RU2733584C1 - Тампонажный раствор - Google Patents

Тампонажный раствор Download PDF

Info

Publication number
RU2733584C1
RU2733584C1 RU2019140636A RU2019140636A RU2733584C1 RU 2733584 C1 RU2733584 C1 RU 2733584C1 RU 2019140636 A RU2019140636 A RU 2019140636A RU 2019140636 A RU2019140636 A RU 2019140636A RU 2733584 C1 RU2733584 C1 RU 2733584C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
grouting
cementing
sodium chloride
solution
normal
Prior art date
Application number
RU2019140636A
Other languages
English (en)
Inventor
Данир Ахатович Речапов
Сергей Александрович Кармацких
Наталья Владимировна Фляг
Светлана Александровна Родер
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 RU2019140636A priority Critical patent/RU2733584C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2733584C1 publication Critical patent/RU2733584C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08Acids or salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/08Fats; Fatty oils; Ester type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions 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 hydraulic cements other than calcium sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions 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 hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions 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 hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06Aluminous cements
    • 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
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467Compositions 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
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным растворам, 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. Тампонажный раствор содержит при следующем соотношении компонентов, мас.%: тампонажную смесь ГранЦЕМ - 7 БГ - 63,286-64,101, нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФК - 0,004-0,009, и 18%-ный раствор хлорида натрия - 35,89-36,71. Обеспечивается цементирование протяженных (более 2500 м) обсадных колонн в одну ступень одним составом с плотностью раствора (1700±20) кг/м3 по всему интервалу размещения при нормальных и умеренных температурах и обладающего необходимым временем загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию. 2 табл.

Description

Изобретение относится к области цементирования обсадных колонн в нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах, вскрывающих пласты с полиминеральными водами высокой степени минерализации (от 350 г/л до 634 г/л). Может быть также использовано для цементирования колонн в одну ступень одним составом в интервалах проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва при низких и нормальных температурах.
Известен тампонажный раствор для цементирования нефтяных и газовых скважин, содержащий, мас. %: тампонажный цемент 15,8-27,5, хлорид натрия 3,8-6,1, золу-унос с содержанием СаО + MgO от 6,66 до 9,60% 13,2-19,3, цементную пыль с электрофильтров из отходящих газов вращающихся печей цементных заводов 13,2-19,3 и воду - остальное [RU 2026959 С1, МПК Е21В 33/138 (1995.01), опубл. 20.01.1995]. Тампонажный цемент, золу - унос и цементную пыль смешивают. Полученную смесь затворяют на водном растворе хлорида натрия.
Недостатком известного тампонажного раствора являются низкая прочность тампонажного камня.
Известен тампонажный состав, предназначенный для цементирования скважин с нормальными и умеренными температурами, содержащий, мас.ч.: портландцемент тампонажный - 80-120; золу-уноса - 80-120; асбест - 2-3; минеральную соль - 1,0-1,5; вода - 120 [RU 2013525 С1, МПК Е21В 33/138, опубл. 30.05.1994]. Тампонажный состав характеризуется деформирующими свойствами при одновременном повышении прочности цементного камня и сцеплении его с обсадной колонной.
Недостатками известного состава являются низкие значения растекаемости раствора и ранней прочности камня при нормальных температурах, недостаточная стойкость к коррозионному воздействию полиминеральных пластовых вод высокой степени минерализации. Совокупность указанных недостатков не позволяет обеспечить надежное и долговечное разобщение пластов применительно к условиям месторождений Восточной Сибири, для которых характерно наличие указанных типов пластовых вод в горизонтах с низкими и нормальными температурами.
При разработке изобретения решение технической проблемы - повышение качества цементирования обсадных колонн в скважинах, вскрывающих пласты с полиминеральными водами высокой степени минерализации, обеспечивается за счет создания тампонажного раствора.
При этом достигается технический результат, заключающийся в том, что приготовленный раствор имеет плотность 1700±20 кг/м3, обладает высокой растекаемостью и способностью формирования камня повышенной прочности, стойкий к коррозионному воздействию полиминеральных пластовых вод высокой степени минерализации при низких и нормальных температурах.
Указанный технический результат достигается тем, что тампонажный раствор содержит сухую тампонажную смесь ГранЦЕМ - 7 БГ, и добавки, в качестве которых содержит нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФК и 18% водный раствор хлорида натрия, при следующем соотношении компонентов, мас. %: ГранЦЕМ - 7 БГ - 63,286-64,101, НТФК - 0,004-0,009, 18% водный раствор хлорида натрия - 35,89-36,71.
Улучшение физико-механических свойств тампонажного состава и формируемого камня обеспечивается за счет повышения его прочности по всему интервалу размещения при низких положительных и нормальных температурах и обеспечения необходимого времени загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию.
Отличительными признаками заявляемого тампонажного раствора является наличие в качестве добавок замедлителя времени загустевания и сроков схватывания - НТФК и модификатора твердения - 18% водного раствора хлорида натрия.
Влияние НТФК заключается в увеличении продолжительности периода коагуляционного структурообразования при нормальных температурах для безопасного выполнения работ по цементированию протяженных обсадных колонн. По истечении указанного индукционного периода действие НТФК прекращается и происходит регулируемое структурообразование при реакции цемента 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 18% водного раствора хлорида натрия при снижении температуры является компонентом, усиливающим степень гидратации цемента, что обеспечивает получение камня высокой прочности при низких и нормальных температурах.
Использование в качестве жидкости затворения 18% водный раствор хлорида натрия в данной разработке исключает возможность растворения галита и поглощение полиминеральных вод высокой степени минерализации.
Использование водного раствора хлорида кальция в данной разработке исключается по рядам причин, а именно, затворение сухой тампонажной смеси водным раствором хлорида кальция сопровождается пониженной растекаемостью, «короткими» сроками схватывания и выделением энергии (экзотермическая реакция) последствием данных недостатков является создание аварийной ситуации в процессе цементирования обсадной колонны.
Взаимное влияние компонентов друг на друга, их синергетическое действие позволяет получить тампонажный раствор, обеспечивающий повышение качества крепления скважин, за счет обеспечения необходимого времени загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию и повышения прочности формируемого камня в интервале размещения с наличием полиминеральных вод высокой степени минерализации (от 350 г/л до 634 г/л).
Для приготовления предлагаемой тампонажной смеси использованы следующие компоненты:
- сухая тампонажная смесь ГранЦЕМ - 7 БГ, выпускаемая по ТУ 57-013-80338612-2010 ООО «Гранула», предназначена для приготовления тампонажных растворов плотностью от 1680 до 1730 кг/м3, используемая при цементировании обсадных колонн нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин при низких и умеренных температурах.
- 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;
- техническая вода.
Основные технологические свойства раствора и камня определялись в соответствии с ГОСТ 26798.1-96 «Цементы тампонажные. Методы испытаний». Плотность раствора определялась ареометром АБР-1, растекаемость - формой-конусом, водоотделение - в двух цилиндрах объемом 250 мл, водоотдача - ВМ-6. Тестирование на время загустевания выполнялось на высокотемпературном консистометре высокого давления модель 7025 (фирма «Chandler Engineering))). Определение предела прочности при изгибе и сжатии на испытательной машине (фирма Controls).
Хранение образцов при температурах 26°С, 30°С и 43°С производилось в камере твердения модель 1910 (фирма «Chandler Engineering))), а определение предела прочности камня при сжатии через 48 ч твердения - на испытательной машине модель 4207 (фирма «Chandler Engineering))).
Тампонажный раствор приготавливали следующим образом. Вначале в заданных соотношениях смешивали сухие компоненты, полученный материал тщательно перемешивался для гомогенизации. Затем производилось затворение сухой смеси с 18% водным раствором хлорида натрия в смесителе лабораторном СЛ-1 согласно ГОСТ 26798.1-96 и определялись технологические свойства полученного раствора и сформированного камня.
Пример.
Для приготовления тампонажного раствора (таблица 1, состав 4) необходимо 63,691 мас. % ГранЦем-7 БГ, 0,004% мас. % НТФК. Приготавливают тампонажный раствор путем затворения смеси в 18% растворе хлорида натрия. После перемешивания в течение трех минут определяют плотность, растекаемость, водоотделение, время загустевания при температуре 26°С полученного раствора. Оставшуюся часть тампонажного раствора заливают в формы-балочки для определения предела прочности при изгибе и сжатии и хранят при температуре 26°С.
Приготовленный раствор имеет плотность 1,69 г/см3, растекаемость 219 мм, водоотделение 0,0 мл, время загустевания до 50 Вс составляет 210 мин, предел прочности камня при изгибе и сжатии составляет 4,8 МПа и 16,1 МПа.
Примеры приготовления и испытания остальных составов, приведенных в таблице 1, аналогичны вышеописанному.
Для выявления отличительных признаков и заявляемого технического результата изменяли массовые соотношения ингредиентов.
Как видно из таблицы 1, заявляемый тампонажный раствор, включающий сухую тампонажную смесь, содержащую замедлитель времени загустевания и сроков схватывания - НТФК и модификатор твердения - 18% водный раствор хлорида натрия, при указанном соотношении компонентов превосходит известные из уровня техники аналоги, а именно: характеризуется повышенной прочностью камня в диапазоне низких и нормальных температур; необходимым временем загустевания раствора смеси с плотностью (1,70±0,02) г/см3 при нормальной температуре; низким водоотделением при высокой растекаемости раствора. Указанные преимущества позволяют получить необходимый технический результат и обеспечить высокую герметичность крепи во всем интервале размещения при низких и нормальных температурах, обеспечить необходимое время загустевания для безопасного выполнения работ по цементированию при нормальной температуре.
В случае запредельных соотношений компонентов смеси, приготавливаемые растворы характеризуются низкой прочностью камня при низких и нормальных температурах (запредельные значения предела прочности камня при изгибе м сжатии 2,5 МПа и 10,7 МПа соответственно) и недостаточной стойкостью к коррозионному воздействию полиминеральных пластовых вод высокой степени минерализации.
Таким образом, заявляемая 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
Figure 00000002

Claims (2)

  1. Тампонажная смесь, характеризующаяся тем, что содержит тампонажный цемент ГранЦем - 7 БГ и добавки, отличающаяся тем, что дополнительно содержит замедлитель времени загустевания и сроков схватывания нитрилотриметилфосфоновую кислоту НТФК, а в качестве жидкости затворения содержит 18%-ный водный раствор хлорида натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
  2. ГранЦем-7БГ 63,286-64,101 НТФК 0,004-0,009 18%-ный раствор хлорида натрия 35,89-36,71
RU2019140636A 2019-12-10 2019-12-10 Тампонажный раствор RU2733584C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140636A RU2733584C1 (ru) 2019-12-10 2019-12-10 Тампонажный раствор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140636A RU2733584C1 (ru) 2019-12-10 2019-12-10 Тампонажный раствор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2733584C1 true RU2733584C1 (ru) 2020-10-05

Family

ID=72926723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019140636A RU2733584C1 (ru) 2019-12-10 2019-12-10 Тампонажный раствор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2733584C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2782526C1 (ru) * 2022-03-21 2022-10-28 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" Утяжеленный минерализованный тампонажный портландцементный состав

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2013525C1 (ru) * 1991-07-22 1994-05-30 Украинский научно-исследовательский институт природных газов Тампонажный состав
US6962201B2 (en) * 2003-02-25 2005-11-08 Halliburton Energy Services, Inc. Cement compositions with improved mechanical properties and methods of cementing in subterranean formations
RU2304606C1 (ru) * 2006-02-01 2007-08-20 Закрытое акционерное общество "Октопус" Тампонажная смесь
RU2380393C1 (ru) * 2008-11-01 2010-01-27 Любовь Ивановна Рябова Комплексный реагент для тампонажных растворов
RU2468187C1 (ru) * 2011-05-11 2012-11-27 Лонест Холдинг Корп. Основа отверждаемого тампонажного раствора
RU2601878C1 (ru) * 2015-09-04 2016-11-10 Закрытое акционерное общество "Октопус" Тампонажный раствор

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2013525C1 (ru) * 1991-07-22 1994-05-30 Украинский научно-исследовательский институт природных газов Тампонажный состав
US6962201B2 (en) * 2003-02-25 2005-11-08 Halliburton Energy Services, Inc. Cement compositions with improved mechanical properties and methods of cementing in subterranean formations
RU2304606C1 (ru) * 2006-02-01 2007-08-20 Закрытое акционерное общество "Октопус" Тампонажная смесь
RU2380393C1 (ru) * 2008-11-01 2010-01-27 Любовь Ивановна Рябова Комплексный реагент для тампонажных растворов
RU2468187C1 (ru) * 2011-05-11 2012-11-27 Лонест Холдинг Корп. Основа отверждаемого тампонажного раствора
RU2601878C1 (ru) * 2015-09-04 2016-11-10 Закрытое акционерное общество "Октопус" Тампонажный раствор

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Новые решения в области разработки составов тампонажных смесей для цементирования обсадных колонн при различных температурах, БЕЛЕЙ И.И. и др. Ж-л "БУРЕНИЕ И НЕФТЬ", Март, 2013. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2782526C1 (ru) * 2022-03-21 2022-10-28 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" Утяжеленный минерализованный тампонажный портландцементный состав

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2586517C2 (ru) Медленно застывающие цементные композиции, содержащие пемзу, и связанные с ними способы
US7736430B2 (en) Compositions and methods for controlling the setting behavior of cement slurries using carbonated fly ash
EP2885255B1 (en) Geopolymer cement compositions and methods of use
AU2012328603B2 (en) Slag compositions comprising latex and methods of use
Paiva et al. Effect of pozzolans with different physical and chemical characteristics on concrete properties
EP1213270A1 (en) Well cement fluid loss control additive
CN105198273A (zh) 一种混凝土复合型无氯早强剂及其制备方法
EP0286396B1 (en) Cementitious compositions
CN112939561A (zh) 一种磷石膏基轻质抹灰石膏及其制备方法
RU2733584C1 (ru) Тампонажный раствор
CN108238765A (zh) 一种防腐耐盐碱混凝土及其制备方法
RU2642897C1 (ru) Облегченная тампонажная смесь
US7854262B2 (en) Sorel cement compositions, amine phosphono retarders, and associated methods
US4223733A (en) Method for cementing oil wells
RU2530805C1 (ru) Тампонажный материал
NO752608L (ru)
RU2808959C1 (ru) Тампонажный состав
RU2761317C1 (ru) Тампонажный портландцементный состав
RU2259467C1 (ru) Основа утяжеленного тампонажного раствора, применяемого преимущественно в трещиноватых карбонатных коллекторах
RU2698347C1 (ru) Тампонажная смесь
RU2813584C1 (ru) Поризованный расширяющийся тампонажный материал
RU2807721C1 (ru) Тампонажная смесь
RU2472835C1 (ru) Сырьевая смесь для получения облегченного тампонажного раствора
DiNoia et al. Alkali-free shotcrete accelerator interactions with cement and admixtures
RU2726754C1 (ru) Тампонажный раствор