SU1728471A1

SU1728471A1 - Method for preparation of light-weight oil-well slurry

Info

Publication number: SU1728471A1
Application number: SU894693325A
Authority: SU
Inventors: Павел Яковлевич Зельцер; Виктор Ильич Чалых; Леонид Владимирович Черняховский; Виталий Николаевич Сметанин; Валентин Иванович Кравченко; Константин Сергеевич Елкин
Original assignee: Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья; Иркутский Филиал Всесоюзного Института Алюминиевой И Магниевой Промышленности
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1989-04-06
Publication date: 1992-04-23

Abstract

Изобретение относитс к бурению, в частности к способам приготовлени облег- ченныхтампонажных растворов дл креплени скважин в геологоразведочной, нефте- и газодобывающих отрасл х при цементировании скважин. Цель изобретен-и - снижение плотности тампонажного раствора и уменьшение энергетических затрат на приготовление силиката натри . Способ приготовлени облегченного тампонажного раствора вкл ючаетсмешение портландцемента с силикатным материалом, смешанным с водой , причем предварительно готов т силикатный материал посредством нагревани воды и гидроксида натри до 80-85&deg;С и смешени их с кремнеземсодержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при их массовом соотношении соответственно (1,3-1,6):(0,3- -0,4):(0,8-1,2), а после окончани реакции взаимодействи полученный состав смешивают с водой, портландцементом и кремнеземсодержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 40,21-55,34, крем- неземсодержащий пылевидный отход производства алюминиевых сплавов 11,07-26,14, гидроксид натри 0,28-0,39, вода - остальное. Приготовленный по данному способу тампонажный раствор имеет по сравнению с известными следующие преимущества: меньшие значени плотности и проницаемости, сокращение энергетических затрат. Эти свойства тампонажного раствора позвол ют повысить качество креплени скважин. 2 табл. сл с Ы ю 00 Ь vlThe invention relates to drilling, in particular, to methods for the preparation of lightweight cement slurries for casing wells in exploration, oil and gas production at cementing wells. The purpose of the invented-and-a decrease in the density of cement slurry and the reduction of energy costs for the preparation of sodium silicate. A method of preparing a lightweight cement slurry includes mixing Portland cement with silicate material mixed with water, whereby the silicate material is prepared in advance by heating water and sodium hydroxide to 80-85 ° C and mixing them with silica-containing pulverized waste from the production of aluminum alloys at their mass ratio respectively (1.3-1.6) :( 0.3- -0.4) :( 0.8-1.2), and after termination of the reaction, the resulting composition is mixed with water, portland cement and silica-containing powdered waste house production of aluminum alloys in the following ratio of components, wt.%: Portland cement 40.21-55.34, silica-containing dust waste production of aluminum alloys 11.07-26.14, sodium hydroxide 0.28-0.39, water - rest. The cement slurry prepared by this method has the following advantages in comparison with the known ones: lower density and permeability values, reduction of energy costs. These properties of the cement slurry improve the quality of well casing. 2 tab. sl s yu 00 b vl

Description

Изобретение относитс к бурению, в частности к способам приготовлени облегченных тампонажных растворов дл креплени скважин, и предназначено дл использовани в геологоразведочной, неф- те- и газодобывающёй отрасл х при цементировании скважин.The invention relates to drilling, in particular, to methods for the preparation of lightweight cement slurries for well casing, and is intended for use in the exploration, oil and gas production industries in cementing wells.

Цель изобретени - снижение плотности тампонажного раствора и уменьшение энергетических затрат на приготовление силиката натри .The purpose of the invention is to reduce the density of the cement slurry and reduce the energy consumption for the preparation of sodium silicate.

Способ приготовлени облегченного тампонажного раствора включает смешение портландцемента с силикатным материалом , смешанным с водой, причем редва- рительно готов т силикатный матер ал посредством нагревани воды и гидре ксида натри до 80-85°С и смешени их с кремнезем содержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при массовсм соотношении соответственно (1,3-1,6):(0,3-0,4):(0,8-1,2), а после окончани реакции взаимодействи полученный состав смешивают с водой, портландцементом и кремнеземсодержащим пылевидным отходом производства алюминиевых сплавов при следующем соотношении компонентов , мас.%:The method of preparing a lightweight cement slurry involves mixing Portland cement with silicate material mixed with water, and silicate material is rarely prepared by heating water and sodium hydroxide to 80-85 ° C and mixing them with silica containing pulverized waste from the production of aluminum alloys mass ratio, respectively (1.3-1.6): (0.3-0.4) :( 0.8-1.2), and after the end of the interaction reaction, the resulting composition is mixed with water, portland cement, and silica-containing powdered waste The properties of aluminum alloys in the following ratio of components, wt.%:

Портландцемент40,21-55,34Portland Cement 40,21-55,34

Кремнеземсодержащий пылевидный отход производства алюминиевых сплавов11,07-26,14Silica-containing powdered waste production of aluminum alloys 11,07-26,14

Гидроксид натри 0,28-0,39Sodium hydroxide 0,28-0,39

ВодаОстальноеWaterEverything

Кремнеземсодержащий пылевидный отход производства алюминиевых сплавов улавливаетс электрофильтрами. Он имеет следующий химический состав,%: ЗЮз 95; Si С 2,3; СаО 0,8; Рв20з 0,6; К20 + №0 0,9; 0,2; вода остальное.Silica-containing dust-like waste from the production of aluminum alloys is captured by electrostatic precipitators. It has the following chemical composition,%: XIII 95; Si C 2,3; CaO 0.8; Rv20z 0.6; K20 + No. 0, 0.9; 0.2; water the rest.

При приготовлении тампонажного раствора по предлагаемому способу достигаетс активаци цементно-водной системы за счет образовани силиката натри вследствие химической реакции между гидро- ксидом натри и тонкодисперсным кремнеземом. Вследствие того, что реакци вл етс экзотермической, выдел етс теплова энерги , еще более активизирующа систему.In the preparation of the cement slurry according to the proposed method, activation of the cement-water system is achieved due to the formation of sodium silicate as a result of a chemical reaction between sodium hydroxide and fine silica. Due to the fact that the reaction is exothermic, thermal energy is released, which further activates the system.

Дл получени силиката натри в насто щее врем в промышленности сплавл ют кварцевый песок (Si02) и гидроксид натри (NaOH) при 1400-1500°С. Такой продукт в воде при комнатной температуре нерастворим . Дл возможности использовани в различных водных системах данный продукт помещают в автоклавы и под давлением 0,6-1,0 МПа и при 120-125°С обрабатывают острым вод ным паром до получени водного раствора силиката натри плотностью 1480-1520 кг/м3, называ- .емого жидким стеклом. Только такой водный раствор силиката натри может использоватьс дл различных водных систем , в том числе и дл ввода в тампонажные растворы.To obtain sodium silicate, silica fused sand (SiO2) and sodium hydroxide (NaOH) are currently fused in the industry at 1400-1500 ° C. Such a product is insoluble in water at room temperature. To be used in various aqueous systems, this product is placed in autoclaves and under a pressure of 0.6-1.0 MPa and treated with live steam at 120-125 ° C to obtain an aqueous solution of sodium silicate with a density of 1480-1520 kg / m3, called - by liquid glass. Only such an aqueous solution of sodium silicate can be used for various aqueous systems, including for injection into cement slurries.

Пример. Дл получени облегченного тампонажного раствора по предлагаемому способу вз ты пробы тампонажного портландцемента , тонкодисперсный кремнезем - отход производства алюминиевого завода и гидроксид натри . ОдновременноExample. In order to obtain a lightweight cement slurry using the proposed method, a sample of cement slurry portland cement, fine silica is used as a waste from the production of an aluminum smelter and sodium hydroxide. At the same time

дл сопоставлени технологических свойств вз ты тот же цемент, а в качестве добавки - силикат натри в виде жидкого стекла заводского изготовлени и хлорид кальци .the same cement was used to compare the technological properties, and sodium silicate in the form of factory-made liquid glass and calcium chloride were used as an additive.

Приготовление тампонажных растворов по предлагаемому способу осуществл ют в следующем пор дке. Вначале смешивают воду с гидроксидом натри и нагревают их до 80-85°С, после чего, поме0 шива лопаткой, добавл ют Кремнеземсодержащий пылевидный отход производства алюминиевых сплавов. При этом массовые соотношени компонентов следующие: во: да : гидроксид натри : кремнеземсодержа5 щий пылевидный отход (1,3-1,6): (0,3-0,4): (0,8-1,2).The preparation of cement slurries according to the proposed method is carried out in the following order. First, water is mixed with sodium hydroxide and heated to 80-85 ° C, after which Silica-containing dust-like waste from the production of aluminum alloys is added using a spatula. The mass ratios of the components are as follows: in: yes: sodium hydroxide: silica-containing pulverized waste (1.3-1.6): (0.3-0.4): (0.8-1.2).

Смешиваемые вещества вступают в химическую реакцию с образованием силиката натри . Вследствие того, что данна Mixable substances enter into a chemical reaction with the formation of sodium silicate. Due to the fact that

0 реакци идет с выделением тепла, температура смеси возрастает до 105-110°С.0 the reaction proceeds with the release of heat, the temperature of the mixture rises to 105-110 ° C.

Затем полученную смесь смешивают с водой затворени , портландцементом и тонкодисперсным кремнеземом и изме5 р ют свойства образовавшегос облегченного тампонажного раствора и формирующегос камн в соответствии с требовани ми ГОСТ.Then, the mixture obtained is mixed with mixing water, portland cement and fine silica, and the properties of the formed lightweight cement slurry and the forming stone are measured in accordance with the requirements of GOST.

Результаты проведенных работ пред0 ставлены в табл.1. В этой же таблице приведены данные сопоставительных экспериментов с тампонажными растворами , приготовленными из портландцемента, силиката натри заводского изготовлени ,The results of the work carried out are presented in Table 1. The same table shows the data of comparative experiments with cement slurries prepared from Portland cement, factory-made sodium silicate,

5 хлорида кальци и воды.5 calcium chloride and water.

Граничные значени содержани компонентов в тампонажном растворе, приготовленном по предлагаемому способу, выбраны исход из того, что при содержа0 нии компонентов за указанными пределами ухудшаютс физико-механические или технологические свойства раствора и камн , а также не достигаютс цели изобретени . Например, при содержании портланд-.The boundary values of the content of components in the cement slurry prepared according to the proposed method are chosen based on the fact that the content of components beyond the specified limits deteriorates the physicomechanical or technological properties of the solution and stone, and also does not achieve the purpose of the invention. For example, with content portland-.

5 цемента менее 40,21 мас.% прочность цементного камн меньше, чем допускаема по стандарту, при содержании портландцемента более 55,34 мас.% плотность больше, чем определено ГОСТ дл облегченных там0 понажных растворов.5 cement is less than 40.21 wt.% The strength of cement stone is less than that allowed by the standard; when the content of Portland cement is more than 55.34 wt.%, The density is greater than that specified by GOST for lightweight mortars there.

Свойства облегченных тампонажных растворов и цементного камн на их основе при граничных значени х выполнени предлагаемого способа представлены вThe properties of lightweight cement slurries and cement stone based on them with the boundary values of the implementation of the proposed method are presented in

5 табл.2.5 table.2.

Известный облегченный тампонажный раствор имеет более высокие значени плотности минимальна 1550 кг/м против 1380 кг/м у предлагаемого, а проницаемость камн на его основе значительно выше - 1,35 мкм2 против 0,21 мкм2 у предлагаемого.The well-known lightened cement slurry has higher density values of a minimum of 1,550 kg / m against 1380 kg / m for the proposed one, and the permeability of stones based on it is much higher - 1.35 µm2 against 0.21 µm2 for the proposed one.

В приготавливаемом по предлагаемому способу облегченном тампонажном растворе достигаетс более низка плотность, снижаетс проницаемость камн , уменьшаютс энергетические затраты на получение силиката натри .In the lightweight cement slurry prepared according to the inventive method, a lower density is achieved, the permeability of the stone is reduced, and the energy costs for producing sodium silicate are reduced.

Низка плотность тампонажного раствора позвол ет использовать его в тех случа х , когда необходимо уменьшить опасность поглощений и гидроразрывов годных пород при цементировании скважин . Уменьшение проницаемости цементного камн приводит к увеличению его герметизирующей способности, снижает разрушающее воздействие на него агрессивных пластовых сред.The low density of the cement slurry allows it to be used in cases where it is necessary to reduce the risk of suitable seaboard absorption and hydraulic fracturing during well cementing. Reducing the permeability of cement stone leads to an increase in its sealing ability, reduces the damaging effects on it of aggressive formation media.

Claims

1.§-§-Ј -2-В-5 „1-

GN - sodium hydroxide, CH - sodium silicate, HC - calcium chloride, t 22 С, Р - 0.1 MPa.

When heated oxen to 80 ° C

T a b l i