RU2717317C1 - Тампонажный материал - Google Patents
Тампонажный материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2717317C1 RU2717317C1 RU2019118514A RU2019118514A RU2717317C1 RU 2717317 C1 RU2717317 C1 RU 2717317C1 RU 2019118514 A RU2019118514 A RU 2019118514A RU 2019118514 A RU2019118514 A RU 2019118514A RU 2717317 C1 RU2717317 C1 RU 2717317C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- portland cement
- calcium polysulfide
- additive
- plugging material
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 claims description 22
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 claims description 22
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract description 22
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000004575 stone Substances 0.000 abstract description 9
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000016571 aggressive behavior Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 2
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010428 baryte Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000007884 disintegrant Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 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
-
- 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
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к тампонажным материалам, используемым при цементировании нефтяных и газовых скважин, преимущественно к специальным вяжущим веществам для крепления скважин в сероводородсодержащих средах. Технический результат - получение состава тампонажного материала, обеспечивающего долговечность цементного камня в сероводородных средах и имеющего пониженную проницаемость. Тампонажный материал, включающий портландцемент и добавку, согласно изобретению в качестве добавки содержит полисульфид кальция, подвергнутый совместной дезинтеграторной обработке с портландцементом при скорости соударения 95-110 м/с, при следующем соотношении, мас.%: портландцемент 95-99, полисульфид кальция 1-5. 2 табл.
Description
Изобретение относится к тампонажным материалам, используемым в нефтегазовой промышленности, в частности, к тампонажным материалам, используемым при цементировании нефтяных и газовых скважин, преимущественно к специальным цементам для крепления скважин в зонах повышенной сероводородной агрессии.
Традиционные портландцементы, в условиях сероводородной агрессии подвергаются коррозии и быстро разрушаются.
Известен материал для цементирования скважин, в состав которого входят портландцементный клинкер, ингибирующая добавка и водный раствор MgSO4 [Авторское свидетельство СССР N 1148975, МПК Е21В 33/138, 1985]. Однако указанный материал образует камень, имеющий невысокую коррозионную стойкость в сероводороде.
Известен тампонажный материал, содержащий вяжущее, песок, баритовый концентрат и твердый гидрофобизатор [авторское свидетельство СССР №1113516, МПК Е21В 33/138, 15.09.84, бюл. №34]. Однако тампонажный материал данного состава имеет низкую коррозионную стойкость в среде H2S и повышенную газопроницаемость.
Известен тампонажный материал, содержащий минеральное вяжущее (96-99 мас. %) и порошкообразный продукт переработки жидких и гелеобразных отходов производства эпоксидных смол (1,0-4,0 мас. %) [патент РФ №2036297, МПК Е21 В 33/138, опубл. 27.05.1995].
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности признаков является сероводородостойкий тампонажный раствор, включающий портландцемент и добавки (песок, утяжелитель, гидрофобизатор) и жидкость затворения [патент РФ №2471843, МПК С09K 8/467, опубл. 10.01.2013, бюл. №1]. Недостатком указанного материала является недостаточная стойкость в растворенном сероводороде.
Целью изобретения является получение тампонажного материала, обеспечивающего повышенную долговечность цементного камня при сероводородной агрессии и имеющего пониженную проницаемость.
Поставленная цель достигается тем, что тампонажный материал, включающий портландцемент и добавку, согласно изобретению в качестве добавки содержит полисульфид кальция, подвергнутый совместной дезинтеграторной обработке с портландцементом,
при следующем соотношении, мас. %:
портландцемент - 95 - 99;
полисульфид кальция - 1 - 5.
В предлагаемом изобретении используются новый ингредиент полисульфид кальция, который смешивают с портландцементом, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию «новизна».
Полисульфид кальция является одним из многосернистых соединений общей формулы Me2Sn. В структуре этих веществ имеются (димерные/полимерные) цепи атомов -S-S(n)-S-. В предлагаемом изобретении используется пентасульфид серы, имеющий формулу CaS5.
Из литературы известно применений полисульфидных растворов для уменьшения пористости и водопоглощения, повышение плотности и морозостойкости [Евразийский патент №024383. Способ обработки строительных материалов полисульфидными растворами. Массалимов И.А., Чуйкин А.Е., Янахметов М.Р., Хусаинов А.Н., Мустафин А.Г. приоритет от 26.04.2014]. [Янахметов М.Р., Чуйкин А.Е., Массалимов И.А. Модифицирование поровой структуры цементных бетонов пропиткой серосодержащими растворами. Интернет журнал. Нанотехнологии в строительстве. 2015. Т. 7. №1. С. 63-72].
При этом во всех вышеуказанных случаях полисульфидными растворами пропитываются готовые изделия.
Известно использование полисульфида кальция в качестве добавки к портландцементу для повышения прочности бетона (US 4193811 А, 18.03.1980 г.)
Однако из литературы неизвестно применение полисульфида кальция в тампонажных материалах, используемых при приготовлении тампонажных растворов, применяемых при креплении скважин.
Из литературы известно применение дезинтеграторной обработки тампонажных материалов, содержащих модифицирующие добавки [см. Агзамов Ф.А., Измухамбетов Б.С., Умралиев Б.Т. Применение дезинтеграторной технологии при получении порошкообразных материалов для строительства скважин. СПб., Недра, 2007. - 464 с.]. Однако неизвестно применение дезинтеграторной добавки для обработки портландцемента совместно с полисульфидом кальция. Применение дезинтеграторной обработки в предлагаемом тампонажном материале обеспечивает лучшее диспергирование полисульфида кальция и более равномерное распределение по объему цемента. Это приводит к тому, что полисульфид кальция покрывает большую поверхность пор в образующемся цементном камне, ограничивая контакт продуктов твердения с агрессивной средой.
Сущность изобретения заключается в следующем.
В сероводородостойком тампонажном растворе, включающем портландцемент и полисульфид кальция, в процессе твердения полисульфид кальция осаждается на внутренней поверхности пор и наружной поверхности цементного камня, обеспечивая ингибирование этих поверхностей и ограничивая контакт с ними агрессивных флюидов. Кольматация пор повышает прочность и снижает проницаемость цементного камня. Все это позволяет повысить долговечность цементного камня в средах с высоким содержанием сероводорода. Кроме этого полисульфид кальция снижает реологические свойства тампонажного раствора и повышает его подвижность, что положительно скажется на процессе цементирования обсадных колонн.
Таким образом, сказанное выше указывает на соответствие заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».
В предлагаемом изобретении использовали:
- тампонажный портландцемент ПЦТ-G ГОСТ 1581-96;
- полисульфид кальция (пентасульфид серы), имеющий формулу CaS5.
Пример реализации изобретения.
Для приготовления тампонажного раствора было взято 1200 г портландцемента тампонажного ПЦТ-I-50 и 36 г полисульфида кальция (3% от веса цемента), который добавляли в тампонажный цемент.Полученную смесь подвергали дезинтеграторной обработке при скорости соударения частиц 95-110 м/с.Также было взято 540 мл воды, обеспечившей водоцементное отношение (В/Ц) равное 0,45. Приготовление растворов проводилось согласно ГОСТ 26798.1-96 Цементы тампонажные. Методы испытаний.
Приготовленное цементное тесто использовали для определения свойств тампонажного материала и изготовления образцов для испытания на изгиб и сжатие и проведения коррозионных испытаний. Испытания полученного тампонажного материала проводились согласно ГОСТ 1581-96. Результаты испытаний данной пробы, а также других составов, приведены в таблице 1.
Из нее видно, что ввод в состав тампонажного материала полисульфидной серы практически не влияет на его реологические свойства, увеличивает время прокачиваемости, повышает прочность образовавшегося цементного камня и снижает его проницаемость.
Таким образом, приведенный пример реализации изобретения показывает его соответствие критерию «практическая применимость».
На буровой тампонажный раствор из предлагаемого тампонажного материала готовится по общепринятой технологии.
Полученные образцы цементного камня размером 4×4×4 см подвергались коррозии при воздействии растворенного сероводорода.
При этом образцы находились в воде, содержащей растворенный сероводород с концентрацией 4000 мг/л. После определенного срока образцы извлекали из агрессивной среды, и оценивали глубина коррозии. Результаты исследований приведены в таблице 2.
Эксперименты показали, что полисульфид кальция обладает антикоррозионными способностями по отношению к агрессивным средам. С увеличением концентрации полисульфида кальция в растворе снижается глубина коррозии по сравнению с контрольным образцом, и существенно замедляется процесс коррозии.
Claims (3)
- Тампонажный материал, включающий портландцемент и добавку, отличающийся тем, что в качестве добавки содержит полисульфид кальция, подвергнутый совместной дезинтеграторной обработке с портландцементом при скорости соударения 95-110 м/с, при следующем соотношении, мас.%:
- портландцемент - 95-99;
- полисульфид кальция - 1-5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019118514A RU2717317C1 (ru) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Тампонажный материал |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019118514A RU2717317C1 (ru) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Тампонажный материал |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2717317C1 true RU2717317C1 (ru) | 2020-03-20 |
Family
ID=69898773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019118514A RU2717317C1 (ru) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Тампонажный материал |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2717317C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4193811A (en) * | 1978-08-31 | 1980-03-18 | Chevron Research Company | Concrete composition |
| SU1148975A1 (ru) * | 1983-10-06 | 1985-04-07 | Московский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимической И Газовой Промышленности Им.И.М.Губкина | Тампонажный раствор |
| RU2036297C1 (ru) * | 1992-08-14 | 1995-05-27 | Юрий Ростиславович Леонов | Тампонажный материал |
| RU2416589C1 (ru) * | 2009-09-23 | 2011-04-20 | Исмаил Александрович Массалимов | Состав для обработки строительных материалов и способ их обработки |
| RU2471843C1 (ru) * | 2011-05-11 | 2013-01-10 | Лонест Холдинг Корп. | Сероводородостойкий тампонажный раствор |
-
2019
- 2019-06-14 RU RU2019118514A patent/RU2717317C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4193811A (en) * | 1978-08-31 | 1980-03-18 | Chevron Research Company | Concrete composition |
| SU1148975A1 (ru) * | 1983-10-06 | 1985-04-07 | Московский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимической И Газовой Промышленности Им.И.М.Губкина | Тампонажный раствор |
| RU2036297C1 (ru) * | 1992-08-14 | 1995-05-27 | Юрий Ростиславович Леонов | Тампонажный материал |
| RU2416589C1 (ru) * | 2009-09-23 | 2011-04-20 | Исмаил Александрович Массалимов | Состав для обработки строительных материалов и способ их обработки |
| RU2471843C1 (ru) * | 2011-05-11 | 2013-01-10 | Лонест Холдинг Корп. | Сероводородостойкий тампонажный раствор |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Binici et al. | Influence of marble and limestone dusts as additives on some mechanical properties of concrete | |
| CN111566069B (zh) | 作为胶凝矿物掺合料的添加剂的水泥添加剂材料的组合物，及用作潜在水硬性粘合剂以提高胶凝产品的效果 | |
| Tkach et al. | Highly effective water-repellent concrete with improved physical and technical properties | |
| US2614998A (en) | Low water-loss cement slurry | |
| RU2400441C2 (ru) | Вяжущая композиция и бетон из этой композиции | |
| KR101042657B1 (ko) | 해양 콘크리트용 혼합재 및 이를 이용한 시멘트 조성물 | |
| RU2468187C1 (ru) | Основа отверждаемого тампонажного раствора | |
| RU2717317C1 (ru) | Тампонажный материал | |
| RU2202033C2 (ru) | Тампонажный состав | |
| RU2374293C1 (ru) | Магнезиальный тампонажный материал | |
| Saussaye et al. | Soils treatment with hydraulic binders: physicochemical and geotechnical investigations of a chemical disturbance | |
| Ismail et al. | Short-Term Effect on Mechanical Strength and Water Absorption of Concrete Containing Palm Oil Fuel Ash Exposed to Chloride Solution | |
| CA2545810C (en) | Cementitious composition for use in elevated to fully saturated salt environments | |
| RU2813584C1 (ru) | Поризованный расширяющийся тампонажный материал | |
| RU2319721C2 (ru) | Полимерцементная тампонажная композиция | |
| RU2002721C1 (ru) | Способ приготовлени бетонной смеси | |
| RU2052413C1 (ru) | Состав добавки "кальматрон" для бетонной смеси или поверхностной обработки бетона | |
| RU2151267C1 (ru) | Облегченный тампонажный раствор | |
| RU2807721C1 (ru) | Тампонажная смесь | |
| RU2698347C1 (ru) | Тампонажная смесь | |
| RU2745980C1 (ru) | Тампонажный состав | |
| Budiati et al. | Effect of Sea Water Immersion on Accelerated-Stone Ash Concrete | |
| Abelha Rocha et al. | Effect of the Sodium and Potassium Chloride on the Mechanical and Plastic Properties on the Oil Well Cement Slurries | |
| RU2298576C1 (ru) | Комплексный реагент для высокотемпературных тампонажных растворов | |
| RU2239049C1 (ru) | Облегченный тампонажный раствор |