RU2808959C1 - Backfill compound - Google Patents
Backfill compound Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808959C1 RU2808959C1 RU2023123861A RU2023123861A RU2808959C1 RU 2808959 C1 RU2808959 C1 RU 2808959C1 RU 2023123861 A RU2023123861 A RU 2023123861A RU 2023123861 A RU2023123861 A RU 2023123861A RU 2808959 C1 RU2808959 C1 RU 2808959C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- water
- plasticizer
- amount
- prepared
- Prior art date
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 111
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 69
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 58
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 36
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000010755 BS 2869 Class G Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000012802 nanoclay Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 22
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 20
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 6
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 6
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- PALNZFJYSCMLBK-UHFFFAOYSA-K magnesium;potassium;trichloride;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[K+] PALNZFJYSCMLBK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- DGXAGETVRDOQFP-UHFFFAOYSA-N 2,6-dihydroxybenzaldehyde Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1C=O DGXAGETVRDOQFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KINMYBBFQRSVLL-UHFFFAOYSA-N 4-(4-phenoxybutoxy)furo[3,2-g]chromen-7-one Chemical compound C1=2C=COC=2C=C2OC(=O)C=CC2=C1OCCCCOC1=CC=CC=C1 KINMYBBFQRSVLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 101001104199 Homo sapiens Retinitis pigmentosa 9 protein Proteins 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001104198 Mus musculus Retinitis pigmentosa 9 protein homolog Proteins 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 102100040073 Retinitis pigmentosa 9 protein Human genes 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным смесям, предназначенным для цементирования нефтяных, газовых скважин, перекрывающих интервалы проницаемых пластов при повышенных температурах.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to cement mixtures intended for cementing oil and gas wells covering intervals of permeable formations at elevated temperatures.
Известна композиция для получения тампонажных растворов (патент RU №2588066, опубликованный 27.06.2016), содержащая глиноземистый цемент и дополнительно содержит кварцевый песок, негашеную известь, суперпластификатор С-3, реагент-стабилизатор и понизитель водоотдачи - 1%-ный раствор гидроксиэтилцеллюлозы, пеногаситель Пента-465 и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%.: портландцемент - 55-65, глиноземистый цемент - 10-20, известь негашеная - 5-10, песок кварцевый - 15-20, указанный суперпластификатор - 1-1,3, гидроксиэтилцеллюлоза - 0,2-0,3, указанный пеногаситель - 0,05-0,1, вода - остальное.A known composition for producing cement slurries (RU patent No. 2588066, published on June 27, 2016) contains aluminous cement and additionally contains quartz sand, quicklime, superplasticizer C-3, a stabilizer reagent and a fluid loss reducer - a 1% solution of hydroxyethylcellulose, a defoamer Penta-465 and water at the following ratio of components, wt.%: Portland cement - 55-65, aluminous cement - 10-20, quicklime - 5-10, quartz sand - 15-20, specified superplasticizer - 1-1.3 , hydroxyethylcellulose - 0.2-0.3, the specified defoamer - 0.05-0.1, water - the rest.
Недостатком известной композиции является ее способность сохранять необходимую прочность лишь в условиях нормальных температур. Не может использоваться при повышенных температурах.A disadvantage of the known composition is its ability to maintain the necessary strength only under normal temperatures. Cannot be used at elevated temperatures.
Известен состав для получения тампонажных растворов (патент RU № 2761396, опубликованный 08.12.2021), содержащий тампонажный портландцемент бездобавочный высокой сульфатостойкости ПЦТI-G-CC-1, кварц молотый пылевидный марки «Б», золу-уноса ЗУ КУК-Б-3, микрокремнезем конденсированный МК-85, пластификатор на основе поликарбоксилатных полимеров WellFix Р-100, хлорид кальция, алюминиевую пудру ПАП-1, Неонол АФ 9-4, гидроксиэтилцеллюлозу, Натросол 250 KR, 18%- ный раствор хлорида натрия. Данный состав позволяет получать цементный камень, стойкий к агрессивному воздействию весьма крепких рассолов.A known composition for producing cement slurries (RU patent No. 2761396, published 12/08/2021), containing cement-free Portland cement of high sulfate resistance PCTI-G-CC-1, ground pulverized quartz grade “B”, fly ash ZU KUK-B-3, condensed microsilica MK-85, plasticizer based on polycarboxylate polymers WellFix P-100, calcium chloride, aluminum powder PAP-1, Neonol AF 9-4, hydroxyethylcellulose, Natrosol 250 KR, 18% sodium chloride solution. This composition makes it possible to obtain cement stone that is resistant to the aggressive effects of very strong brines.
Недостатком данного раствора является быстрая потеря прочности при высоких температурах.The disadvantage of this solution is the rapid loss of strength at high temperatures.
Известен состав для получения тампонажных растворов (патент RU № 2504568, опубликованный 20.01.2014), включающий тампонажный цемент, тонкодисперсную неорганическую добавку, гидроксиэтилцеллюлозу, хлористый натрий или хлористый калий и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: тампонажный цемент 75,0-85,0, тонкодисперсная неорганическая добавка 15,0-25,0, гидроксиэтил-целлюлоза 0,3-0,6, указанная солевая добавка 5,0-10,0, вода 45,0-55,0. В качестве тонкодисперсной неорганической добавки расширяющийся тампонажный состав содержит мел природный технический дисперсный или кварц молотый пылевидный, или заполнитель кремнеземистый тонкомолотый. A known composition for producing cement slurries (RU patent No. 2504568, published on January 20, 2014), including cement cement, a finely dispersed inorganic additive, hydroxyethylcellulose, sodium chloride or potassium chloride and water in the following ratio of components, wt.%: cement cement 75.0- 85.0, finely dispersed inorganic additive 15.0-25.0, hydroxyethyl cellulose 0.3-0.6, specified salt additive 5.0-10.0, water 45.0-55.0. As a finely dispersed inorganic additive, the expanding cement composition contains natural technical dispersed chalk or ground powdered quartz, or finely ground siliceous filler.
Недостатками данного состава является низкая прочность на сжатие и изгиб при температуре 300°C. The disadvantages of this composition are low compressive and bending strength at a temperature of 300°C.
Известен тампонажный состав (патент на изобретение RU № 2617763, опубликованный 26.04.2017), содержащий тампонажную магнезиально-карналлитовую смесь, включающую порошок магнезитовый каустический, шлам карналлитового хлоратора, триполифосфат натрия, воду, отличающуюся тем, что смесь дополнительно содержит карбамид и тонкодисперсную неорганическую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок магнезитовый каустический 22,88-37,29, шлам карналлитового хлоратора 22,22-36,79, тонкодисперсная неорганическая добавка 6,35-11,43, триполифосфат натрия 0,32-0,65, карбамид 1,27-3,27, вода – остальное.A cementing composition is known (patent for invention RU No. 2617763, published on April 26, 2017), containing a cementing magnesia-carnallite mixture, including caustic magnesite powder, carnallite chlorinator sludge, sodium tripolyphosphate, water, characterized in that the mixture additionally contains urea and a finely dispersed inorganic additive with the following ratio of components, wt.%: caustic magnesite powder 22.88-37.29, carnallite chlorinator sludge 22.22-36.79, finely dispersed inorganic additive 6.35-11.43, sodium tripolyphosphate 0.32-0, 65, urea 1.27-3.27, water - the rest.
Недостатком состава является пониженная прочность тампонажного камня при повышенных температурах, не испытанная при температуре более 150°C. The disadvantage of the composition is the reduced strength of the cement stone at elevated temperatures, which has not been tested at temperatures above 150°C.
Известен тампонажный состав (патент на изобретение RU № 2120538, опубликованный 27.12.2014), принятый за прототип, используемый для крепления нефтяных и газовых скважин, содержащий тампонажный цемент, в качестве пластификатора полиэлектролитный комплекс резорцинформальдегидных олигомеров и полиэтиленполиамина, стабилизированный формальдегидом. Содержание тампонажного цемента в растворе 69%, пластификатора 0,05-0,45%, вода - остальное.A well-known cement composition (patent for invention RU No. 2120538, published on December 27, 2014), adopted as a prototype, used for cementing oil and gas wells, containing cement cement, as a plasticizer, a polyelectrolyte complex of resorcinol-formaldehyde oligomers and polyethylene polyamine, stabilized by formaldehyde. The content of well cement in the solution is 69%, plasticizer 0.05-0.45%, water - the rest.
Недостатком является низкая прочность на сжатие и изгиб при температуре 300°C. The disadvantage is low compressive and bending strength at a temperature of 300°C.
Техническим результатом является повышение эффективности крепления скважин в условиях повышенных температур.The technical result is to increase the efficiency of well casing under conditions of elevated temperatures.
Технический результат достигается тем, что в качестве тампонажного цемента используют цемент Саудовского класса G, а в качестве пластификатора – пластификатор С-3, при этом состав дополнительно содержит кварцевую муку и наноглину, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved by using Saudi class G cement as a well cement, and C-3 plasticizer as a plasticizer, while the composition additionally contains quartz flour and nanoclay, with the following component ratio, wt.%:
Заявляемый тампонажный состав для повышения прочности цементного камня для крепления скважин включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие, %:The claimed cement composition for increasing the strength of cement stone for cementing wells includes the following reagents and commercial products containing them, %:
- цемент Саудовского класса G – 50,40-50,76 мас.%, соответствующий спецификации 10A АНИ (Американский нефтяной институт);- Saudi class G cement – 50.40-50.76 wt.%, corresponding to API specification 10A (American Petroleum Institute);
- пластификатор С-3 – 0,40-0,41 мас.%, выпускаемый по ТУ 5870-005-58042865-05;- plasticizer S-3 – 0.40-0.41 wt.%, produced according to TU 5870-005-58042865-05;
- кварцевая мука – 17,64-17,77 мас.%, выпускаемая по ГОСТ 9077-82;- quartz flour – 17.64-17.77 wt.%, produced according to GOST 9077-82;
- наноглина – 0,51-1,01 мас.%, выпускаемая по ГОСТ Р 59456-2021. - nanoclay – 0.51-1.01 wt.%, produced in accordance with GOST R 59456-2021.
- вода – остальное; выпускаемая по ГОСТ 23732-79.- water - the rest; produced in accordance with GOST 23732-79.
Цемент Саудовского класса G - это продукт, полученный при помоле портландцементного клинкера в основном состоящего из гидросиликатов кальция, обычно содержащий одну или несколько форм сульфата кальция в качестве добавки при помоле. При производстве тампонажного цемента класса G при помоле или смешивании в клинкер не вносится никаких добавок, кроме сульфата кальция и воды. Цемент Саудовского класса G является основным тампонажным цементом в технических условиях американского нефтяного института. Существует в марках средней MSR и высокой HSR сульфатостойкости. Saudi Class G cement is a product obtained by grinding Portland cement clinker primarily consisting of hydrous calcium silicates, usually containing one or more forms of calcium sulfate as a grinding additive. When producing class G oil well cement, no additives are added to the clinker during grinding or mixing, except calcium sulfate and water. Saudi Class G cement is the primary well cement in American Petroleum Institute specifications. Available in medium MSR and high HSR sulfate resistance grades.
Пластификатор С-3 представляет собой специальный понизитель трения – смесь различной молекулярной массы натриевых солей полиметиленнафталинсульфокислот, изготовленный в виде водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32%. Обладает отличными пластифицирующими свойствами и эффективным водоредуцирующим действием. Применяется с целью получения высокоподвижных бетонных смесей без снижения прочности бетонов, а также для повышения прочности, водонепроницаемости и других показателей качества бетонов за счет водоредуцирующего действия и получения комбинированного эффекта с частичным использованием первых двух.Plasticizer S-3 is a special friction reducer - a mixture of different molecular weights of sodium salts of polymethylene naphthalene sulfonic acids, made in the form of a dark brown aqueous solution with a concentration of at least 32%. It has excellent plasticizing properties and an effective water-reducing effect. It is used to obtain highly fluid concrete mixtures without reducing the strength of concrete, as well as to increase the strength, water resistance and other quality indicators of concrete due to the water-reducing effect and obtaining a combined effect with partial use of the first two.
Кварцевая мука представляет собой материал, состоящий более чем на 99% из SiO2 и имеет плотность 2,64 г/см3. Данная мука производится помолом жильного химически чистого кварца. Степень помола кварцевой муки аналогична тонкости помола тампонажных портландцементов для повышенных и умеренных температур, проход через сито с сеткой диаметром 0,08 мм – не менее 90%.Добавление кварцевой муки эффективно замедляет сроки схватывания цемента, обеспечивает однородность и стабильность раствора, повышает прочность цементного камня при высоких температурах.Quartz flour is a material consisting of more than 99% SiO 2 and has a density of 2.64 g/cm 3 . This flour is produced by grinding vein chemically pure quartz. The degree of grinding of quartz flour is similar to the fineness of grinding Portland cement cements for elevated and moderate temperatures, passing through a sieve with a mesh with a diameter of 0.08 mm is at least 90%. The addition of quartz flour effectively slows down the setting time of cement, ensures the uniformity and stability of the solution, and increases the strength of the cement stone. at high temperatures.
Использование термостойких цементов позволяет производить тампонажные работы в глубоких скважинах с повышенными и высокими забойными температурами от 101°C до 300°C, а также в диапазоне умеренных температур от 51°C до 100°C, обеспечивая качественное крепление обсадных колонн по всему интервалу размещения раствора.The use of heat-resistant cements allows grouting work to be carried out in deep wells with elevated and high bottomhole temperatures from 101°C to 300°C, as well as in the range of moderate temperatures from 51°C to 100°C, ensuring high-quality fastening of casing strings throughout the entire interval of solution placement .
Частицы наноглины представляют собой частицы монтмориллонита, модифицированные реакцией катионного обмена, плотность частиц наноглины – 1,98 г/см3. Nanoclay particles are montmorillonite particles modified by a cation exchange reaction, the density of nanoclay particles is 1.98 g/cm 3 .
Вода должна соответствовать требованием технической воды и не содержать механических примесей.The water must meet the requirements of technical water and not contain mechanical impurities.
Тампонажный состав приготавливается следующим образом. Подготавливается сухая смесь цемента Саудовского класса G, кварцевой муки и наноглины. Подготавливается диспергированная смесь жидких компонентов пластификатора С-3 и воды путем смешивания в ультразвуковой ванне. Затем диспергированную смесь воды и пластификатора С-3 смешивают с сухой смесью в следующем порядке: диспергированная смесь воды и пластификатора С-3 добавляется в сухую смесь или сухая смесь добавляется в диспергированную смесь воды и пластификатора С-3. Суспензия выдерживается в течение 30 секунд для поглощения воды. Затем проводят перемешивание на низкой скорости от 135 до 145 об/мин в течение 30 секунд, после чего перемешивание прекращают и любое тесто, которое могло собраться на стенках чаши в партии, соскребают в течение 15 секунд. Затем перемешивание продолжают в течение 60 секунд при средней скорости от 275 до 295 об/мин.The cement composition is prepared as follows. A dry mixture of Saudi class G cement, quartz flour and nanoclay is prepared. A dispersed mixture of liquid components of the C-3 plasticizer and water is prepared by mixing in an ultrasonic bath. Then the dispersed mixture of water and C-3 plasticizer is mixed with the dry mixture in the following order: the dispersed mixture of water and C-3 plasticizer is added to the dry mixture or the dry mixture is added to the dispersed mixture of water and C-3 plasticizer. The suspension is kept for 30 seconds to absorb water. Then mix at low speed from 135 to 145 rpm for 30 seconds, after which mixing is stopped and any dough that may have collected on the sides of the bowl in the batch is scraped down for 15 seconds. Mixing is then continued for 60 seconds at an average speed of 275 to 295 rpm.
Пример 1. Тампонажный состав приготавливается следующим образом. Подготавливается сухая навеска цемента Саудовского класса G в количестве 68,76 мас. %. Пластификатор С-3 в количестве 0,69 мас. %, что составляет 1% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Получение диспергированной смеси осуществляется путем смешивания воды и пластификатора С-3 в ультразвуковой ванне. Затем диспергированную смесь воды и пластификатора С-3 смешивают с цементом в следующем порядке: диспергированная смесь воды и пластификатора С-3 добавляется в цемент или цемент добавляется в смесь. Суспензия выдерживается в течение 30 секунд для поглощения воды. Затем проводят перемешивание на низкой скорости от 135 до 145 об/мин в течение 30 секунд, после чего перемешивание прекращают и любое тесто, которое могло собраться на стенках чаши в партии, соскребают в течение 15 секунд. Затем перемешивание продолжают в течение 60 секунд при средней скорости от 275 до 295 об/мин. Example 1. The cement composition is prepared as follows. A dry sample of Saudi class G cement is prepared in the amount of 68.76 wt. %. Plasticizer S-3 in an amount of 0.69 wt. %, which is 1% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The dispersed mixture is obtained by mixing water and C-3 plasticizer in an ultrasonic bath. Then the dispersed mixture of water and C-3 plasticizer is mixed with cement in the following order: the dispersed mixture of water and C-3 plasticizer is added to the cement or cement is added to the mixture. The suspension is kept for 30 seconds to absorb water. Then mix at low speed from 135 to 145 rpm for 30 seconds, after which mixing is stopped and any dough that may have collected on the sides of the bowl in the batch is scraped down for 15 seconds. Mixing is then continued for 60 seconds at an average speed of 275 to 295 rpm.
Полученное цементное тесто после смешивания испытывают на растекаемость по методу АзНИИ, далее разливают в кубические формы с размерами ребер 40 мм для испытаний на прочность при сжатии, цилиндрические формы диаметром и 38,1 мм и длиной 22,9 мм для испытаний на прочность при растяжении по бразильскому методу и проницаемость. Затем формы погружают в водяную баню с температурой 250 C на заданное время. Для анализа каждого из составов использовались два температурных режима: низкотемпературный при 25°C и высокотемпературный циклически меняющийся от 25°C до 300°C. Перед испытаниями тампонажного камня, исследуемого в низкотемпературном режиме, образцы погружали в водяную баню на 7 и 28 сут. Образцы, исследуемые в высокотемпературном режиме, помещались в водяную баню при температуре 25°C на 4 и 25 сут., затем в течение 3 сут. в автоклаве подвергались воздействию температуры в 300°C для имитации цикла работы паронагнетательных скважин. Затем эти образцы охлаждались и испытывались также, как и для низкотемпературных условий. В таблице 1 показаны условия выдержки образцов тампонажного камня до испытаний.The resulting cement paste after mixing is tested for spreadability according to the AzNII method, then poured into cubic molds with edge sizes of 40 mm for testing compressive strength, cylindrical molds with a diameter of 38.1 mm and a length of 22.9 mm for testing tensile strength. Brazilian method and permeability. The molds are then immersed in a water bath at 25 0 C for a specified time. To analyze each of the compositions, two temperature conditions were used: low temperature at 25°C and high temperature cyclically varying from 25°C to 300°C. Before testing the cement stone studied in low-temperature mode, the samples were immersed in a water bath for 7 and 28 days. Samples studied in high-temperature mode were placed in a water bath at a temperature of 25°C for 4 and 25 days, then for 3 days. in an autoclave were exposed to a temperature of 300°C to simulate the operating cycle of steam injection wells. These samples were then cooled and tested in the same way as for low temperature conditions. Table 1 shows the conditions for holding cement stone samples before testing.
Таблица 1 - Условия выдержки образцов тампонажного камняTable 1 - Conditions for holding cement stone samples
4 суток в водяной бане
3 суток в автоклаве7 days:
4 days in a water bath
3 days in autoclave
300°C25°C
300°C
25 суток в водяной бане
3 суток в автоклаве28 days:
25 days in a water bath
3 days in autoclave
300°C25°C
300°C
Приготовленный цементный раствор имеет плотность 1,97 г/см3.The prepared cement mortar has a density of 1.97 g/cm 3 .
Составы заявляемой тампонажной смеси приведены в таблице 2. Полученные результаты испытаний на растекаемость приведены в таблице 3, прочностных испытаний – в таблицах 4-5, испытаний на проницаемость – в таблице 6.The compositions of the inventive cement mixture are given in Table 2. The results of tests for spreadability are given in Table 3, strength tests - in Tables 4-5, permeability tests - in Table 6.
Таблица 2 - Концентрации реагентов, используемых в цементной смеси, % мас.Table 2 - Concentrations of reagents used in the cement mixture, % wt.
Пример 2. Тампонажная смесь приготавливается следующим образом. Подготавливается сухая навеска цемента Саудовского класса G в количестве 68,83 мас. %. Пластификатор С-3 в количестве 0,62 мас. %, что составляет 0,9% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Раствор приготавливают также, как в примере 1.Example 2. The cement mixture is prepared as follows. A dry sample of Saudi class G cement is prepared in the amount of 68.83 wt. %. Plasticizer S-3 in an amount of 0.62 wt. %, which is 0.9% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The solution is prepared in the same way as in example 1.
Пример 3. Тампонажная смесь приготавливается следующим образом. Подготавливается сухая навеска цемента Саудовского класса G в количестве 68,89 мас. %. Пластификатор С-3 в количестве 0,55 мас. %, что составляет 0,8% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Раствор приготавливают также, как в примере 1.Example 3. The cement mixture is prepared as follows. A dry sample of Saudi class G cement is prepared in the amount of 68.89 wt. %. Plasticizer S-3 in an amount of 0.55 wt. %, which is 0.8% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The solution is prepared in the same way as in example 1.
Пример 4. Готовится сухая смесь цемента Саудовского класса G в количестве 51,14 мас. % и кварцевой муки в количестве 17,90 мас. %, что составляет 35% от массы цемента. Получившийся состав тщательно перемешивают до получения однородной массы. Пластификатор С-3 в количестве 0,41 мас. %, что составляет 0,8% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Раствор приготавливают также, как в примере 1.Example 4. A dry mixture of Saudi class G cement is prepared in an amount of 51.14 wt. % and quartz flour in the amount of 17.90 wt. %, which is 35% by weight of cement. The resulting composition is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained. Plasticizer S-3 in an amount of 0.41 wt. %, which is 0.8% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The solution is prepared in the same way as in example 1.
Пример 5. Готовится сухая смесь цемента Саудовского класса G в количестве 50,76 мас. %, кварцевой муки в количестве 17,77 мас. %, что составляет 35% от массы цемента, и наноглины в количестве 0,51 мас. %, что составляет 1% от массы цемента. Получившийся состав тщательно перемешивают до получения однородной массы. Пластификатор С-3 в количестве 0,41 мас. %, что составляет 0,8% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Раствор приготавливают также, как в примере 1.Example 5. A dry mixture of Saudi class G cement is prepared in an amount of 50.76 wt. %, quartz flour in the amount of 17.77 wt. %, which is 35% by weight of cement, and nanoclay in the amount of 0.51 wt. %, which is 1% by weight of cement. The resulting composition is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained. Plasticizer S-3 in an amount of 0.41 wt. %, which is 0.8% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The solution is prepared in the same way as in example 1.
Пример 6. Готовится сухая смесь цемента Саудовского класса G в количестве 50,40 мас. %, кварцевой муки в количестве 17,64 мас. %, что составляет 35% от массы цемента, и наноглины в количестве 1,01 мас. %, что составляет 2% от массы цемента. Получившийся состав тщательно перемешивают до получения однородной массы. Пластификатор С-3 в количестве 0,40 мас. %, что составляет 0,8% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Раствор приготавливают также, как в примере 1.Example 6. A dry mixture of Saudi class G cement is prepared in an amount of 50.40 wt. %, quartz flour in the amount of 17.64 wt. %, which is 35% by weight of cement, and nanoclay in the amount of 1.01 wt. %, which is 2% by weight of cement. The resulting composition is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained. Plasticizer S-3 in an amount of 0.40 wt. %, which is 0.8% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The solution is prepared in the same way as in example 1.
Пример 7. Готовится сухая смесь цемента Саудовского класса G в количестве 50,03 мас. %, кварцевой муки в количестве 17,51 мас. %, что составляет 35% от массы цемента, и наноглины в количестве 1,50 мас. %, что составляет 3% от массы цемента. Получившийся состав тщательно перемешивают до получения однородной массы. Пластификатор С-3 в количестве 0,40 мас. %, что составляет 0,8% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Раствор приготавливают также, как в примере 1.Example 7. A dry mixture of Saudi class G cement is prepared in an amount of 50.03 wt. %, quartz flour in the amount of 17.51 wt. %, which is 35% by weight of cement, and nanoclay in an amount of 1.50 wt. %, which is 3% by weight of cement. The resulting composition is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained. Plasticizer S-3 in an amount of 0.40 wt. %, which is 0.8% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The solution is prepared in the same way as in example 1.
Пример 8. Готовится сухая смесь цемента Саудовского класса G в количестве 49,67 мас. %, кварцевой муки в количестве 17,39 мас. %, что составляет 35% от массы цемента, и наноглины в количестве 1,99 мас. %, что составляет 4% от массы цемента. Получившийся состав тщательно перемешивают до получения однородной массы. Пластификатор С-3 в количестве 0,40 мас. %, что составляет 0,8% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Раствор приготавливают так же, как в примере 1.Example 8. A dry mixture of Saudi class G cement is prepared in an amount of 49.67 wt. %, quartz flour in the amount of 17.39 wt. %, which is 35% by weight of cement, and nanoclay in the amount of 1.99 wt. %, which is 4% by weight of cement. The resulting composition is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained. Plasticizer S-3 in an amount of 0.40 wt. %, which is 0.8% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The solution is prepared in the same way as in example 1.
Пример 9. Готовится сухая смесь цемента Саудовского класса G в количестве 49,71 мас. %, кварцевой муки в количестве 17,40 мас. %, что составляет 35% от массы цемента, и наноглины в количестве 1,99 мас. %, что составляет 4% от массы цемента. Получившийся состав тщательно перемешивают до получения однородной массы. Пластификатор С-3 в количестве 0,35 мас. %, что составляет 0,7% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Раствор приготавливают так же, как в примере 1.Example 9. A dry mixture of Saudi class G cement is prepared in an amount of 49.71 wt. %, quartz flour in the amount of 17.40 wt. %, which is 35% by weight of cement, and nanoclay in the amount of 1.99 wt. %, which is 4% by weight of cement. The resulting composition is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained. Plasticizer S-3 in an amount of 0.35 wt. %, which is 0.7% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The solution is prepared in the same way as in example 1.
Пример 10. Готовится сухая смесь цемента Саудовского класса G в количестве 49,75 мас. %, кварцевой муки в количестве 17,41 мас. %, что составляет 35% от массы цемента, и наноглины в количестве 1,99 мас. %, что составляет 4% от массы цемента. Получившийся состав тщательно перемешивают до получения однородной массы. Пластификатор С-3 в количестве 0,30 мас. %, что составляет 0,6% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Раствор приготавливают так же, как в примере 1.Example 10. A dry mixture of Saudi class G cement is prepared in an amount of 49.75 wt. %, quartz flour in the amount of 17.41 wt. %, which is 35% by weight of cement, and nanoclay in the amount of 1.99 wt. %, which is 4% by weight of cement. The resulting composition is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained. Plasticizer S-3 in an amount of 0.30 wt. %, which is 0.6% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The solution is prepared in the same way as in example 1.
Пример 11. Готовится сухая смесь цемента Саудовского класса G в количестве 49,78 мас. %, кварцевой муки в количестве 17,42 мас. %, что составляет 35% от массы цемента, и наноглины в количестве 1,99 мас. %, что составляет 4% от массы цемента. Получившийся состав тщательно перемешивают до получения однородной массы. Пластификатор С-3 в количестве 0,25 мас. %, что составляет 0,5% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Раствор приготавливают так же, как в примере 1.Example 11. A dry mixture of Saudi class G cement is prepared in an amount of 49.78 wt. %, quartz flour in the amount of 17.42 wt. %, which is 35% by weight of cement, and nanoclay in the amount of 1.99 wt. %, which is 4% by weight of cement. The resulting composition is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained. Plasticizer S-3 in an amount of 0.25 wt. %, which is 0.5% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The solution is prepared in the same way as in example 1.
Пример 12. Готовится сухая смесь цемента Саудовского класса G в количестве 49,82 мас. %, кварцевой муки в количестве 17,44 мас. %, что составляет 35% от массы цемента, и наноглины в количестве 1,99 мас. %, что составляет 4% от массы цемента. Получившийся состав тщательно перемешивают до получения однородной массы. Пластификатор С-3 в количестве 0,20 мас. %, что составляет 0,4% от массы цемента, добавляют в воду в количестве, обеспечивающем соотношение воды с остальными компонентами равное 0,44. Раствор приготавливают так же, как в примере 1.Example 12. A dry mixture of Saudi class G cement is prepared in an amount of 49.82 wt. %, quartz flour in the amount of 17.44 wt. %, which is 35% by weight of cement, and nanoclay in the amount of 1.99 wt. %, which is 4% by weight of cement. The resulting composition is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained. Plasticizer S-3 in an amount of 0.20 wt. %, which is 0.4% by weight of cement, is added to water in an amount ensuring the ratio of water to other components is equal to 0.44. The solution is prepared in the same way as in example 1.
Применение предлагаемого тампонажного раствора позволит расширить область применения тампонажной смеси и обеспечить длительное надежное крепление обсадных колонн при нормальных, умеренных и повышенных температурах и повысить прочность адгезионного сцепления тампонажной смеси с горной породой и обсадной колонной.The use of the proposed cement slurry will expand the scope of application of the cement mixture and ensure long-term reliable fastening of casing strings at normal, moderate and elevated temperatures and increase the strength of the adhesive adhesion of the cement mixture to rock and casing.
Таблица 3 - результаты определения растекаемости тампонажного раствора.Table 3 - results of determining the spreadability of the cement mortar.
Таблица 4 - результаты прочностных испытаний на одноосное сжатие.Table 4 - results of strength tests for uniaxial compression.
Таблица 5 - результаты прочностных испытаний на растяжение.Table 5 - results of tensile strength tests.
Таблица 6 - результаты измерения проницаемости.Table 6 - results of permeability measurements.
Из таблицы 3 отмечаем, что растекаемость образцов с 4 по 9 находится в диапазоне от 18 до 24 см, что обеспечит доставку тампонажного раствора в интервал крепления скважин, образцы раствора с растекаемостью менее 18 густые, не прокачиваются насосом, образцы раствора с растекаемостью более 24 – слишком жидкие. Из таблицы 4 отмечаем, что образцы с 5 по 7 достигают явного улучшения прочности цементного камня на сжатие при высоких температурах, а также из таблицы 5 отмечаем, что образцы с 5 по 7 достигают явного улучшения прочности цемента на растяжение камня при высоких температурах, в то время как из таблицы 5 отметим, что образцы с 4 по 6 достигают явного улучшения проницаемости цементного камня при нормальных, средних и высоких температурах Таким образом, образцы с 5 по 6 представляют собой состав требуемого цемента, который обеспечит доставку тампонажного раствора в интервал крепления скважин, повысит качество крепления и долговечность скважин при нормальных, средних и высоких температурах и повысит прочность адгезионного сцепления тампонажной смеси с горной породой и обсадной колонной.From Table 3, we note that the spreadability of samples 4 to 9 is in the range from 18 to 24 cm, which will ensure the delivery of cement slurry to the well casing interval; samples of mortar with a spreadability of less than 18 are thick and cannot be pumped; samples of mortar with a spreadability of more than 24 are thick. too runny. From Table 4 we note that samples 5 to 7 achieve a clear improvement in the compressive strength of cement stone at high temperatures, and also from Table 5 we note that samples 5 to 7 achieve a clear improvement in the tensile strength of cement stone at high temperatures, while while from Table 5 we note that samples 4 to 6 achieve a clear improvement in the permeability of cement stone at normal, medium and high temperatures. Thus, samples 5 to 6 represent the composition of the required cement, which will ensure the delivery of cement slurry to the well casing interval, will improve the quality of fastening and durability of wells at normal, medium and high temperatures and increase the strength of the adhesive adhesion of the cement mixture to the rock and casing.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2808959C1 true RU2808959C1 (en) | 2023-12-05 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2120538C1 (en) * | 1996-05-14 | 1998-10-20 | Научно-исследовательский и проектный институт "Севернипигаз" | Grouting mortar |
RU2617763C1 (en) * | 2015-12-03 | 2017-04-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленный Минерал" | Backfill magnesium-carnallite mixture |
RU2733872C1 (en) * | 2020-02-11 | 2020-10-07 | Акционерное общество "Зарубежнефть" | Heat-resistant backfill material for fastening wells, providing high strength under conditions of cyclically varying temperatures and action of h2s and co2 |
RU2761396C1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-12-08 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Grouting composition |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2120538C1 (en) * | 1996-05-14 | 1998-10-20 | Научно-исследовательский и проектный институт "Севернипигаз" | Grouting mortar |
RU2617763C1 (en) * | 2015-12-03 | 2017-04-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленный Минерал" | Backfill magnesium-carnallite mixture |
RU2733872C1 (en) * | 2020-02-11 | 2020-10-07 | Акционерное общество "Зарубежнефть" | Heat-resistant backfill material for fastening wells, providing high strength under conditions of cyclically varying temperatures and action of h2s and co2 |
RU2761396C1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-12-08 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Grouting composition |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
АБДУЛМАЛЕК АХМЕД и др. Улучшение свойств саудовского цемента класса G для скважин с использованием отходов шин. КОЛЛЕДЖ НЕФТЯНОЙ ИНЖЕНЕРИИ, УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И МИНЕРАЛОВ ИМЕНИ КОРОЛЯ ФАТХА, 12.10.2020, 5(42). SALAHELDIN ELKATATNY at al. ENHACING THE CEMENT GUALITY USING POLYPROPYLENE FIBER, JORNAL OF PETROLEUM EXPLORATION AND PRODUCTION TECHNOLOGY, RECEIVER, * |
ФАРИД А. АГЗАМОВ и др. УФИМСКИЙ ГОС. НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ. Модификация тампонажного портландцемента нанодобавками, НАНОТЕХНОЛОГИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ, 2022, 14 (4), 319-327. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7285165B2 (en) | Cement compositions comprising set retarder compositions and associated methods | |
US8153563B2 (en) | Cement compositions comprising stevia retarders | |
RU2586517C2 (en) | Slowly solidifying cement compositions containing pumice and related methods | |
EP1213270B1 (en) | Well cement fluid loss control additive | |
US6591910B1 (en) | Methods and compositions for cementing subterranean zones | |
US7384894B2 (en) | Cement compositions with improved fluid loss characteristics and methods of cementing in surface and subterranean applications | |
US7438758B2 (en) | Cement compositions comprising aromatic sulfonated polymers and methods of using the same | |
CA2851539C (en) | Slag compositions comprising latex and methods of use | |
JPH11507002A (en) | Stable suspension system of hydrocolloid and superplasticizer | |
WO2006032841A1 (en) | Cement compositions with improved fluid loss characteristics and methods of cementing in surface and subterranean applications | |
CA2880480A1 (en) | Geopolymer cement compositions and methods of use | |
AU2004313746B2 (en) | Settable fluids comprising particle-size distribution-adjusting agents and methods of use | |
CN113336466A (en) | Slump-retaining and mud-resisting stabilizing agent for concrete and mortar and preparation method thereof | |
RU2808959C1 (en) | Backfill compound | |
RU2504568C1 (en) | Expanding plugging composition | |
US20070101905A1 (en) | Fluid loss control additives for foamed cement compositions and associated methods | |
WO2007051971A1 (en) | Fluid loss control additives for foamed cement compositions and associated methods | |
RU2733584C1 (en) | Grouting mortar | |
RU2807721C1 (en) | Cementing mixture | |
Salhi et al. | Effects of slag of blast furnace and sand of dune on durability of mortar and concrete | |
RU2782526C1 (en) | Weighted mineralized grouting portland cement composition | |
RU2151267C1 (en) | Light grouting mortar | |
CA2316038C (en) | Composition and method for cementing a well | |
UA20044U (en) | Grouting mortar with extending properties |