RU2741919C1 - Тампонажный раствор для строительства и ремонта газовых и нефтяных скважин в условиях низких температур - Google Patents
Тампонажный раствор для строительства и ремонта газовых и нефтяных скважин в условиях низких температур Download PDFInfo
- Publication number
- RU2741919C1 RU2741919C1 RU2020109903A RU2020109903A RU2741919C1 RU 2741919 C1 RU2741919 C1 RU 2741919C1 RU 2020109903 A RU2020109903 A RU 2020109903A RU 2020109903 A RU2020109903 A RU 2020109903A RU 2741919 C1 RU2741919 C1 RU 2741919C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- gas
- oil
- repair
- construction
- Prior art date
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 title description 2
- 239000003129 oil well Substances 0.000 title description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 11
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 claims abstract description 8
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 18
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 abstract description 11
- 239000004575 stone Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 229910052599 brucite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer 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
- 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
-
- 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)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Тампонажный раствор для строительства и ремонта нефтяных и газовых скважин в условиях низких температур содержит 50,0-65 мас.% глиноземистого цемента, 4,0-19,0 мас.% метакаолина, 0,1-1,0 мас.% пластификатора, 0,001-0,01 мас.% ускорителя схватывания и воду до 100 %. При этом в качестве пластификатора используется суперпластификатор марки Melflux PP100F, а в качестве ускорителя схватывания используют карбонат калия, или карбонат натрия, или карбонат лития. Техническим результатом является обеспечение контролируемых сроков загустевания и сроков схватывания в условиях низких температур, а также получение цементного камня высокой прочности. 3 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к тампонажным растворам для строительства и ремонта нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано в условиях низких температур.
Известен тампонажный материал для цементировании обсадных колонн в нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах, осложненных наличием в разрезе многолетнемерзлых пород, характеризующихся сплошной и прерывистой льдистостью, содержащий %масс: порошок бруситовый каустический – 43,86-47,36; сернокислый магний – 8,32-13,81; вода – остальное (RU № 2460754, 2011).
Недостатки данного тампонажного материала заключаются в том, что он имеет неконтролируемые сроки загустевания и сроки схватывания, а также имеет высокую фильтратоотдачу раствора, из-за чего водная фаза будет быстро отфильтровываться и тампонажный материал станет непрокачиваемым.
Более близким к изобретению является тампонажный состав для крепления скважин и боковых стволов с горизонтальными участками, включающий портландцемент и алюминатное вяжущее, отличающийся тем, что в качестве алюминатного вяжущего содержит глиноземистый цемент и дополнительно содержит кварцевый песок, негашеную известь, суперпластификатор С-3, реагент-стабилизатор и понизитель водоотдачи - 1%-ный раствор гидроксиэтилцеллюлозы марки 400, пеногаситель Пента-465 и воду, мас.ч.: портландцемент 55-65, глиноземистый цемент 10-20, известь негашеная 5-10, песок кварцевый 15-20, суперпластификатор С-3 1-1,3, 1%-ный раствор гидроксиэтилцеллюлозы марки 400 20-30, пеногаситель Пента-465 0,05-0,1, вода 30 (RU № 2588066, 2015).
Недостатки известного тампонажного состава заключаются в том, что он не обеспечивает возможность осуществления контроля над сроками загустевания и сроками схватывания в условиях низких температур, а также низкую прочность цементного камня.
Техническая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении возможности контроля сроков загустевания и сроков схватывания в условиях низких температур, а также в повышении прочности цементного камня.
Указанная техническая задача решается тем, что тампонажный раствор для строительства и ремонта, нефтяных и газовых скважин в условиях низких температур содержит глиноземистый цемент, метакаолин, пластификатор, ускоритель схватывания и воду при следующем соотношении компонентов, %масс:
- глиноземистый цемент 50,0 – 65,0
- метакаолин 4,0 – 19,0
- пластификатор 0,1 – 1,0
- ускоритель 0,001 – 0,01
- вода остальное, до 100.
Технический результат заключается в обеспечении возможности контроля сроков загустевания и сроков схватывания в условиях низких температур, а также в повышении прочности цементного камня. Технический результат достигается за счет добавления в тампонажный раствор регулировщиков сроков схватывания и загустевания: пластификатора, который одновременно является замедлителем и ускорителя.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Описываемый тампонажный состав готовят следующим образом.
Для приготовления тампонажного раствора предварительно готовят сухую смесь, для чего берут глиноземистый цемент и смешивают с метакаолином. Количество глиноземистого цемента определяется необходимым водоцементным соотношением, а количество метакаолина определяется необходимостью контролировать фильтратоотдачу тампонажного раствора. Далее предварительно готовят жидкость затворения путем добавления пластификатора и ускорителя схватывания в воду. Количество пластификатора и ускорителя схватывания определяется необходимостью достигнуть контролируемых сроков схватывания и сроков загустевания, а количество воды определяется необходимым водоцементным соотношением.
Нижняя и верхняя граница диапазона концентраций компонентов тампонажного раствора определяется необходимостью получить заданные свойства тампонажного раствора.
Ниже представлены примеры получения описываемого тампонажного раствора для строительства и ремонта нефтяных и газовых скважин.
Для приготовления тампонажных растворов по приведенным примерам используют следующие реагенты:
– в качестве глиноземистого цемента используют глиноземистый цемент марки SECAR 38R;
– в качестве метакаолина используют высокоактивный метакаолин по ГОСТ Р 56178-2014;
– в качестве пластификатора используют суперпластификатор марки Melflux PP100F;
– в качестве ускорителя используют карбонат калия или карбонат натрия или карбонат лития;
– в качестве воды используют пресная техническая вода.
Пример №1.
Для приготовления 1000,0 г тампонажного раствора готовится сухая смесь, для чего берется глиноземистый цемент марки SECAR 38R – 500,0 г и высокоактивный метакаолин – 190,0 г. Далее сухая смесь затворяется в жидкости затворения, состоящей из 10,0 г суперпластификатора марки Melflux PP100F, 0,1 г карбоната калия и 299,9 г воды. После чего раствор перемешивается до полной однородности.
Пример
№2
.
Для приготовления 1000,0 г тампонажного раствора готовится сухая смесь, для чего берется глиноземистый цемент марки SECAR 38R – 575,0 г и высокоактивный метакаолин – 115,0 г. Далее сухая смесь затворяется в жидкости затворения, состоящей из 5,0 г суперпластификатора марки Melflux PP100F, 0,05 г карбоната натрия и 304,95 г воды. После чего раствор перемешивается до полной однородности.
Пример №3
.
Для приготовления 1000,0 г тампонажного раствора готовится сухая смесь, для чего берется глиноземистый цемент марки SECAR 38R – 650,0 г и высокоактивный метакаолин – 40,0 г. Далее сухая смесь затворяется в жидкости затворения, состоящей из 1,0 г суперпластификатора марки Melflux PP100F, 0,01 г карбоната лития и 308,99 г воды. После чего раствор перемешивается до полной однородности.
Для определения эффективности полученных тампонажных растворов проводят следующие исследования:
– определение растекаемости тампонажного раствора по ГОСТ 26798.1-96 с помощью прибора КР-1 (конус АзНИИ);
– определение плотности тампонажного раствора с помощью рычажных весов FANN 144 по ISO 10426-2;
– определение времени загустевания и времени схватывания с помощью консистометра высокого давления Chandler 7222 по ISO 10426-2;
– определение предела прочности цементного камня на сжатие и изгиб с помощью гидравлического пресса ПГМ-МГ4-500 по ISO 10426-2.
Данные по растекаемости, плотности, времени загустевания и схватывания, прочности на изгиб и на сжатие через 1 сутки при температуре +10оС полученные для тампонажных растворов №№ 1-4 приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Свойства тампонажных растворов №№ 1–4
| Температура испытаний, оС | № тампонажного раствора | Растекаемость, см | Плотность, кг/м3 | Время загустевания до 30 Вс, мин | Время схватывания до 100 Вс, мин | Прочность камня на сжатие через 1 сут, МПа | Прочность камня на изгиб через 1 сут, МПа |
| +10 | 1 | 23 | 2050 | 350 | 510 | 35,5 | 7,8 |
| 2 | 21 | 2070 | 200 | 380 | 43,3 | 9,9 | |
| 3 | 19 | 2090 | 110 | 240 | 51,5 | 11,5 | |
| Прототип | 25 | 1860 | 290 | 520 | 10,0 | 3,2 |
Как следует из таблицы, описываемый тампонажный раствор обладает значительно большей прочностью цементного камня как на сжатие, так и на изгиб, чем известный состав, что позволяет предлагаемому составу выдерживать значительные знакопеременные механические нагрузки.
При этом сроки загустевания и схватывания предлагаемого тампонажного раствора легко регулируются при низких температурах, а известного тампонажного раствора нет.
Таким образом, описываемый тампонажный раствор более эффективен, чем известный, и может использоваться для строительства и ремонта газовых и нефтяных скважин в условиях низких температур.
Claims (6)
- Тампонажный раствор для строительства и ремонта нефтяных и газовых скважин в условиях низких температур, содержащий глиноземистый цемент, метакаолин и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит пластификатор и ускоритель схватывания, в качестве пластификатора используется суперпластификатор марки Melflux PP100F, а в качестве ускорителя схватывания используют карбонат калия, или карбонат натрия, или карбонат лития, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
- - глиноземистый цемент 50,0-65,0
- - метакаолин 4,0-19,0
- - пластификатор 0,1-1,0
- - ускоритель схватывания 0,001-0,01
- - вода - остальное, до 100.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020109903A RU2741919C1 (ru) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | Тампонажный раствор для строительства и ремонта газовых и нефтяных скважин в условиях низких температур |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020109903A RU2741919C1 (ru) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | Тампонажный раствор для строительства и ремонта газовых и нефтяных скважин в условиях низких температур |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2741919C1 true RU2741919C1 (ru) | 2021-01-29 |
Family
ID=74554495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020109903A RU2741919C1 (ru) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | Тампонажный раствор для строительства и ремонта газовых и нефтяных скважин в условиях низких температур |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2741919C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2222508C1 (ru) * | 2002-08-20 | 2004-01-27 | Усов Михаил Витальевич | Способ изготовления строительных материалов на магнезиальном вяжущем |
| EP2679560A2 (de) * | 2012-06-29 | 2014-01-01 | Brillux GmbH & Co. KG | Zweikomponenten-Bodenspachtel |
| RU2535766C1 (ru) * | 2013-05-27 | 2014-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Расширяющийся тампонажный раствор для ограничения водопритока |
| RU2588066C1 (ru) * | 2015-04-21 | 2016-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Тампонажный раствор для крепления скважин и боковых стволов с горизонтальными участками |
-
2020
- 2020-03-06 RU RU2020109903A patent/RU2741919C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2222508C1 (ru) * | 2002-08-20 | 2004-01-27 | Усов Михаил Витальевич | Способ изготовления строительных материалов на магнезиальном вяжущем |
| EP2679560A2 (de) * | 2012-06-29 | 2014-01-01 | Brillux GmbH & Co. KG | Zweikomponenten-Bodenspachtel |
| RU2535766C1 (ru) * | 2013-05-27 | 2014-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Расширяющийся тампонажный раствор для ограничения водопритока |
| RU2588066C1 (ru) * | 2015-04-21 | 2016-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Тампонажный раствор для крепления скважин и боковых стволов с горизонтальными участками |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| GOST 969-91. Alumina and high-alumina cements. Technical conditions. GOST R 56178-2014. Organo-mineral modifiers MB type for concretes, mortars and dry mixes. Technical conditions. * |
| ГОСТ 969-91. Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия. ГОСТ Р 56178-2014. Модификаторы органо-минеральные типа МБ для бетонов, строительных растворов и сухих смесей. Технические условия. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bensted | Hydration of Portland cement | |
| CA2430792C (en) | Sealing composition | |
| US20070215353A1 (en) | Compositions and methods for controlling the setting behavior of cement slurries using carbonated fly ash | |
| RU2057250C1 (ru) | Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин и способ его приготовления | |
| US10793764B2 (en) | Low density cementitious compositions for use at low and high temperatures | |
| NO169382B (no) | Sementblanding, samt fremgangsmaate for sementering av en olje-, gass- eller geotermisk broennring | |
| CN105601141B (zh) | 一种油井水泥用膨胀剂及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Preparation and performance research of cement-based grouting materials with high early strength and expansion | |
| RU2741919C1 (ru) | Тампонажный раствор для строительства и ремонта газовых и нефтяных скважин в условиях низких температур | |
| Cizer et al. | Microstructural changes in self-compacting concrete by sulphuric acid attack | |
| RU2322471C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| RU2504568C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный состав | |
| RU2513220C2 (ru) | Высокопроникающий тампонажный раствор | |
| RU2807721C1 (ru) | Тампонажная смесь | |
| RU2301823C2 (ru) | Расширяющийся тампонажный материал | |
| RU2707837C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| US3920466A (en) | Binder for cementing wells | |
| RU2813584C1 (ru) | Поризованный расширяющийся тампонажный материал | |
| RU2425956C1 (ru) | Тампонажный состав для низкотемпературных скважин | |
| Salehi et al. | Laboratory investigation of high performance geopolymer based slurries | |
| RU2472835C1 (ru) | Сырьевая смесь для получения облегченного тампонажного раствора | |
| RU2588066C1 (ru) | Тампонажный раствор для крепления скважин и боковых стволов с горизонтальными участками | |
| RU2733584C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| RU2726754C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| RU2781004C1 (ru) | Тампонажная смесь |