RU2642897C1 - Облегченная тампонажная смесь - Google Patents

Облегченная тампонажная смесь Download PDF

Info

Publication number
RU2642897C1
RU2642897C1 RU2016142296A RU2016142296A RU2642897C1 RU 2642897 C1 RU2642897 C1 RU 2642897C1 RU 2016142296 A RU2016142296 A RU 2016142296A RU 2016142296 A RU2016142296 A RU 2016142296A RU 2642897 C1 RU2642897 C1 RU 2642897C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cementing
grouting
mixture
moderate
fly ash
Prior art date
Application number
RU2016142296A
Other languages
English (en)
Inventor
Данир Ахатович Речапов
Иван Ильич Белей
Алексей Сергеевич Коростелев
Сергей Александрович Кармацкий
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Газпром"
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 Публичное акционерное общество "Газпром" filed Critical Публичное акционерное общество "Газпром"
Priority to RU2016142296A priority Critical patent/RU2642897C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2642897C1 publication Critical patent/RU2642897C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/428Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells for squeeze cementing, e.g. for repairing
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
    • E21B33/138Plastering the borehole wall; Injecting into the formation

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным смесям, и может быть использовано при одноступенчатом цементировании протяженных (более 2500 м) обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва при нормальных, умеренных и повышенных температурах. Тампонажная смесь при следующих соотношениях компонентов включает в себя, мас.%: портландцемент тампонажный - 47,83-48,77, золу-уноса ТЭЦ - 44,94-47,80, микрокремнезем МК-85 или МК-65 0,96-2,93, регулятор структурообразования - гидроксиэтилцеллюлозу Натросол 250 - 0,29-0,49, нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФК - 0,01-0,02, хлорид натрия - 1,95-3,83. Техническим результатом является высокоэффективное цементирование протяженных (более 2500 м) обсадных колонн в одну ступень одним составом с плотностью раствора 1600±20 кг/м3 по всему интервалу размещения при нормальных и умеренных температурах, обладающим необходимым временем загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию. 1 табл, 1 пр.

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным смесям, и может быть использовано при одноступенчатом цементировании протяженных (более 2500 м) обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва при нормальных и умеренных температурах.
Известен тампонажный состав, предназначенный для крепления нефтяных и газовых скважин, содержащий, мас.ч., портландцемент - 80-120, золу-унос - 80-120, асбест - 2-3, минеральную соль - 1,0-1,5, воду - 120 [RU 2013525 С1, МПК5 Е21В 33/138, опубл. 30.05.1994]. В качестве минеральной соли используют смесь хлорида и сульфата натрия в соотношении 1:1. Состав характеризуется деформирующими свойствами при одновременном повышении прочности цементного камня и сцепления его с обсадной колонной.
Недостатком известного состава является повышенная плотность раствора при низкой растекаемости, что не позволяет цементировать обсадные колонны одним составом по всей длине. Для получения необходимой прочности камня требуется обязательное использование смеси хлорида и сульфата натрия.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по составу является облегченная тампонажная смесь, включающая, мас.%: портландцемент тампонажный 47-49, золу-уноса ТЭЦ - 45-47, микрокремнезем конденсированный МК-85 или МК-65 - 3-5, модифицированный силикат натрия «Монасил - 1-2 [RU №2369720 С1, МПК Е21В 33/00 (206.01), опубл. 10.10.2009].
Недостатками известной смеси являются низкая прочность тампонажного камня при нормальных и умеренных температурах, короткие сроки загустевания раствора при умеренной температуре. Указанные недостатки не позволяют обеспечить высокую герметичность затрубного пространства по всему интервалу при цементировании протяженных (более 2500 м) обсадных колонн прямым способом в одну ступень одним составом. Поэтому применяются способы цементирования протяженных обсадных колонн двумя составами смесей или с использованием муфт ступенчатого цементирования, что повышает стоимость работ и увеличивает время на крепление скважин.
При разработке изобретения решалась задача повышения качества крепления скважин при цементировании протяженных (более 2500 м) обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва (менее 0,0165 МПа/м) при нормальных и умеренных температурах, путем разработки облегченной тампонажной смеси с плотностью раствора 1600±20 кг/м3 для цементирования протяженных (более 2500 м) обсадных колонн в одну ступень одним составом.
При осуществлении изобретения поставленная задача достигается за счет обеспечения технического результата, который заключается в повышении качества крепления скважин путем улучшения физико-механических свойств тампонажного состава и формируемого камня за счет повышения его прочности по всему интервалу размещения при нормальных и умеренных температурах и обеспечения необходимого времени загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию.
Указанный технический результат достигается тем, что в облегченной тампонажной смеси, включающей портландцемент тампонажный, золу-уноса ТЭЦ, микрокремнезем МК-85 или МК-65 и добавки, особенностью является то, что в качестве добавок содержит регулятор структурообразования гидроксиэтилцеллюлозу Натросол 250, нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФК и хлорид натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент тампонажный - 47,83-48,77, зола-уноса ТЭЦ - 44,94-47,80, микрокремнезем МК-85 или МК-65 - 0,96-2,93, Натросол 250 - 0,29-0,49, НТФК - 0,01-0,02, хлорид натрия - 1,95-3,83.
Отличительными признаками заявляемой облегченной тампонажной смеси от облегченной тампонажной смеси по прототипу являются наличие регулятора структурообразования, НТФК и хлорида натрия, количественное соотношение основных компонентов, а также назначение.
Зола-уноса является облегчающей и активной минеральной добавкой в смеси, обеспечивает формирование прочного цементного камня за счет реакции с продуктами гидратации цемента при умеренных и нормальных температурах.
Наличие микрокремнезема в аморфной форме позволяет ускорить кристаллизационные процессы взаимодействия продуктов гидратации цемента и интенсифицировать дополнительную кристаллизацию новообразований при взаимодействии части продуктов гидратации с золой-уноса. Благодаря высокой дисперсности и активности эта добавка в сочетании с Натрасолом 250 обеспечивает регулирование структурообразования и формирование более упорядоченной и более прочной кристаллизационной структуры камня с повышением температуры. При снижении температуры после термического воздействия, микрокремнезем оказывает ускоряющее действие на раствор и интенсифицирует набор прочности камня при размещении в интервалах с наличием нормальных температур.
Влияние НТФК, при его сочетании с Натрасолом 250, заключается в увеличении продолжительности периода коагуляционного структурообразования при умеренной температуре для безопасного выполнения работ по цементированию протяженных обсадных колонн. По истечении указанного индукционного периода действие НТФК прекращается и происходит регулируемое структурообразование при реакции цемента, золы-уноса, микрокремнезема и Натрасола 250 с последующим быстрым переходом к выкристаллизации продуктов взаимодействия и образованием прочного камня.
При снижении температуры от умеренной до нормальной для «головной» части тампонажного раствора на основе предлагаемой смеси, замедляющее действие НТФК сохраняется еще необходимое время, а после окончания процесса цементирования нейтрализуется хлоридом натрия.
Помимо нейтрализующего действия, хлорид натрия при снижении температуры является компонентом, усиливающим степень гидратации цемента и интенсифицирующим взаимодействие продуктов гидратации цемента с золой уносом и микрокремнеземом, что обеспечивает получение камня высокой прочности при нормальных температурах.
Взаимное влияние компонентов друг на друга, их синергетическое действие позволяет получить облегченную тампонажную смесь, обеспечивающую повышение качества крепления скважин за счет повышения прочности формируемого камня по всему интервалу размещения при нормальных и умеренных температурах и обеспечения необходимого времени загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию.
Для приготовления предлагаемой облегченной тампонажной смеси использованы следующие компоненты:
портландцемент тампонажный, в частности ПЦТ I-100 по ГОСТ 1581-96, производитель ОАО «Сухоложскцемент»;
зола-уноса ТЭЦ по ГОСТ 25818-91, представляющая собой тонко дисперсионную смесь по химическому составу, в (%): SiO2 (60,7-60,8), Аl2O3 (27,9-27,93), Fe2O3+FeO (4,5-5,12), K2O (0,24-0,4), Na2O (0,23-0,85), СаO (2,2-2,4), MgO (0,74-1,0), п.п.п. (1,72-2,04). Характерными свойствами являются низкая истинная плотность 2,0-2,4 г/см3, высокая дисперсность 2000-4000 см2/г, что дает возможность сочетать большую дозировку с низким водоцементном соотношении;
микрокремнезем МК-85 или МК-65 по ТУ 1714-457-05785388-2011 - ультрадисперсный порошкообразный материал, состоящий из частиц сферической формы, получаемый в процессе газоочистки печей при производстве кремнийсодержащих сплавов, основным компонентом является диоксид кремния аморфной модификации;
натросол 250 - водорастворимая гидроксиэтилцеллюлоза, (ТУ 0799-001-99126491-2013);
нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФК, химическая формула C3H12NO9P3, кристаллический сыпучий порошок, хорошо растворимый в воде, щелочах, кислотах ГОСТ 6318-17 (ТУ 2439-347-05763441-2001);
хлорид натрия по ГОСТ 4233-77.
Основные технологические свойства раствора и камня определялись в соответствии с ГОСТ 26798.1-96 «Цементы тампонажные. Методы испытаний». Плотность раствора определялась пикнометром, растекаемость - формой-конусом, водоотделение - в двух цилиндрах объемом 250 мл. Тестирование на время загустевания раствора облегченной смеси выполнялось на высокотемпературном консистометре высокого давления 7025 (фирма «Chandler Engineering»).
Хранение образцов при температурах 22°С и 75°С производилось в камере твердения 1910 (фирма «Chandler Engineering»), а определение предела прочности камня при сжатии через 48 ч твердения - на испытательной машине 4207 (фирма «Chandler Engineering»). Предварительно раствор облегченной тампонажной смеси кондиционировался в консистометре при температуре 75°С и атмосферном давлении (создание режимной температуры в течение 120 мин и перемешивании при данном режиме в течение 20 мин).
Облегченная тампонажная смесь приготавливалась следующим образом. Вначале в заданных соотношениях смешивались сухие компоненты, полученный материал тщательно перемешивался вручную для гомогенизации. Затем производилось затворение материала водой в смесителе лабораторном СЛ-1 согласно ГОСТ 26798.1-96 и определялись технологические свойства полученного раствора и сформированного камня.
Пример. Для приготовления раствора предлагаемой смеси (таблица, состав 1) необходимо 47,83 мас.% ПЦТ 1-100; 44,97 мас.% зола-унос ТЭЦ; 2,87 мас.% МК-85; 0,48 мас.% Натрасол 250; 0,02% мас.% НТФК; 3,83 мас.% хлористого натрия перемешать до получения гомогенного состава. Далее из полученной облеченной тампонажной смеси приготавливают облегченный тампонажный раствор путем затворения смеси технической водой при водосмесевом отношении 0,63. После перемешивания в течение трех минут определяют плотность, растекаемость, водоотделение, время загустевания полученного раствора. Оставшуюся часть раствора облегченной смеси кондиционируют в консистометре при температуре 75°С и затем раствор заливают в формы-кубики для определения предела прочности при сжатии и хранят при температурах 22°С и 75°С.
Приготовленный раствор имеет плотность 1,60 г/см3, растекаемость 263 мм, водоотделение 0,0 мл, время загустевания до 70 Вс составляет 198 мин, предел прочности камня при сжатии при температуре 22°С составляет 7,9 МПа, при температуре 75°С составляет 21,3 МПа.
Примеры приготовления и испытания остальных составов, приведенных в таблице, аналогичны вышеописанному.
Для выявления отличительных признаков и заявляемого технического результата изменяли массовые соотношения ингредиентов.
Как видно из таблицы, заявляемая облегченная тампонажная смесь, включающая портландцемент тампонажный, золу-уноса ТЭЦ, микрокремнезем МК-85 или МК-65 и в качестве добавок содержащая регулятор структурообразования гидроксиэтилцеллюлозу Натросол 250, нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФК и хлорид натрия, при указанном соотношении компонентов превосходит известные из уровня техники аналоги, а именно: характеризуется повышенной прочностью камня в диапазоне нормальных и умеренных температур; необходимым временем загустевания раствора смеси с плотностью 1,60±0,02 г/см3 при умеренной температуре; низким водоотделением при высокой растекаемости раствора. Указанные преимущества позволяют получить необходимый технический результат и обеспечить высокую герметичность крепи во всем интервале размещения при нормальной и умеренной температурах, обеспечить необходимое время загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию при умеренной температуре.
В случае запредельных соотношений компонентов смеси, приготавливаемые растворы характеризуются неприемлемыми низкими значениями времени загустевания при умеренной температуре (запредельные значения 95 мин), низкой прочностью камня при нормальной и умеренной температурах (запредельные значения предела прочности камня при сжатии 2,8 МПа и 13,1 МПа соответственно), неудовлетворительной растекаемостью растворов (запредельные значения 162 мм) при приемлемых значениях предела прочности камня при сжатии, повышенным водоотделением растворов (запредельные значения 2,3 мл) при высокой растекаемости.
Таким образом, заявляемая облегченная тампонажная смесь позволяет производить цементирование протяженных (более 2500 м) обсадных колонн в одну ступень одним составом, в отличие от традиционных схем цементирования, предусматривающих использование двух видов тампонажных растворов (нормальной плотности и облегченного) или двухступенчатое цементирование с разрывом во времени, обеспечить высокую герметичность затрубного пространства по всему интервалу цементирования, что соответственно позволяет снизить стоимость работ и сократить время на крепление скважин.
Figure 00000001

Claims (2)

  1. Облегченная тампонажная смесь, включающая портландцемент тампонажный, золу-уноса ТЭЦ, микрокремнезем МК-85 или МК-65 и добавки, отличающаяся тем, что в качестве добавок содержит регулятор структурообразования гидроксиэтилцеллюлозу Натросол 250, нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФК и хлорид натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
  2. Портландцемент тампонажный 47,83-48,77 Зола-уноса ТЭЦ 44,94-47,80 Микрокремнезем МК-85 или МК-65 0,96-2,93 Натросол 250 0,29-0,49 НТФК 0,01-0,02 Хлорид натрия 1,95-3,83
RU2016142296A 2016-10-27 2016-10-27 Облегченная тампонажная смесь RU2642897C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016142296A RU2642897C1 (ru) 2016-10-27 2016-10-27 Облегченная тампонажная смесь

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016142296A RU2642897C1 (ru) 2016-10-27 2016-10-27 Облегченная тампонажная смесь

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2642897C1 true RU2642897C1 (ru) 2018-01-29

Family

ID=61173332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016142296A RU2642897C1 (ru) 2016-10-27 2016-10-27 Облегченная тампонажная смесь

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2642897C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761396C1 (ru) * 2020-11-23 2021-12-08 Публичное акционерное общество "Газпром" Тампонажный состав
RU2761317C1 (ru) * 2020-11-19 2021-12-08 Публичное акционерное общество "Газпром" Тампонажный портландцементный состав

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2369720C1 (ru) * 2008-01-30 2009-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Облегченная тампонажная смесь
RU2009115458A (ru) * 2009-04-24 2010-10-27 Евгений Сергеевич Шитиков (RU) Тампонажный состав
RU2471846C1 (ru) * 2011-07-20 2013-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Тампонажный раствор
RU2504568C1 (ru) * 2012-07-19 2014-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Расширяющийся тампонажный состав
EP2876145A1 (en) * 2013-11-26 2015-05-27 Services Pétroliers Schlumberger Compositions and methods for improving the toughnes of set cements
WO2015149932A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 Services Petroliers Schlumberger Compositions and methods for completing subterranean wells

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2369720C1 (ru) * 2008-01-30 2009-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Облегченная тампонажная смесь
RU2009115458A (ru) * 2009-04-24 2010-10-27 Евгений Сергеевич Шитиков (RU) Тампонажный состав
RU2471846C1 (ru) * 2011-07-20 2013-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Тампонажный раствор
RU2504568C1 (ru) * 2012-07-19 2014-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Расширяющийся тампонажный состав
EP2876145A1 (en) * 2013-11-26 2015-05-27 Services Pétroliers Schlumberger Compositions and methods for improving the toughnes of set cements
WO2015149932A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 Services Petroliers Schlumberger Compositions and methods for completing subterranean wells

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2761317C1 (ru) * 2020-11-19 2021-12-08 Публичное акционерное общество "Газпром" Тампонажный портландцементный состав
RU2761396C1 (ru) * 2020-11-23 2021-12-08 Публичное акционерное общество "Газпром" Тампонажный состав

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108793905B (zh) 一种修补砂浆及其制备方法和在预制混凝土构件修补中的应用
CN104150858A (zh) 磷酸钠镁水泥基材料及其制备方法
CN107056110B (zh) 一种偏高岭土基普通硅酸盐水泥砂浆增强剂及其制备方法
CN112897940B (zh) 一种湿拌砂浆及其制备方法
CN112939561B (zh) 一种磷石膏基轻质抹灰石膏及其制备方法
RU2642897C1 (ru) Облегченная тампонажная смесь
CN104591660B (zh) 一种改性无机防水堵漏材料
RU2548263C1 (ru) Способ приготовления бетонной смеси
RU2535321C1 (ru) Способ приготовления строительной смеси
RU2656631C2 (ru) Состав литой бетонной смеси для подводного бетонирования
RU2342347C2 (ru) Способ приготовления сухого тонкодисперсного пенообразователя и способ приготовления сухой сырьевой смеси для пенобетона с использованием этого пенообразователя
US1863990A (en) Composition construction or insulating material
RU2733584C1 (ru) Тампонажный раствор
RU2688704C1 (ru) Комплексная добавка для пенобетонной смеси
CN107572963B (zh) 混凝土及其制备工艺
RU2807721C1 (ru) Тампонажная смесь
CN112358259A (zh) 一种硅铝基轻质混凝土材料及其制备方法
RU2802474C1 (ru) Гипсоцементный тампонажный раствор
RU2369720C1 (ru) Облегченная тампонажная смесь
CN109250992A (zh) 一种高抗压混凝土及其制备方法
RU2704163C1 (ru) Состав для ремонтно-изоляционных работ в скважине
RU2799677C1 (ru) Огнезащитная штукатурная сырьевая смесь
RU2428391C1 (ru) Строительный раствор
RU2472835C1 (ru) Сырьевая смесь для получения облегченного тампонажного раствора
RU2320602C2 (ru) Добавка для бетонов и строительных растворов лп-1 и способ ее приготовления