RU2756993C1 - Тампонажный материал - Google Patents

Тампонажный материал Download PDF

Info

Publication number
RU2756993C1
RU2756993C1 RU2020142410A RU2020142410A RU2756993C1 RU 2756993 C1 RU2756993 C1 RU 2756993C1 RU 2020142410 A RU2020142410 A RU 2020142410A RU 2020142410 A RU2020142410 A RU 2020142410A RU 2756993 C1 RU2756993 C1 RU 2756993C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
grouting
rubber
healing
swelling
Prior art date
Application number
RU2020142410A
Other languages
English (en)
Inventor
Ильшат Назифович Каримов
Фарит Акрамович Агзамов
Арман Сураганович Маскенов
Рафаэль Сяитович Мяжитов
Original Assignee
Мяжитова Елена Евгеньевна
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 Мяжитова Елена Евгеньевна filed Critical Мяжитова Елена Евгеньевна
Priority to RU2020142410A priority Critical patent/RU2756993C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2756993C1 publication Critical patent/RU2756993C1/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
    • 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
    • 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)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, и конкретно к области получения специальных цементов, а именно тампонажных материалов для крепления нефтяных и газовых скважин. Целью изобретения является создание тампонажного материала, способного самовосстанавливаться после нарушения его целостности. Тампонажный материал включает тампонажный портландцемент и набухающую добавку, в качестве которой используют набухающую резину, обработанную гидрофобизатором С1214 и подвергнутую дезинтеграторной обработке, при следующем соотношении компонентов, мас.%: тампонажный портландцемент – 97-99, набухающая резина – 1-3, гидрофобизатор С1214 – 0,05-0,5 сверх 100%. 1 табл.

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, и конкретно к области получения специальных цементов, а именно тампонажных материалов для крепления нефтяных и газовых скважин.
Для повышения качества крепления нефтяных и газовых скважин применяют тампонажные материалы с использованием различных добавок, которые при возникновении трещин в цементном кольце вступают в реакцию с пластовым флюидом, уплотняют образующиеся трещины и, как следствие, восстанавливают герметичность затрубного пространства.
Самовосстановление цемента на ранних стадиях твердения исследовалось учеными из Харбинского института технологий после воздействия растягивающих нагрузок при различных условиях. Результаты испытаний показывают, что композитный цемент, рассчитанный на высокую пластичность при растяжении до нескольких процентов и с шириной трещины меньше 60 мкм, самозалечивается под воздействием окружающей среды в присутствии воды [Yang, Y., Yang, Е., Li, V. Autogenous Healing of Engineered Cementitious Composites at Early Age. Cement and Concrete Research 41(2). - 2011. - P. 176-183]. Однако восстановление у таких образцов происходит не так эффективно, как восстановление у более зрелых образцов при одинаковых нагрузках и окружающих условиях.
Известен самовосстанавливающийся тампонажный материал, содержащий доменный шлак [Haoliang Huang, Guang Ye, Denis Damidot. Effect of blast furnace slag on self-healing of microcracks in cementitious materials // Article in Cement and Concrete Research - 2014. - P. 68-82]. Было обнаружено, что при высоком содержании шлака - то есть 66%, в цементном растворе с добавлением насыщенного раствора Са(ОН)2 в качестве активатора, в трещинах образуются продукты реакции - С - S - Н, эттрингит, гидрогранат и ОН-гидротальцит. Большое количество эттрингита, образованного в трещинах, указывает на выщелачивание ионов SO4 2- из основной массы и, следовательно, рекристаллизацию. Самовосстановление происходит быстро в течение 50 часов, а затем замедляется. Недостатком данного способа является незначительная величина восстановления цементов при нормальных и низких температурах.
Известен самовосстанавливающийся тампонажный материал, содержащий особенный вид бактерий [Henk Jonkers, Deft University, Patent № ЕР 2247551]. Эти бактерии были заключены в биоразлагаемый пластик, который разлагается при взаимодействии с водой. После того, как капсулы с бактериями подвергались воздействию воды, бактерии начинали питаться лактатом кальция и производить отложения кальция, которые в свою очередь являются гомогенными по отношению к цементному материалу, демонстрируя идеальную адгезию к последнему. Соответственно прочно сцепляясь с базовым материалом, продукт жизнедеятельности бацилл перекрывает канал, тем самым запечатывая канал миграции газа. Недостатком данного метода является низкая эффективность компонентов и сложность их подготовки.
Известен самовосстанавливающийся тампонажный материал, содержащий химически активный композитный материал, состоящий из гидрированного нитрил-бутадиенового каучука [Agathe R., Sudeep М., Simone М., Jeffrey J. Thomas, Francois M. Auzerais, Dingzhi Han, Meng Qua. Reactive elastomeric composites: When rubber meets cement // Composites Science and Technology. - 2013. - P. 77-83]. Добавка изначально выглядит и ведет себя, как резина, но под воздействием воды она одновременно набухает и застывает из-за гидратации цементного камня.
Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является тампонажный состав для изоляции зон поглощения, включающий портландцемент и термопластичные блок-сополимерные частицы [Патент RU №2539054, опубл. 05.07.2011 г.]. В качестве «залечивающей» добавки используют стирол-изопрен-стирольные (СИС) и стирол-бутадиен-стирольные (СБС) частицы.
Недостатком указанного состава является недостаточная эффективность при изоляции трещин большого размера.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков.
Поставленная цель достигается тем, что самовосстанавливающийся тампонажный материал, включающий тампонажный портландцемент и набухающую добавку, отличающийся тем, что в качестве набухающей добавки используется набухающая резина, обработанная гидрофобизатором С1214 и подвергнутая дезинтеграторной обработке, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Тампонажный портландцемент - 97-99
Набухающая резина - 1-3
Гидрофобизатор С1214 - 0,05-0,5 сверх 100%.
Таким образом, в предлагаемом изобретении используется новые ингредиенты и новая технология, что дает основание утверждать о соответствии предлагаемого решения критерию «новизна».
Сущность изобретения заключается в следующем.
Гидрофобизатор С1214, покрывая поверхность набухающей резины, предотвращает ее набухание при приготовлении, закачке и продавке тампонажного раствора, исключая осложнения в процессе цементирования. Дезинтеграторная обработка обеспечивает дополнительное измельчение резины и равномерное покрытие ее гидрофобизатором.
После попадания воды или другого флюида в трещину, образовавшуюся в цементном кольце в результате различных технологических операций, резина гидратирует и набухает, перекрывая трещины в цементном камне, тампонажный материал, восстанавливает свою непроницаемость.
В научно-технической и патентной литературе ранее не приводились Гидрофобизатор С1214 набухающей резины и последующее смешение полученного продукта с гидрофобизатором.
Таким образом, сказанное выше указывает на соответствие заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».
Пример реализации изобретения.
В качестве примера рассмотрим приготовление тампонажного материала с соотношением: тампонажный портландцемент - 98,5; набухающая резина - 1; гидрофобизатор - 0,5 (состав №4 из таблицы 1).
Гидрофобизатор С1214 представляет собой алкилтриметиламмоний хлорид С1214. (АЛКАПАВ 1214).
Для приготовления тампонажного материала взято 500 г тампонажного портландцемента ПЦТ I-50 ГОСТ 1581-96 и 5,1 г набухающей резины и 2,5 г гидрофобизатора.
Набухающую резину смешали с жидким гидрофобизатором и подвергли обработке в дезинтеграторе. Далее набухающую резину в сухом виде перемешали с портландцементом, получая самозалечивающийся тампонажный материал. Из полученного тампонажного материала готовили тампонажный раствор с водоцементным отношением 0,5. Образцы цементного теста использовали для определения свойств, а также для проведения исследований по самовосстановлению цементного камня. Испытания полученного тампонажного материала проводили согласно ГОСТ 1581-96. Результаты испытаний данной пробы, а также других составов, приведены в таблице.
Для проверки самовосстановления цементного камня цементное тесто заливали в вертикальные цилиндрические формы, и в нем создавали искусственные каналы диаметром от 0,2 до 0,5 мм. После твердения в течение 2 суток через образцы камня фильтровали воду, имеющую химический состав аналогичный пластовой воде, и рассчитывали проницаемость образцов цементного камня (см. таблицу).
Figure 00000001
ПЦТ-1 - G - портландцемент класса G;
РК - резиновая крошка;
С1214 - гидрофобизатор;
Дез - дезинтеграторная обработка;
ПВ - пластическая вязкость;
ДНС - динамическое напряжение сдвига;
СНС - статическое напряжение сдвига.
Увеличение количества резиновой крошки более 3% сильнее снижает проницаемость камня, но негативно сказывается на его прочности. При уменьшении количества резиновой крошки менее 1% залечивания пор не происходит.
Снижение количества гидрофобизатора менее 0,05% приводит к тому, что резина начинает взаимодействовать с жидкостью затворения еще на этапе закачки и продавки цементного раствора. Увеличение количества гидрофобизатора более 0,5% никак не сказывается на эффекте самозалечивания, поскольку избыток гидрофобизатора остается в растворе, а не на поверхности зерен резины.
Применение дезинтеграторной обработки обеспечивает большую диспергацию резиновой крошки, и в последующем, ее более равномерное распределение по объему раствора (камня) и лучший эффект залечивания каналов.
Таким образом, приведенный пример реализации изобретения показывает его соответствие критерию «практическая применимость».
На буровой из данного тампонажного материала по общепринятой технологии готовят тампонажный раствор.
Из таблицы видно, что разработанные по предлагаемому способу тампонажные материалы удовлетворяют ГОСТ 1581-96. Эффект самовосстановления тампонажного материала обеспечит высокую герметичность контактов: цементный камень - обсадная колонна и цементный камень - горная порода.
Определение самовосстановления цементного камня с содержанием резиновой крошки исследовалось с помощью портландцемента марки G. Был проведен опыт с использованием образцов цементного камня с различным процентным содержанием резиновой крошки и контрольного образца цементного камня с нормальной плотностью и с В/Ц, равным 0,5. По результатам, представленным в таблице, можно сделать вывод, что искусственно созданные каналы в цементном камне с добавлением резиновой крошки (1%) со временем закупориваются, что видно по снижению проницаемости камня.
Из литературы не известно совместное применение в тампонажных растворах диспергированной резины, обработанной гидрофобизатором.
Из литературы известно применение дезинтеграторной обработки для измельчения резиновой крошки для тампонажных растворов совместно с хлористым натрием [см. Авторское свидетельство СССР №1384724, Е21В 33/138, опубл. БИ №12, 1988. Облегченный тампонажный состав. Авт. Каримов Н.X. и др.], однако не известна дезинтеграторная обработка резиной крошки совместно с гидрофобизатором. Указанное свидетельствует о соответствии заявляемого объекта критерию «изобретательский уровень».

Claims (4)

  1. Тампонажный материал, включающий тампонажный портландцемент и набухающую добавку, отличающийся тем, что в качестве набухающей добавки используется набухающая резина, обработанная гидрофобизатором С1214 и подвергнутая дезинтеграторной обработке, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
  2. Тампонажный портландцемент - 97-99
  3. Набухающая резина - 1-3
  4. Гидрофобизатор С1214 - 0,025-0,5 сверх 100%.
RU2020142410A 2020-12-21 2020-12-21 Тампонажный материал RU2756993C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020142410A RU2756993C1 (ru) 2020-12-21 2020-12-21 Тампонажный материал

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020142410A RU2756993C1 (ru) 2020-12-21 2020-12-21 Тампонажный материал

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2756993C1 true RU2756993C1 (ru) 2021-10-08

Family

ID=78000188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020142410A RU2756993C1 (ru) 2020-12-21 2020-12-21 Тампонажный материал

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2756993C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2821870C1 (ru) * 2023-11-30 2024-06-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" Самовосстанавливающийся тампонажный материал

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102443383A (zh) * 2011-09-06 2012-05-09 中国石油天然气集团公司 一种高失水、可硬化、成塞堵漏剂
US20120205106A1 (en) * 2011-02-11 2012-08-16 Sylvaine Le Roy-Delage Self-Adaptive Cements
RU2539054C2 (ru) * 2010-08-17 2015-01-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Самовосстанавливающиеся цементы
US20150041134A1 (en) * 2013-02-26 2015-02-12 Schlumberger Technology Corporation Cement Slurry Compositions and Methods
WO2017023159A1 (en) * 2015-08-05 2017-02-09 Schlumberger Canada Limited Compositions and methods for well completions
RU2653024C1 (ru) * 2017-06-22 2018-05-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539054C2 (ru) * 2010-08-17 2015-01-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Самовосстанавливающиеся цементы
US20120205106A1 (en) * 2011-02-11 2012-08-16 Sylvaine Le Roy-Delage Self-Adaptive Cements
CN102443383A (zh) * 2011-09-06 2012-05-09 中国石油天然气集团公司 一种高失水、可硬化、成塞堵漏剂
US20150041134A1 (en) * 2013-02-26 2015-02-12 Schlumberger Technology Corporation Cement Slurry Compositions and Methods
WO2017023159A1 (en) * 2015-08-05 2017-02-09 Schlumberger Canada Limited Compositions and methods for well completions
RU2653024C1 (ru) * 2017-06-22 2018-05-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Водонабухающая резиновая смесь для пакерного оборудования

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2821870C1 (ru) * 2023-11-30 2024-06-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" Самовосстанавливающийся тампонажный материал

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109369094A (zh) 聚合物水泥防水涂料及其应用方法及其制备方法
Devi Durability properties of multiple blended concrete
CN113461385B (zh) 一种树脂复合混凝土管及其制备方法
CN103553375A (zh) 一种复合型土壤固化剂及其制备和应用
JP2013103849A (ja) セメント混和材およびセメント組成物
CN109305792A (zh) 一种土壤固化剂、制备方法以及土壤固化施工方法
Resin et al. Utilization of brick waste as pozzolanic material in concrete mix
RU2756993C1 (ru) Тампонажный материал
CN110655356A (zh) 一种再生混凝土及其制备方法
OA11509A (en) Chemical agent for improving the engineering properties of soil.
CN109748556A (zh) 一种抗离析重混凝土及其制备方法
Gunduz et al. Use of rice husk ash as strength-enhancing additive in lightweight cementitious composite mortars
CN108911568B (zh) 一种注浆材料添加剂及其应用
Cao et al. Self-healing soil mix cut-off wall materials incorporating reactive magnesium oxide pellets
Shang et al. Influence of new compound admixture on shotcrete performance
Korjakins et al. Utilisation of borosilicate glass waste as a micro-filler for concrete
KR100424086B1 (ko) 현장 발생토를 이용한 차수층 고화토 공법
CN112500117A (zh) 一种高粘结力无机防水材料及其制备方法与应用
Sameera et al. Mechanical And Durability Behaviour Of GGBS, M-sand Based Concrete With Varying Percentages Of Two Crystalline Admixtures–An Experimental Study
CN111548082A (zh) 一种抗渗混凝土及其制备方法
CN110668761A (zh) 一种水利工程专用混凝土
CN102786263A (zh) 一种利用建筑垃圾微粉制备的渗透结晶型浓缩剂及其方法
Budiati et al. Effect of Sea Water Immersion on Accelerated-Stone Ash Concrete
CN112521074B (zh) 一种基于煤矸石的透水混凝土及其制备方法
CN114804737B (zh) 一种隧道用无水泥注浆材料及其制备方法