RU2648730C1 - Облегчённая тампонажная композиция - Google Patents
Облегчённая тампонажная композиция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2648730C1 RU2648730C1 RU2016147193A RU2016147193A RU2648730C1 RU 2648730 C1 RU2648730 C1 RU 2648730C1 RU 2016147193 A RU2016147193 A RU 2016147193A RU 2016147193 A RU2016147193 A RU 2016147193A RU 2648730 C1 RU2648730 C1 RU 2648730C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- opal
- portland cement
- strength
- lightweight
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000011022 opal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract description 28
- 239000004575 stone Substances 0.000 abstract description 17
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000010458 rotten stone Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 2
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
- C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
- C09K8/473—Density reducing additives, e.g. for obtaining foamed cement compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/08—Diatomaceous earth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/10—Clay
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/12—Natural pozzuolanas; Natural pozzuolana cements; Artificial pozzuolanas or artificial pozzuolana cements other than those obtained from waste or combustion residues, e.g. burned clay; Treating inorganic materials to improve their pozzuolanic characteristics
- C04B7/13—Mixtures thereof with inorganic cementitious materials, e.g. Portland cements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
- E21B33/138—Plastering the borehole wall; Injecting into the formation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение может найти применение в газовой и нефтяной промышленности при цементировании обсадных колонн эксплуатационных и глубоких разведочных скважин, при наличии в разрезе горных пород, склонных к гидроразрыву. Технический результат – снижение плотности тампонажного раствора, приготовленного из композиции, до уровня, исключающего гидроразрыв пород, при прочности сформированного цементного камня на уровне и выше прочности цементного камня из бездобавочного портландцемента. Облегченная тампонажная композиция содержит, мас.%: портландцемент – 50-70, измельчённый и прокалённый при 500°С природный опал – остальное. 1 табл.
Description
Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и может найти применение при цементировании обсадных колонн эксплуатационных и глубоких разведочных скважин, при наличии в разрезе горных пород, склонных к гидроразрыву.
Известны облегченные тампонажные композиции и тампонажные растворы на их основе, включающие портландцемент, и облегчающие добавки в виде глинопорошков [1, 2]. Использование этих добавок позволяет получить облегченный тампонажный раствор плотностью до 1,4 г/см3. Однако физико-механические показатели цементного камня, сформированного из этого раствора, существенно хуже свойств цементного камня, сформированного из чистого портландцемента.
Известны также тампонажные композиции и тампонажные растворы на их основе, включающие портландцемент и стеклянные микросферы, позволяющие получить тампонажный раствор плотностью до 1,3 г/см3 [3, 4]. Однако и в этом случае свойства цементного камня хуже, чем свойства камня из чистого портландцемента.
Известны тампонажные композиции, в которых в качестве облегчающей добавки используют различные природные минералы и горные породы с низкой плотностью [5], которые имеют тот же недостаток - низкую прочность сформированного цементного камня.
Известен тампонажный цемент, получаемый на основе портландцемента и трепела в соотношении 60:40 по массе [5]. Трепел является рыхлой осадочной тонкодисперсной опаловой породой с примесями глины, глауконита, кварца и полевых шпатов, содержащей также щелочные и щелочно-земельные катионы. При его использовании не удается получить цементный камень с прочностью, равной или выше прочности цементного камня, формируемого из чистого портландцемента.
Наиболее близким по составу заявляемой тампонажной композиции является патент США [6], в котором предлагается проницаемый цементный камень (бетон), формируемый при заканчивании нефтяной скважины креплением. В составе тампонажной композиции, применяемой для приготовления тампонажного раствора по этому патенту, имеется портладцемент и пуццолан в соотношении по весу 1:0,1-0,4. Причем одним из вариантов эквивалентной замены пуццолана предлагается чистый (мономинеральный) опал. Основным недостатком предлагаемой тампонажной композиции по прототипу является низкая прочность на сжатие формируемого на ее основе цементного камня (бетона) менее 7 МПа даже при 17 днях его твердения.
Целью настоящего изобретения является повышение прочности формируемого из облегченной тампонажной композиции цементного камня до уровня не ниже прочности камня, формируемого из бездобавочного портландцемента.
Поставленная цель достигается применением в композиции, в качестве облегчающей добавки в портландцемент, измельченного до крупности минус 80 микрон, прокаленного при 500°С природного мономинерального опала, при содержании добавки от 30 до 50% по массе. В отличие от измельченного мономинерального опала, не подвергнутого темообработке, прокаленный при 500°С мономинеральный опал обладает высокой кислотной химической активностью по отношению к портландцементу, имеющему основные свойства. В результате этого, при формировании цементного камня образуются игольчатые кристаллы волластонита, которые повышают прочность цементного камня. При использовании в композиции мономинерального опала без термообработки, в тех же соотношениях, волластонит не образуется и прочность формируемого из него цементного камня ниже, чем у бездобавочного исходного портландцемента.
Результаты сравнения физико-химических свойств цементов из предлагаемой композиции и композиции по прототипу, а также данные по исходному портландцементу приведены в таблице 1 как средние величины по трем измерениям. В качестве заявляемой добавки и добавки прототипа использовался мономинеральный опал Мирнинского месторождения (Томская область). В качестве исходного цемента в композициях и бездобавочного применялся лежалый цемент ПЦТ I-G. Помол опала проводили сначала в щековой дробилке, а затем в шаровой мельнице до крупности минус 80 микрон. У измельченного таким способом опала была измерена удельная поверхность по Блейну на приборе ПСХ-11А. Она оказалась равной 290 квадратных метров на килограмм. Часть измельченного опала дополнительно прокаливали при температуре 500°С в муфельной печи. Смешивание портландцемента и добавок выполняли в шаровой мельнице. Чтобы исключить влияние на достигаемые результаты по прочности цементного камня дополнительного измельчения компонентов на этапе смешивания, шаровую мельницу загрузили легкими шарами из агата и сократили время смешивания до 10 минут на минимальных оборотах барабана шаровой мельницы. Отсутствие дополнительного измельчения на этапе смешивания подтверждено измерениями удельной поверхности смешиваемых компонентов и готовой композиции по методу Блейна с использованием прибора ПСХ-11А. Затворение водой облегченных не термообработанным и прокаленным опалом композиций и бездобавочного цемента выполняли с водоцементным отношением, равным 0,5. Приготовление цементного теста и испытания сформированных образцов проводили в соответствии с ГОСТ 26798.1-96.
Таблица хорошо иллюстрирует достижение поставленной цели с использованием в качестве добавки прокаленного при 500°С опала и невозможность достижения ее при применении не термообработанного опала.
Таким образом, применение в качестве добавки мономинерального опала, прокаленного при температуре 500°С, обеспечивает новизну и полезность предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом и другими аналогами.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авторское свидетельство СССР №212914, МПК Е21В, опубл. 12.03.1968.
2. Авторское свидетельство СССР №480827, МПК Е21В 33/138, опубл. 15.02.78, бюллетень №6.
3. Вяхирев В.И., Ипполитов В.В., Леонов Е.Г. и др. Облегчающая добавка к тампонажным растворам. // Газовая промышленность. М.: Изд. "Газ-Ойль Пресс-Сервис". - 1997. - 6. - С. 21-24.
4. Патент 2141026 РФ, МПК 6 Е21В 33/138. Облегченный тампонажный раствор. - Заявл. 08.07.1997, 97111567/03. Опубл. 10.11.99. Бюл. 31.
5. Трусов С.Б. Легкие и облегченные тампонажные цементы, М., ВНИИОЭНГ, 1990. с.62.
6. Patent US 2786531 A1, 26.03.1957 (прототип).
Claims (2)
- Облегченная тампонажная композиция, включающая портландцемент и облегчающую добавку – мономинеральный опал отличающаяся тем, что в качестве добавки используют мономинеральный опал, предварительно измельчённый до крупности менее 80 мкм и прокалённый при 500°С, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
портландцемент 50-70 указанный мономинеральный опал остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016147193A RU2648730C1 (ru) | 2016-12-01 | 2016-12-01 | Облегчённая тампонажная композиция |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016147193A RU2648730C1 (ru) | 2016-12-01 | 2016-12-01 | Облегчённая тампонажная композиция |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2648730C1 true RU2648730C1 (ru) | 2018-03-28 |
Family
ID=61867000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016147193A RU2648730C1 (ru) | 2016-12-01 | 2016-12-01 | Облегчённая тампонажная композиция |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2648730C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2786531A (en) * | 1952-01-19 | 1957-03-26 | Petroleum Engineering Associat | Well completion with permeable concrete |
| US5588990A (en) * | 1995-11-03 | 1996-12-31 | Universal Cement & Concrete Products, Inc. | Pozzolan cement compositions and admixtures therefor |
| RU2520577C2 (ru) * | 2008-10-10 | 2014-06-27 | РОМАН СЕМЕНТ, ЭлЭлСи | Особо быстро твердеющие пуццолановые цементные смеси |
| RU2528323C2 (ru) * | 2012-10-22 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") | Cпособ приготовления облегченного кладочного раствора и композиция для облегченного кладочного раствора |
-
2016
- 2016-12-01 RU RU2016147193A patent/RU2648730C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2786531A (en) * | 1952-01-19 | 1957-03-26 | Petroleum Engineering Associat | Well completion with permeable concrete |
| US5588990A (en) * | 1995-11-03 | 1996-12-31 | Universal Cement & Concrete Products, Inc. | Pozzolan cement compositions and admixtures therefor |
| RU2520577C2 (ru) * | 2008-10-10 | 2014-06-27 | РОМАН СЕМЕНТ, ЭлЭлСи | Особо быстро твердеющие пуццолановые цементные смеси |
| RU2528323C2 (ru) * | 2012-10-22 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (ФГБОУ ВПО "МГСУ") | Cпособ приготовления облегченного кладочного раствора и композиция для облегченного кладочного раствора |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7373982B2 (en) | Cements for use across formations containing gas hydrates | |
| US20120012315A1 (en) | Low density cementitious compositions using limestone | |
| RU2359988C1 (ru) | Тампонажный состав для паронагнетательных скважин | |
| RU2014138999A (ru) | Способ изготовления цемента, строительных растворов, бетонных композиций, содержащих наполнитель на основе карбоната кальция, содержащий кремнийорганическое вещество, причем вышеупомянутый "смешанный наполнитель" обработан суперпластификатором, получаемые цементные композиции и цементные материалы и их применения | |
| RU2648730C1 (ru) | Облегчённая тампонажная композиция | |
| RU2468187C1 (ru) | Основа отверждаемого тампонажного раствора | |
| RU2015113607A (ru) | Способы определения индекса реакционной способности цементной печной пыли, соответствующие композиции и способы их использования | |
| RU2591058C1 (ru) | Утяжеленный тампонажный раствор | |
| Kapustin et al. | The effect of opal-containing rocks on the properties of lightweight oil-well cement | |
| Kore et al. | Behavior of concrete using marble waste as coarse aggregate | |
| RU2601878C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| Murthy et al. | Development of innovative lightweight slurry in oil well-cementing operations | |
| RU2535321C1 (ru) | Способ приготовления строительной смеси | |
| RU2726754C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| RU2530805C1 (ru) | Тампонажный материал | |
| RU2537679C2 (ru) | Тампонажный раствор | |
| RU2813584C1 (ru) | Поризованный расширяющийся тампонажный материал | |
| RU2374293C1 (ru) | Магнезиальный тампонажный материал | |
| JPS6243942B2 (ru) | ||
| RU2068490C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| Das et al. | Effect of corrosion inhibitor on properties of concrete and mortar made with different admixtures | |
| RU2524771C1 (ru) | Тампонажный облегченный серосодержащий раствор | |
| RU2729763C1 (ru) | Тяжелый диопсидовый бетон с высокой прочностью | |
| RU2111340C1 (ru) | Тампонажный материал | |
| RU2555165C2 (ru) | Облегченный тампонажный материал |