RU2781004C1 - Тампонажная смесь - Google Patents

Тампонажная смесь Download PDF

Info

Publication number
RU2781004C1
RU2781004C1 RU2021136159A RU2021136159A RU2781004C1 RU 2781004 C1 RU2781004 C1 RU 2781004C1 RU 2021136159 A RU2021136159 A RU 2021136159A RU 2021136159 A RU2021136159 A RU 2021136159A RU 2781004 C1 RU2781004 C1 RU 2781004C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
grouting
mixture
microspheres
condensed
Prior art date
Application number
RU2021136159A
Other languages
English (en)
Inventor
Данир Ахатович Речапов
Сергей Валерьевич Сенюшкин
Иван Ильич Белей
Наталья Владимировна Фляг
Исмаил Рафтар оглы Аббасов
Светлана Александровна Родер
Андрей Геннадьевич Пермитин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование"
Application granted granted Critical
Publication of RU2781004C1 publication Critical patent/RU2781004C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным смесям, предназначенным для цементирования обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов с низким градиентом гидроразрыва (менее 0,0140 МПа/м). Тампонажная смесь включает портландцемент тампонажный, алюмосиликатные микросферы, ультрадисперсный порошкообразный материал. В качестве ультрадисперсного порошкообразного материала используют микрокремнезем конденсированный или микронизированный цемент. Дополнительно тампонажная смесь содержит стеклянные микросферы при следующем соотношении указанных сухих компонентов, мас.%: портландцемент тампонажный - 67,00-75,00, алюмосиликатные микросферы - 14,00-20,00, стеклянные микросферы - 4,00-7,00, микрокремнезем конденсированный - МК-85 или микронизированный цемент - 4,00-10,00. Обеспечивается повышение качества крепления скважин путем получения тампонажного состава с плотностью раствора 1300±20 кг/м3, характеризующегося высокой седиментационной устойчивостью, оптимальным временем загустевания и быстрым набором прочности. 1 табл.

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным смесям предназначенных для цементирования обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов с низким градиентом гидроразрыва (менее 0,0140 МПа/м).
Известна цементная тампонажная облегченная смесь, предназначенная для приготовления тампонажных растворов при цементировании нефтяных и газовых скважин, и может быть использована в нефтедобывающей, газодобывающей промышленности, строительстве и других областях деятельности, содержащая, мас.%: портландцемент тампонажный 65,9-69,5; водорастворимый полимер 0,1-0,5; комплексная минеральная добавка - КМД-СО следующего химического состава, мас.%: SiO2 55,0-70,0; Al2O3 16,0-25,0; Fe2O3 1,0-4,0; СаО 10,0-20,0; MgO 0,1-3,5; Na2O 0,1-1,4; K2O 0,2-3,5; TiO2 0,6-1,5 с размером частиц не более 500 мкм - остальное [RU 2399643 С1, МПК С09К 8/467, опубл. 20.09.2010]. Тампонажная смесь позволяет уменьшить плотность тампонажного раствора до уровня 1200-1250 кг/м3, повышает адгезионную способность и обладает низкой фильтрацией.
Недостатком известной цементной тампонажной облегченной смеси является недостаточная прочность камня в сравнении с заявляемой тампонажной смесью.
Известна облегченная тампонажная смесь, предназначенная для крепления нефтяных и газовых скважин с аномально низким пластовым давлением, а именно к облегченным тампонажным смесям с высокими изолирующими свойствами, содержащая, мас.%: портландцемент тампонажный 51,50-64,54; микрокремнезем конденсированный МК-85 21,52-34,34; хлорид кальция 10,30-10,33; суперпластификатор полипласт СП-1 2,57-2,58; натросол 250 EXR 1,03-1,29 [RU 2470979 С1, МПК С09К 8/473, опубл. 27.12.2012]. Облегченная тампонажная смесь характеризуется плотностью раствора 1300 кг/м3, высокой седиментационной устойчивостью и минимальным значением водоотдачи.
Недостатком известной облегченной тампонажной смеси является высокое значение растекаемости и минимальные значения пределов прочности.
Известен облегченный изоляционный тампонажный материал, предназначенный для ликвидации зон катастрофических поглощений промывочной жидкости при бурении и ремонте нефтегазовых скважин содержащий, мас.%: портландцемент тампонажный 21,45-28,07; алюмосиликатные полые микросферы 5,35-9,85; низкоколлоидный бентонитовый глинопорошок 5,63-9,14; полиакриламид 0,43-0,56; экоцел 1,00-2,00, хлорид кальция 5,22-8,49; вода - остальное [RU 2448999 С1, МПК С09К 8/467, опубл. 27.04.2012]. Облегченный изоляционный тампонажный материал характеризуется низкими значениями водоотдачи и сроками загустевания.
Недостатком известного облегченного изоляционного тампонажного материала является минимальное значение растекаемости.
Известен тампонажный раствор низкой плотности, предназначенный для крепления боковых стволов нефтяных, газовых и водяных скважин в условиях повышенных рисков поглощений тампонажных растворов, содержащий, мас.%: портландцемент ПЦТ I-G - 56,0; MICRODUR R-U - 30,0; стеклянные полые микросферы 3М™ HGS4000 - 14,0; Пенетрон Адмикс - 2,0 сверх 100%, замедлитель сроков схватывания CR-221 - 0,3 сверх 100%; понизитель водоотдачи CFL-160 - 0,2 сверх 100%; пеногаситель D-air 5000 - 0,05 сверх 100%; вода - 70,0 сверх 100% [RU 2652040 С1, МПК С09К 8/473, опубл. 24.04.2018]. Тампонажный раствор характеризуется низкой плотностью, удовлетворительной растекаемостью и отсутствием водоотделения.
Недостатком известного тампонажного раствора низкой плотности является низкая активность вяжущего вещества, характеризующая недостаточной прочностью при умеренных температурах.
Известен цемент тампонажный облегченный стабилизированный (ЦТОС-3 по ТУ 5734-001-74364232-2006), предназначенный для цементирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин с низкими пластовыми давлениями, при положительных температурах до 120°С, с плотностью раствора 1280-1320 кг/м3. Цемент тампонажный облегченный стабилизированный характеризуется низкой плотностью раствора и умеренной растекаемостью.
Недостатком известного цемента тампонажного облегченного стабилизированного является низкое значение прочностных характеристик при низких температурах.
Наиболее близким по компонентному составу и применению является облегченная тампонажная смесь, предназначенная для цементирования обсадных колонн газовых, газоконденсатных или нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву пород содержащая, мас.%: портландцемент тампонажный 72,7-81,0, алюмосиликатные микросферы 11,7-14,6, микрокремнезем конденсированный неуплотненный МК-85 4,9-9,7, гранулированный хлорид кальция 2,4-3,1 [RU 2255205 С1, Е21В 33/138 (2000.01), опубл. 27.06.2005]. Известная облегченная тампонажная смесь характеризуется низкой скоростью фильтрации.
Недостатком известной облегченной тампонажной смеси является более низкое значение предела прочности камня к деформации и отсутствие возможности приготовления облегченного тампонажного раствора плотностью 1300 кг/м3 с сопоставимыми параметрами камня заявляемого технического решения.
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении качества цементирования интервалов скважины обусловленных наличием проницаемых пластов с низким градиентом гидроразрыва (менее 0,0140 МПа/м), путем разработки, тампонажной смеси с плотностью раствора 1300±20 кг/м3 обладающей оптимальными физико-механическими свойствами раствора и камня.
Техническим результатом является создание тампонажной смеси обеспечивающей повышение качества крепления скважин путем улучшения физико-механических свойств тампонажного раствора и формируемого из него камня.
Указанный технический результат достигается тем, что тампонажная смесь содержит портландцемент тампонажный, алюмосиликатные микросферы, ультрадисперсный порошкообразный материал, новым является то, что в качестве ультрадисперсного порошкообразного материала используют микрокремнезем конденсированный или микронизированный цемент и дополнительно тампонажная смесь содержит стеклянные микросферы при следующем соотношении указанных сухих компонентов, мас.%: портландцемент тампонажный - 67,00-75,00; алюмосиликатные микросферы - 14,00-20,00; стеклянные микросферы - 4,00-7,00; микрокремнезем конденсированный МК-85 или микронизированный цемент - 4,00-10,00.
Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет определенного сочетания компонентов (количественного и качественного) в заявляемой тампонажной смеси и совокупности необходимых физико-химических процессов, происходящих при формировании камня.
Облегчающими веществами в заявляемой смеси являются стеклянные и алюмосиликатные микросферы. Благодаря сочетанию двух видов микросфер обеспечивается требуемая плотность.
Микрокремнезем конденсированный МК-85 в аморфной форме или микронизированный цемент в заявляемой смеси обеспечивают стабилизацию показателей тампонажного раствора и являются инициатором сокращения периода гидратации тампонажного камня.
Определенное соотношение вышеуказанных компонентов в заявляемой тампонажной смеси позволяет приготовить облегченный тампонажный раствор, обладающий плотностью 1300±20 кг/м3, обладающий высокой седиментационной устойчивостью и ускоренным набором прочности камня. Следовательно, использование заявляемой смеси позволяет решить техническую проблему повышения качества цементирования обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов с низким градиентом гидроразрыва (менее 0,0140 МПа/м).
Для приготовления предлагаемой тампонажной смеси использовали следующие компоненты:
- портландцемент тампонажный по ГОСТ 1581-96, производитель ОАО «Сухоложскцемент»;
- алюмосиликатные микросферы по ТУ 5712-010-80338612-2008, характерными свойствами являются низкая истинная плотность 0,73-0,75 г/см3;
- стеклянные микросферы по ТУ 5759-039-80338612-2015, характерными свойствами являются низкая истинная плотность 0,35-0,39 г/см3;
- микрокремнезем конденсированный МК-85 по ТУ 08.91.19-001-36941824-2019 - ультрадисперсный порошкообразный материал, основным компонентом является диоксид кремния аморфной модификации. В качестве альтернативной добавки возможно использование микронизированного цемента (например: ультрацемент-10 по ТУ 5739-019-56864391-2010, производитель ЗАО «Полицелл»; MIKRODUR Dyckerhoff по ТУ 5735-001-17466563-09, производитель SLK Cement), который представляет собой цемент тонкого измельчения с размером частиц от 0,2 до 15 мкм, при среднем значении 4-5 мкм.
Определение физико-механических свойств раствора и камня определялось в соответствии с ГОСТ 26798.1-96 «Цементы тампонажные Методы испытаний». Плотность раствора определялась пикнометром, растекаемость - формой-конусом, водоотделение - в двух цилиндрах объемом 250 мл. Определение времени загустевания раствора выполнялось на консистометре ZM 1002 (фирма ООО НПК «ЗИП-Магнитоника»). Хранение образцов тампонажного камня при температурах 22°С производилось в камере твердения 1910 (фирма «Chandler Engineering»), а определение предела прочности при изгибе и сжатии определялось на пресс-машине (фирма «Controls»). Скорость набора прочности камня определялось с использованием ультразвукового анализатора SGSA (фирма «Chandler Engineering»).
Тампонажную смесь в лабораторных условиях готовили следующим образом
В определенных соотношениях сухие компоненты смешивают до единой гомогенизации смеси. Далее смесь затворяют технической водой в лабораторном смесителе СЛ-1 согласно ГОСТ 26798.1-96. По окончании затворения определяют технологические свойства полученного раствора и сформированного камня.
Пример. Для приготовления раствора предлагаемой смеси (таблица, состав 1) необходимо 72 мас.% ПЦТ 1-50; 17 мас.% алюмосиликатные микросферы; 4 мас.% стеклянные микросферы; 7 мас.% микрокремнезем конденсированный МК-85, взвешенные компоненты перемешать до получения гомогенной смеси. Как указано выше смесь затворяют технической водой в лабораторном смесителе СЛ-1. После перемешивания в течение трех минут определяют плотность (кг/м3), растекаемость (мм), водоотделение (мл) и время загустевания до 30 Вс (мин) полученного раствора. Оставшуюся часть раствора заливают в формы-балочки и ячейку ультразвукового анализатора для определения предела прочности камня (МПа) при изгибе и сжатии (хранят при температуре 22°С в течение 48 часов) и скорости набора прочности.
Приготовленный раствор имеет плотность 1320 кг/м3, растекаемость 201 мм, водоотделение 0,0 мл, время загустевания до 30 Вс составляет 299 мин, предел прочности камня при изгибе составляет 2,75 МПа и при сжатии 8,35 МПа. По истечении 12 ч прочность при сжатии по анализатору составила 1,48 МПа.
Примеры приготовления и испытания остальных составов, приведенных в таблице, аналогичны вышеописанному.
Как видно из таблицы, заявляемая тампонажная смесь, включающая портландцемент тампонажный, алюмосиликатные и стеклянные микросферы, микрокремнезем конденсированный МК-85 или микронизированного цемента, при указанном соотношении компонентов превосходит известные аналоги, а именно характеризуется обладающей высокой седиментационной устойчивостью, ускоренным набором прочности камня и конечной прочностью.
С целью выявления отличительных признаков заявляемой тампонажной смеси корректировали процентное соотношение компонентов. В случаях запредельного изменения соотношений компонентов отмечается ухудшение физико-механических свойств раствора и камня. Уменьшение доли вяжущего вещества (портландцемента) в составе смеси отрицательно влияет на показатель прочности камня. Увеличение доли алюмосиликатных микросфер с последующим уменьшением доли стеклянных микросфер в составе смеси снижает седиментационную устойчивость раствора (увеличение значений водоотделения и уменьшение значений прочности). Однако при увеличении доли стеклянных микросфер с последующим уменьшением доли алюмосиликатных микросфер в составе смеси отрицательно влияет на показатели растекаемости и времени загустевания. Увеличение доли микрокремнезема конденсированного МК-85 или микронизированного цемента к базовому вяжущему отрицательно сказывается на значениях растекаемости и времени загустевания.
Заявляемые соотношения компонентов позволяют получить необходимый технический результат и обеспечить необходимую плотность, седиментационную устойчивость, время загустевания раствора и прочность камня для безаварийного выполнения работ по цементированию.
Таким образом, заявляемая тампонажная смесь позволит повысить качество крепления скважин при цементировании обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов с низким градиентом гидроразрыва (менее 0,0140 МПа/м).
Figure 00000001

Claims (2)

  1. Тампонажная смесь, включающая портландцемент тампонажный, алюмосиликатные микросферы, ультрадисперсный порошкообразный материал, отличающаяся тем, что в качестве ультрадисперсного порошкообразного материала используют микрокремнезем конденсированный или микронизированный цемент, и дополнительно тампонажная смесь содержит стеклянные микросферы при следующем соотношении указанных сухих компонентов, мас.%:
  2. портландцемент тампонажный 67,00-75,00 алюмосиликатные микросферы 14,00-20,00 стеклянные микросферы 4,00-7,00 микрокремнезем конденсированный МК-85 или микронизированный цемент 4,00-10,00
RU2021136159A 2021-12-07 Тампонажная смесь RU2781004C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2781004C1 true RU2781004C1 (ru) 2022-10-04

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6811603B2 (en) * 2001-12-03 2004-11-02 Halliburton Energy Services, Inc. Methods, well cement compositions and lightweight additives therefor
RU2255205C1 (ru) * 2004-03-01 2005-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Облегченная тампонажная смесь
RU2399643C1 (ru) * 2009-10-28 2010-09-20 Закрытое акционерное общество "Гранула" Цементная тампонажная облегченная смесь
CA2601900C (en) * 2006-09-14 2012-01-17 Bj Services Company Low density cements for use in cementing operations
RU2448999C1 (ru) * 2010-12-13 2012-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") Облегченный изоляционный тампонажный материал
RU2470979C1 (ru) * 2011-07-21 2012-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Облегченная тампонажная смесь

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6811603B2 (en) * 2001-12-03 2004-11-02 Halliburton Energy Services, Inc. Methods, well cement compositions and lightweight additives therefor
RU2255205C1 (ru) * 2004-03-01 2005-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Облегченная тампонажная смесь
CA2601900C (en) * 2006-09-14 2012-01-17 Bj Services Company Low density cements for use in cementing operations
RU2399643C1 (ru) * 2009-10-28 2010-09-20 Закрытое акционерное общество "Гранула" Цементная тампонажная облегченная смесь
RU2448999C1 (ru) * 2010-12-13 2012-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") Облегченный изоляционный тампонажный материал
RU2470979C1 (ru) * 2011-07-21 2012-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Облегченная тампонажная смесь

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6957702B2 (en) Cement compositions with improved mechanical properties and methods of cementing in a subterranean formation
EP1213270B1 (en) Well cement fluid loss control additive
EP2885255B1 (en) Geopolymer cement compositions and methods of use
RU2586517C2 (ru) Медленно застывающие цементные композиции, содержащие пемзу, и связанные с ними способы
US7350573B2 (en) Servicing a wellbore with wellbore fluids comprising perlite
RU2057250C1 (ru) Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин и способ его приготовления
EP1078897B1 (en) Early enhanced strength cement composition
US20050034864A1 (en) Cement compositions with improved fluid loss characteristics and methods of cementing in surface and subterranean applications
CA2430792C (en) Sealing composition
US20040118561A1 (en) Cement compositions containing coarse barite, process for making same and methods of cementing in a subterranean formation
US8557036B1 (en) Settable compositions comprising wollastonite and pumice and methods of use
RU2434923C1 (ru) Тампонажный состав для установки зарезных опорных мостов
WO2005035935A1 (en) Methods of cementing subterranean zones with cement compositions having enhanced compressive strengths
RU2508307C2 (ru) Тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин
RU2781004C1 (ru) Тампонажная смесь
CA2635925C (en) Cement blend
RU2399643C1 (ru) Цементная тампонажная облегченная смесь
RU2807721C1 (ru) Тампонажная смесь
RU2717854C1 (ru) Утяжеленный тампонажный раствор
RU2802474C1 (ru) Гипсоцементный тампонажный раствор
RU2111340C1 (ru) Тампонажный материал
RU2151267C1 (ru) Облегченный тампонажный раствор
RU2707837C1 (ru) Тампонажный раствор
RU2813584C1 (ru) Поризованный расширяющийся тампонажный материал
RU2524771C1 (ru) Тампонажный облегченный серосодержащий раствор