RU2681163C2 - Магнезиальный тампонажный материал - Google Patents
Магнезиальный тампонажный материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681163C2 RU2681163C2 RU2017117990A RU2017117990A RU2681163C2 RU 2681163 C2 RU2681163 C2 RU 2681163C2 RU 2017117990 A RU2017117990 A RU 2017117990A RU 2017117990 A RU2017117990 A RU 2017117990A RU 2681163 C2 RU2681163 C2 RU 2681163C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesite
- water
- magnesium chloride
- density
- magnesian
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/30—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing magnesium cements or similar cements
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к магнезиальным тампонажным материалам, и может быть использовано при проведении ремонтно-изоляционных работ для изоляции пластовых вод, а также для устранения негерметичности эксплуатационной колонны и цементного кольца при проведении ремонтно-восстановительных работ в нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах с максимальной температурой до 90°C. Магнезиальный тампонажный материал, содержащий порошок магнезитовый каустический, хлористый магний, воду и добавки, отличающийся тем, что в качестве добавок содержит серпентинитомагнезит и оксиэтилидендифосфоновую кислоту - ОЭДФК, а в качестве хлористого магния и воды - природный рассол бишофита плотностью 1300 кг/мпри следующем соотношении ингредиентов, мас. %: порошок магнезитовый каустический 26,76-37,50, серпентинитомагнезит молотый 8,92-12,50, ОЭДФК 0,00-1,50, природный рассол бишофита плотностью 1300 кг/мостальное. Технический результат - получение тампонажного материала с регулируемыми сроками загустевания и схватывания и формирование цементного камня высокой прочности и высоким коэффициентом водостойкости. 2 табл.
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к магнезиальным тампонажным материалам, и может быть использовано при проведении ремонтно-изоляционных работ для изоляции пластовых вод, а также для устранения негерметичности эксплуатационной колонны и цементного кольца при проведении ремонтно-восстановительных работ в нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах с максимальной температурой до 90°С.
Магнезиальное вяжущее и материалы на его основе обладают высокими прочностными характеристиками, приближающимися по своим значениям к природным материалам. Кроме того они имеет аномально высокие показатели по прочности на растяжение и изгиб, что связано с особенностями затвердевшего магнезита, в котором присутствуют кристаллизующиеся в виде волокон оксихлориды магния. Волокнистые кристаллы не только повышают прочность цемента, но и действуют как армирующий материал.
К достоинствам магнезиального вяжущего следует также отнести быстрый темп нарастания прочности. Обычно в возрасте одних суток прочность затвердевшего материала достигает 30-50%, а в возрасте 7 суток 60-90% от максимального значения.
Особенностью магнезиального вяжущего является то, что для его затворения используются растворы солей магния. Чаще всего для этой цели применяют водный раствор MgCl2 (обычно в виде минерала бишофита MgCl2⋅6H2O).
К основным недостаткам, сдерживающим их широкое промышленное внедрение, в том числе и в нефтегазодобывающей области, можно отнести низкую водостойкость магнезиального камня и короткое время потери подвижности растворов, особенно с повышением температуры.
Известен тампонажный материал на основе магнезиального вяжущего (патент РФ №2295554, опубл. 03.02.2006 г.), применяемый при цементировании межколонного пространства и обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах в температурном диапазоне 10-30°С.
Недостатком данного материала является его ограниченное применение, поскольку он предназначен для применения только в интервалах безводной части вскрытого разреза скважин в температурном диапазоне 10-30°С.
Известен также тампонажный материал, содержащий следующие ингредиенты, мас. %: каустический магнезит 48,54-53,24; хлорид магния 23,97-27,89; щелок черный моносульфитный 2,44-4,89; вода - остальное (патент РФ №2060360, опубл. 10.03.1994 г.).
Однако для данного тампонажного материала не обозначены сроки загустевания и схватывания для различных температурных условий, что затрудняет его практическое использование.
Известен тампонажный материал, содержащий магнезит каустический, хлористый магний, бентонитовую глину, тетраборат натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: каустический магнезит 30,0-40,0, бентонитовая глина 0,1-8,0, тетраборат натрия 0,1-0,5, хлористый магний 15,0-36,0, вода - остальное. (RU №2460755, опубл. 20.10.10 г.).
Недостатками указанного состава являются узкий температурный диапазон использования до 60°С и отсутствие данных о коэффициенте водостойкости составов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (RU 2374293, опубл. 04.07.2008 г.), принятому за прототип, является магнезиальный тампонажный материал на основе порошка магнезитового каустического, хлористого магния, воды и добавок, обеспечивающих прочность, водостойкость и регулируемые сроки схватывания составу при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
- Порошок магнезитовый каустический | 19,98-26,29 |
- Хлористый магний | 17,63-19,29 |
- Суперфосфат двойной | 1,11-1,18 |
- Триполифосфат натрия | 0,61-0,91 |
- Борная кислота | 0,40-0,73 |
- Палыгорскитовый глинопорошок | 3,03-4,54 |
- Микрокремнезем конденсированный | 11,12-11,81 |
- Вода | остальное |
Для приготовления тампонажного материала по прототипу в качестве жидкости затворения используют раствор хлорида магния в технической воде.
Недостатками являются многокомпанентность состава, что усложняет его приготовление на промысле и ограничение по температуре использования до 55°С.
Задача изобретения - расширение температурного диапазона применимости магнезиальных тампонажных материалов до 90°С, количественная оптимизация компонентов состава с сохранением необходимой прочности, водостойкости и регулируемых сроков схватывания, обеспечение технологичности приготовления в промысловых условиях.
Технический результат, достигаемый предполагаемым изобретением, заключается в получении магнезиального тампонажного материала, раствор которого характеризуется седиментационной устойчивостью, пониженными значениями плотности, приемлемыми сроками загустевания и схватывания в температурном диапазоне от 20°С до 90°С, а формирующийся цементный камень имеет высокие показатели прочности и коэффициента водостойкости.
Указанный технический результат достигается за счет того, что известный тампонажный материал, содержащий порошок магнезитовый каустический, хлористый магний, воду и добавки, содержит в качестве добавок серпентинитомагнезит и оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФК), а в качестве хлористого магния и воды - природный рассол бишофита плотностью 1300 кг/м3 при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
- Порошок магнезитовый каустический | 26,76-37,50 |
- Серпентинитомагнезит | 8,92-12,50 |
- ОЭДФК | 0,00-1,50 |
- Природный рассол бишофита | |
плотностью 1300 кг/м3 | остальное. |
Анализ известных решений, отобранных в процессе поиска, показал, что в науке и технике нет объекта, обладающего заявленной совокупностью признаков и наличием вышеуказанных свойств и преимуществ, что дает основания сделать вывод о том, что предлагаемый состав обладает критериями "новизна" и "изобретательский уровень".
Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет того, что добавка серпентинитомагнезита, в состав которого входит не менее 30% диоксида кремния (кремнезема), в сочетании с оксидом магния и хлоридом магния обеспечивает более высокую механическую прочность и высокий коэффициент водостойкости. Наличие активного тонкомолотого силикатного компонента, обладающего повышенным химическим сродством по отношению к продуктам твердения магнезиального вяжущего, обеспечивает, по-видимому, химическое взаимодействие пентаоксихлорида и триоксихлорида магния с активной кремнеземистой составляющей серпентинитомагнезита, что ведет к росту механической прочности и водостойкости магнезиальных вяжущих.
Добавка оксиэтилидендифосфоновой кислоты, являющейся фосфорорганическим комплексоном хелатного типа, препятствует зародышеобразованию в пересыщенных растворах, образуя труднорастворимые комплексные соединения на поверхности активных зерен магнезиального цемента и эффективно тормозит процесс роста кристаллов, замедляя скорость схватывания и твердения магнезиального тампонажного вяжущего.
Кроме того, с целью оптимизации количества компонентов состава и обеспечения технологичности процесса приготовления растворов на промысле, порошки каустического магнезита и серпентинитомагнезита смешивают на производственной базе в соотношении 3:1 мас. %, соответственно, и поставляют на промысел однокомпанентным порошком, а вместо кристаллического хлористого магния и технической воды для приготовления жидкости затворения, используют природный раствор хлористого магния в воде - природный рассол бишофита с плотностью 1300 кг/м3, который поставляют на промысел готовым к использованию.
Свойства тампонажного раствора регулируют соотношением жидкости затворения (рассола бишофита) к сухой смеси порошков в диапазоне 1,0-1,8, при этом образуются растворы магнезиального тампонажного материала плотностью 1750-1570 кг/м3.
Для приготовления предлагаемого магнезиального тампонажного материала используют следующие инградиенты:
- Порошок магнезитовый каустический по ГОСТ 1216-87 или по ТТ 1522-001-23879459-2013;
- Серпентинитомагнезит Халиловского месторождения по ТУ 5716-001-46754744-2005, средний химический состав которого составляет, мас. %: SiO2 не менее 30; MgO не менее 35; СаО не более 2; Fe2O3 не более 5; прочие примеси не более 18;
- Оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФК) по ТУ 2439-363-05763441-2002;
- Водный раствор магния хлористого (рассол природного бишофита) по ТУ 2152-001-46014250-2011.
Для приготовления заявляемого магнезиального тампонажного материала в лабораторных условиях использовали порошок каустический магнезитовый марки ПМК-75, выпускаемый ООО «Глинозем», г. Новотроицк по ТТ 1522-001-23879459-2013. Он является целевым продуктом, получаемым обжигом аморфного (скрытокристаллического) магнезита Халиловского месторождения и характеризуется постоянством физико-химических свойств.
Тщательно смешанные порошки каустического магнезита и серпентинитомагнезита в соотношении 3:1 мас. %, соответственно, затворяли природным рассолом бишофита плотностью 1300 кг/м3, в котором предварительно растворяли регулятор сроков загустевания и схватывания - ОЭДФК.
Увеличение соотношения раствор затворения - сухие вещества более 1,8 приводит к потере седиментационной устойчивости раствора и к снижению прочности образующегося цементного камня, а уменьшение ниже 1,0 - к увеличению плотности и сокращению сроков загустевания раствора.
По описанному способу были приготовлены 11 составов предлагаемого тампонажного материала с различным соотношением инградиентов.
Приготовленные составы прошли лабораторные испытания. В процессе проведения испытаний полученного материала определяли значения показателей технологических характеристик раствора - плотность, растекаемость, коэффициент водоотделения, время загустевания и схватывания в диапазоне температур 20-90°С, а также прочность на сжатие сформировавшегося цементного камня и коэффициент водостойкости. Коэффициент водостойкости определяли как отношение прочности на сжатие цементного камня после выдержки в пластовой сеноманской воде в течение 30 суток к его начальной прочности.
Данные о содержании ингредиентов и свойствах известного и предлагаемых тампонажных материалов приведены в таблицах 1 и 2. Как видно из данных таблиц 1 и 2, известные тампонажные материалы (прототип) имеют короткие сроки загустевания и схватывания уже при 60°С. Предлагаемый тампонажный материал характеризуется приемлемыми сроками загустевания и схватывания в диапазоне температур 20-90°C, сохраняя при этом прочностные характеристики и водостойкость образующего цементного камня.
Выход за нижний предел содержания компонентов в тампонажном материале приводит к потере его стабильности, а также к снижению прочности цементного камня (пример 13 таблиц 1, 2).
Выход за верхний предел компонентов в тампонажном материале приводит к увеличению плотности раствора и сокращению сроков загустевания и схватывания, (пример 12 таблиц 1, 2).
Преимуществами заявляемого магнезиального тампонажного материала являются приемлемые сроки загустевания и схватывания в температурном диапазоне 20-90°С, образование прочного, стойкого к пластовым флюидам цементного камня, а также упрощенная схема приготовления его на промысле за счет снижения количества компонентов состава.
Использование предлагаемого состава позволит значительно расширить область применения магнезиальных тампонажных материалов при проведении ремонтно-изоляционных и ремонтно-восстановительных работ в нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах.
Claims (2)
- Магнезиальный тампонажный материал, содержащий порошок магнезитовый каустический, хлористый магний, воду и добавки, отличающийся тем, что в качестве добавок содержит серпентинитомагнезит и оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФК), а в качестве хлористого магния и воды - природный рассол бишофита плотностью 1300 кг/м3 при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
-
Порошок магнезитовый каустический 26,76-37,50 Серпентинитомагнезит молотый 8,92-12,50 ОЭДФК 0,00-1,50 Природный рассол бишофита плотностью 1300 кг/м3 остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017117990A RU2681163C2 (ru) | 2017-05-23 | 2017-05-23 | Магнезиальный тампонажный материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017117990A RU2681163C2 (ru) | 2017-05-23 | 2017-05-23 | Магнезиальный тампонажный материал |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017117990A3 RU2017117990A3 (ru) | 2018-11-28 |
RU2017117990A RU2017117990A (ru) | 2018-11-28 |
RU2681163C2 true RU2681163C2 (ru) | 2019-03-04 |
Family
ID=64576856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017117990A RU2681163C2 (ru) | 2017-05-23 | 2017-05-23 | Магнезиальный тампонажный материал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2681163C2 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1402605A (en) * | 1971-07-12 | 1975-08-13 | Oil Base Germany Gmbh Co Kg | Grouting and sealing cement and a process using it for grouting and or sealing off mine faces or boreholes |
SU1263815A1 (ru) * | 1985-02-13 | 1986-10-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам | Тампонажный раствор дл цементировани высокотемпературных скважин |
RU94024422A (ru) * | 1994-06-29 | 1996-04-27 | Б.В. Генералов | Вяжущее |
RU2060360C1 (ru) * | 1994-03-10 | 1996-05-20 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Тампонажный состав |
RU2198857C1 (ru) * | 2001-07-18 | 2003-02-20 | Дальневосточный государственный университет путей сообщения | Строительная композиция |
RU2374293C1 (ru) * | 2008-07-04 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Магнезиальный тампонажный материал |
-
2017
- 2017-05-23 RU RU2017117990A patent/RU2681163C2/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1402605A (en) * | 1971-07-12 | 1975-08-13 | Oil Base Germany Gmbh Co Kg | Grouting and sealing cement and a process using it for grouting and or sealing off mine faces or boreholes |
SU1263815A1 (ru) * | 1985-02-13 | 1986-10-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам | Тампонажный раствор дл цементировани высокотемпературных скважин |
RU2060360C1 (ru) * | 1994-03-10 | 1996-05-20 | Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Тампонажный состав |
RU94024422A (ru) * | 1994-06-29 | 1996-04-27 | Б.В. Генералов | Вяжущее |
RU2198857C1 (ru) * | 2001-07-18 | 2003-02-20 | Дальневосточный государственный университет путей сообщения | Строительная композиция |
RU2374293C1 (ru) * | 2008-07-04 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" | Магнезиальный тампонажный материал |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017117990A3 (ru) | 2018-11-28 |
RU2017117990A (ru) | 2018-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2851539C (en) | Slag compositions comprising latex and methods of use | |
RU2057250C1 (ru) | Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин и способ его приготовления | |
AU2012340798B2 (en) | Calcium phosphate cement compositions comprising pumice and/or perlite and associated methods | |
EP1213270A1 (en) | Well cement fluid loss control additive | |
CN104312558B (zh) | 偏高岭土水性悬浮液及其制备方法和应用及油田固井用水泥浆 | |
RU2542028C1 (ru) | Магнезиальный тампонажный материал и способ его получения | |
WO2008001065A1 (en) | Improved settable compositions free of portland cement and associated methods of use | |
RU2681163C2 (ru) | Магнезиальный тампонажный материал | |
KR20100064765A (ko) | 콘크리트 구조물의 표면보호재로서 레이들 슬래그 결정성장반응을 이용한 마감재 조성물 | |
RU2460755C2 (ru) | Тампонажный материал для цементирования обсадных колонн и способ его приготовления | |
JP6911992B1 (ja) | モルタル・コンクリート用混和材料、水硬性組成物、セメント組成物及びコンクリート | |
WO2018088405A1 (ja) | セメント混和材、それを用いたセメント組成物、及びコンクリート構造物の塩害抑制加工方法 | |
UA21335U (en) | Backfill solution for cementation of oil-and-gas wells under complicated mining-geological conditions | |
RU2530805C1 (ru) | Тампонажный материал | |
RU2202033C2 (ru) | Тампонажный состав | |
RU2630824C1 (ru) | Ремонтно-изоляционный тампонажный состав | |
KR20210096193A (ko) | 시멘트 슬러리, 경화된 시멘트 및 이의 제조 및 사용 방법 | |
EP3121245B1 (en) | Foamed spacer fluids containing cement kiln dust | |
RU2781004C1 (ru) | Тампонажная смесь | |
RU2813584C1 (ru) | Поризованный расширяющийся тампонажный материал | |
US2049882A (en) | Building tile | |
RU2536725C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами | |
RU2717854C1 (ru) | Утяжеленный тампонажный раствор | |
RU2726754C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
RU2574433C1 (ru) | Тампонажный материал для изоляции и ограничения водопритоков в нефтяные и газовые скважины |