология цементирования не отличается от общепринятой. Использование предлагаемого состава на нефтяных промыслах даст ощутимый экономический эффект.
К дате подачи заявки идут подготовительные операции к промысловым испытаниям на скважинах ОАО "Татнефть".
Claims (1)
- Облегченный тампонажный состав для цементирования верхних надпродуктивных интервалов скважины, включающий тампонажный портландцемент, облегчающую добавку в виде пеностекла, понизитель водоотдачи и пеногаситель, отличающийся тем, что пеностекло выбрано с фракционным составом 0,4-1 мм, водопоглощением по объему 2-10% и насыпной плотностью гранул 400±50 кг/м3, в качестве понизителя водоотдачи состав содержит поливинилацетат марки ВР-08, а в качестве пеногасителя - низковязкую силиконовую пеногасящую эмульсию марки Пента 463, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
тампонажный портландцемент 100 и сверх 100% пеностекло 17-23 понизитель водоотдачи 0,3-0,6 пеногаситель 0,04-0,06
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2588026C1 true RU2588026C1 (ru) | 2016-06-27 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110884010A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-03-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种表面光滑的pva薄膜的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2255204C1 (ru) * | 2004-02-16 | 2005-06-27 | Кошелев Владимир Николаевич | Облегченный тампонажный раствор, тампонажный раствор для продуктивной зоны скважины и способ цементирования скважин |
| RU2268351C2 (ru) * | 2003-07-30 | 2006-01-20 | Открытое Акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (ОАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) | Способ крепления скважины с сохранением коллекторских свойств продуктивного пласта |
| RU2360940C1 (ru) * | 2007-11-09 | 2009-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" | Расширяющийся тампонажный материал |
| RU2513220C2 (ru) * | 2012-07-25 | 2014-04-20 | Закрытое акционерное общество "ХИМЕКО-ГАНГ" | Высокопроникающий тампонажный раствор |
| RU2520608C1 (ru) * | 2013-02-21 | 2014-06-27 | Марс Халиуллович Зинатуллин | Тампонажный состав "реолит" |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2268351C2 (ru) * | 2003-07-30 | 2006-01-20 | Открытое Акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (ОАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) | Способ крепления скважины с сохранением коллекторских свойств продуктивного пласта |
| RU2255204C1 (ru) * | 2004-02-16 | 2005-06-27 | Кошелев Владимир Николаевич | Облегченный тампонажный раствор, тампонажный раствор для продуктивной зоны скважины и способ цементирования скважин |
| RU2360940C1 (ru) * | 2007-11-09 | 2009-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" | Расширяющийся тампонажный материал |
| RU2513220C2 (ru) * | 2012-07-25 | 2014-04-20 | Закрытое акционерное общество "ХИМЕКО-ГАНГ" | Высокопроникающий тампонажный раствор |
| RU2520608C1 (ru) * | 2013-02-21 | 2014-06-27 | Марс Халиуллович Зинатуллин | Тампонажный состав "реолит" |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А. Вакула и др. Опытное применение облегченной тампонажной смеси в ОАО Татнефть, "Бурение и нефть", апрель 2013. Доровских И.В. и др. Решение вопроса экологической безопасности на нефтяных и газовых месторождениях, Международный журнал экспертиментального образования N9 на 2010 г. Пеногаситель Пента 463, ТУ 2257-029-40245042-2002. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110884010A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-03-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种表面光滑的pva薄膜的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11015104B2 (en) | Cement slurries, cured cements and methods of making and use thereof | |
| RU2337124C1 (ru) | Базовая основа тампонажного раствора для цементирования скважин | |
| RU2625408C2 (ru) | Использование метилгидроксиэтилцеллюлозы в качестве добавки к цементу | |
| RU2553807C1 (ru) | Газоблокирующий тампонажный материал для цементирования горизонтальных скважин с малыми кольцевыми зазорами | |
| US20140352963A1 (en) | Powder Defoaming Compositions and Methods of Reducing Gas Entrainment In Fluids | |
| NO20131239A1 (no) | Skumdempende sammensetninger og fremgangsmåter for sementeringsapplikasjoner | |
| RU2385894C1 (ru) | СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА ПЛОТНОСТЬЮ 1450-1500 кг/м3 | |
| CA2436377A1 (en) | Process for controlling gas migration during well cementing | |
| RU2452758C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами | |
| US20060169175A1 (en) | Cement Composition for Use with a Formate-Based Drilling Fluid Comprising an Alkaline Buffering Agent | |
| RU2471846C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| RU2591058C1 (ru) | Утяжеленный тампонажный раствор | |
| RU2588026C1 (ru) | Облегченный тампонажный состав | |
| RU2691427C1 (ru) | Газоцементный тампонажный состав | |
| RU2303048C1 (ru) | Облегченный тампонажный раствор | |
| RU2460755C2 (ru) | Тампонажный материал для цементирования обсадных колонн и способ его приготовления | |
| RU2474603C2 (ru) | Высокоструктурированная тампонажная смесь | |
| US20090283017A1 (en) | Cement blend | |
| JP6654932B2 (ja) | 高強度グラウト組成物および高強度グラウト材 | |
| RU2513220C2 (ru) | Высокопроникающий тампонажный раствор | |
| RU2507380C1 (ru) | Тампонажный раствор низкой плотности | |
| RU2726754C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| RU2504568C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный состав | |
| RU2357999C1 (ru) | Тампонажный раствор "нцр химеко-вмн" | |
| RU2707837C1 (ru) | Тампонажный раствор |