RU2726754C1 - Тампонажный раствор - Google Patents
Тампонажный раствор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726754C1 RU2726754C1 RU2019138294A RU2019138294A RU2726754C1 RU 2726754 C1 RU2726754 C1 RU 2726754C1 RU 2019138294 A RU2019138294 A RU 2019138294A RU 2019138294 A RU2019138294 A RU 2019138294A RU 2726754 C1 RU2726754 C1 RU 2726754C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- cementing
- microsilica
- slurry
- grouting
- Prior art date
Links
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 20
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 16
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 16
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 15
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920000191 poly(N-vinyl pyrrolidone) Polymers 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000003129 oil well Substances 0.000 abstract description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 22
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 10
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 9
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 8
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 229910052599 brucite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000011414 polymer cement Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions 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
- C04B28/04—Portland cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
- C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
- C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
- E21B33/138—Plastering the borehole wall; Injecting into the formation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к тампонажным растворам для цементирования обсадных колонн, газоконденсатных и нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву многолетних мерзлых пород. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение прочностных и адгезионных свойств образующегося цементного раствора при одновременном обеспечении его прокачиваемости путем введения реагента пластификатора и сокращения количества свободной воды в составе. Тампонажный раствор, содержащий тампонажный портландцемент ПЦТ-1-50, расширяющий компонент и 4%-ый водный раствор хлорида кальция, отличается тем, что дополнительно содержит пластификатор поли-N-винилпирролидон «Импирон» и микросилику, а в качестве расширяющего компонента используют оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %: микросилика 8-12, оксид кальция 5-8, поли-N-винилпирролидон 0,4-0,6, тампонажный портландцемент (ПЦТ-1-50) - остальное, а содержание 4%-ного водного раствора хлорида кальция в тампонажном растворе обеспечивает соотношение водной смеси с основой от 0,5 до 0,55. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области строительства и обслуживания скважин, в частности к тампонажным растворам для цементирования обсадных колонн, газоконденсатных и нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву и обвалам, многолетних мерзлых пород.
Известен тампонажный цемент для низкотемпературных скважин «Аркцемент» (Патент РФ №2144977, опубликован 27.01.2000), содержащий мас. %: портландцемент - от 48 до 80, глиноземистый цемент марки «400» - от 20 до 50, хлористая соль щелочного или щелочноземельного металла - от 4 до 6, пластификатор лигносульфонат технический модифицированный - ЛСТМ (С-3, Н-1) - от 0,15 до 0,7.
Недостатком является низкая растекаемость и, соответственно, низкая прокачивающая способность, что не позволит эффективно использовать его в условиях низких температур, а также пониженная прочность цементного камня.
Известен полимерцементный тампонажный раствор для низкотемпературных скважин (Патент РФ №2370515, опубликован 20.10.2009), содержащий портландцемент ПЦТ-50-1-50, понизитель водоотдачи - CFL-117, адгезионную добавку - Конкрепол, расширяющую добавку НРС-1М и воду, при следующем соотношении компонентов мас. %: портландцемент ПТЦ-50-1-50 от 90 до 92, CFL-117 от 0,2 до 0,3, Конкрепол - 1,0, НРС-1М от 8 до 10, вода от 45 до 50.
Недостатком раствора являются низкие прочностные характеристики цементного камня, ввиду химической реакции между добавляемыми полимерами и портландцементом.
Известен тампонажный раствор (патент РФ №2441897, опубликован 10.02.2012), содержащий цемент, гидроксиэтилцеллюлозу, пластификатор, пеногаситель и дополнительно синтетические волокна диаметром от 0,001 до 0,1 длиной от 1 до 20 мм, расширяющую добавку при следующем соотношении, мас. ч: цемент - 100; гидроксиэтилцеллюлоза от 0,2 до 0,4; пластификатор от 0,1 до 0,5; пеногаситель - 0,2; синтетические волокна от 0,1 до 4; расширяющая добавка от 0,1 до 20; вода от 49 до 51.
Недостатком данного состава является значительная усадка цементного камня при затвердевании, что приводит к ухудшению качества цементирования скважин и их поверхностных слоев.
Известен тампонажный раствор для крепления скважин и боковых стволов с горизонтальными участками (Патент РФ №2460754, опубликован 10.09.2012), содержащий мас. %: порошок бруситовый каустический - 43,86-47,36, сернокислый магний - 8,32-13,81, вода - остальное.
К недостатку данного состава можно отнести низкие прочностные характеристики формирующегося цементного камня, а также низкую адгезию тампонажного камня с металлом обсадных труб и горными породами.
Известен тампонажный раствор (патент РФ №2471846, опубликован 10.01.2013), включающий тампонажный портландцемент, понизитель водоотдачи, пластификатор и структурообразователь, причем в качестве структурообразователя раствор содержит микрокремнезем МК-85 и раствор хлорида кальция, в качестве понизителя водоотдачи - натросол 250 EXR, в качестве пластификатора - окзил-см при следующем соотношении компонентов, мас. %: портландцемент тампонажный от 58,46 до 60,64; микрокремнезем МК-85 от 1,19 до 1,24; раствор CaCl2 от 32,81 до 34,04; натросол 250 EXR от 2,62 до 2,72; окзил-см от 1,36 до 4,92.
К недостатку данного состава следует отнести низкий уровень агдезии камня с колонной, приводящее к межколонным перетокам и пониженную прочность цементного камня, а также отсутствие необходимого коэффициента расширения тампонажного камня.
Известен облегченный тампонажный раствор (патент РФ №2151271, опубликован 20.06.2000), принятый за прототип, содержащий тампонажный портландцемент, облегчающий материал - алюмосиликатные полые микросферы, расширяющий компонент - карбоалюминатную добавку в смеси с гипсом, воду или 4% водный раствор CaCl2. Тампонажный раствор содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас. %: портландцемент тампонажный от 36,47 до 57,34; алюмосиликатные полые микросферы от 6,47 до 17,65; карбоалюминатная добавка от 1,18 до 2,67; гипс от 1,18 до 2,67; вода или 4%-ный раствор хлорида кальция - остальное. Состав имеет плотность от 1240 до 1580 кг/см3, прочность камня на изгиб от 1,0 до 2,8 МПа.
Недостатком данного раствора является гравитационное разделение фаз во время процесса затвердевания, что приводит к неоднородности поверхности, и локальным разрушениям при последующей эксплуатации скважин. Повышение седиментационной устойчивости путем снижения водоцементного отношения (В/Ц) или увеличение содержания микросфер приводит к ухудшению реологических свойств растворов и трещинообразованию в цементном камне по поверхности скважины.
Техническим результатом является повышение прочностных и адгезионных свойств образующегося цементного раствора при одновременном обеспечении прокачиваемости тампонажного состава и достижения оптимальных сроков его твердения при низких скважинных температурах, путем сокращения количества свободной воды в составе за счет введения реагента пластификатора, что в свою очередь повышает физико-механические свойства цементного камня, в том числе в условиях мерзлых пород.
Технический результат достигается тем, что дополнительно содержит пластификатор поли-N-винилпирролидон «Импирон» и микросилику, а в качестве расширяющего компонента используют оксид кальция, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| микросилика | 8-12 |
| оксид кальция | 5-8 |
| поли-N-винилпирролидон | 0,4-0,6 |
| тампонажный портландцемент (ПЦТ-1-50) | - остальное, |
а содержание 4%-ого водного раствора хлорида кальция в тампонажном растворе обеспечивает отношение водной смеси с основой от 0,5 до 0,55.
Заявляемый тампонажный состав включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие:
Микросилика от 8 до 12, выпускаемая по ГОСТ Р 56178-2014.
Оксид кальция от 5 до 8, выпускаемый по ГОСТ 8677-76.
Поли-N-винилпирролидонот 0,4 до 0,6, выпускаемый по ТУ 9365-005-98540320-2014.
Тампонажный портландцемент ПТЦ-1-50- остальное, выпускаемый по ГОСТ 1581-96.
4%-ого водного раствора хлорида кальция, выпускаемый по ГОСТ ГОСТ 450-77, в тампонажном растворе обеспечивает соотношение водной смеси с основой от 0,5 до 0,55.
Выбранный состав тампонажного раствора для крепления скважин в криолитозоне повышает прочность цементного камня, при этом предложенный состав обладает повышенной седиментационной устойчивостью, морозоустойчивостью и необходимой растекаемостью. Предлагаемый состав тампонажного раствора для крепления обсадных колонн в криолитозоне отвечает предъявляемым требованиям к цементному камню, применяемому при креплении скважин в условиях многолетних мерзлых пород.
Основой тампонажного раствора для крепления скважин в криолитозоне является тампонажный портландцементПТЦ-1-50. Как известно, портландцементы схватываются и твердеют с общим уменьшением объема. В строительстве данная проблема решается введением инертных наполнителей и заполнителей, позволяющих цементу твердеть без усадки. В предлагаемом изобретении в качестве расширяющегося тампонажного материала вводят оксид кальция в количестве от 5 до 7 мас. %. Добавка позволяет создавать кристаллизационное давление, которое образуется при кристаллизации труднорастворимыхгидроксидов во время гидратации, что предотвращает деструктивные процессы в формируемом цементном камне. Наиболее оптимальноесодержание оксида кальция в тампонажном растворе (для достижения максимальной прочности раствора) от 5 до 7% мас. При введении оксида кальция менее 5% мас. добавка оказывает незначительное влияние на сроки схватывания и прочность цемента. При введении оксида кальция более 7% мас. значительно снижается прочность камня на изгиб.
Микросилика добавляется в качестве концентрата наноструктур, при ее введении увеличивается прочность цементного камня на сжатие и изгиб, его морозостойкость, а также снижается его проницаемость. Использование микросилики в составе тампонажного раствора для крепления скважин в криолитозоне приводит к значительному уплотнению цементного камня и соответственному улучшению его механических свойств. Кроме того, модификация материала микросилики стабилизирует важнейшие валентные взаимодействия Са- Si- Н (образуемые при затворении цементной смеси водой и гадратации клинкерного материала), ответственные за связность бетона, уменьшая вымывание кальция и увеличивая его влагоустойчивость. Добавка в тампонажный состав ультрадисперсного кремнезема оказывает влияние на повышение прочностных свойств цементного камня.
Проведенные эксперименты позволили установить наиболее оптимальное содержание микросилики в тампонажном растворе (для достижения максимальной прочности растворов) от 8 до 12% мас. Тампонажный раствор с добавками микросиликив предложенном диапазоне характеризуется седиментационной устойчивостью, а цементный камень с добавками микросилики в предложенном диапазоне обладает низкой проницаемостью. При добавлении микросилики наблюдается также повышение плотности и снижение пористости цементного камня, что, как следствие, приводит к улучшению его водонепроницаемости и коррозионной стойкости. Добавка микросилики менее 8% мас. недостаточно увеличивает прочность тампонажного раствора. При использовании концентрации микеросилики от 12 до 14% мас. прочность раствора увеличивается незначительно. При повышении содержания микросилики в составе тампонажного раствора более 14% мас. и происходит растрескивания образцов, при этом значительно снижается морозостойкость цементного камня.
4%-ый водный раствор хлорида кальция добавляют в качестве ускорителя сроков твердения. Содержание 4%-ого водного раствора хлорида кальция в тампонажном растворе обеспечивает соотношение водной смеси с основой от 0,5 до 0,55. Подобранныйдиапазон соотношения водной смеси с основой позволяет получить тампонажный раствор без оказания отрицательного влияния на прочностные характеристики формирующегося цементного камня, совместно с применением реагента пластификатора. Содержание хлорида кальция также оказывает влияние как ускоритель сроков схватывания тампонажных растворов, с высокой скоростью тепловыделения в начале реакции затворения при минимальном количестве выделяющегося тепла в целом, что необходимо при креплении скважин в низких температурах. Содержание более чем 4% хлорида кальция в тампонажном растворе может вызвать растепление мерзлых пород в процессе своей экзотермической реакции.
«Импирон» - воднополимерная система на основе аморфноголинейного полимера поли-N-винилпирролидона, вязкая, прозрачна или слегка опалесцирующая, бесцветная или слабоокрашенная жидкость, производится в соответствии с ТУ 9365-005-98540320-2014 "Импирон", выпускается ООО «ОргполимерсинтезСПБ» (Санкт-Петербург, Россия).
Задачи, выполняемые пластификатором в тампонажном растворе, сводятся к повышению подвижности (растекаемости) раствора и снижению его структурной (пластической) вязкости. Добавка в тампонажный состав аморфного линейного полимера поли-N-винилпирролидонаприводит к стабилизации системы. Улучшаются фильтрационные свойства тампонажного раствора, увеличивается подвижность тампонажного состава. За счет эффективного снижения пористости увеличиваются прочность на сжатие и изгиб и адгезионные свойства тампонажного камня.
Тампонажный раствор при граничных значениях оксида кальция от 5 до 8%мас, микросилики от 8 до 12% мас., поли-N-винилпирролидона от 0,4 до 0,6% мас., тампонажного портландцемента ПТЦ-1-50, при соотношение водной смеси с основой от 0,5 до 0,55, за счет добавки 4%-ого водного раствора хлорида кальция, имеет плотность от 1800 до 1820 кг/м3 и характеризуется значительным увеличением прочности формирующегося из него цементного камня.
Приготовление тампонажного раствора с повышенными показателями прочности осуществляют следующим образом. Во время приготовления тампонажного раствора оксид кальция и микросилику смешивали с портландцементом ПЦТ-1-50 в сухом виде при различных соотношениях. В качестве жидкости затворения использовалась 4%-ый водный раствор хлорида кальция. Пластификатор добавлялся в готовую суспензию. Затворениет ампонажной суспензии осуществлялось в соответствии с ГОСТ 1581-96. После чего определялось влияние количества вводимой микросилики, оксида кальция и пластификатора на плотность, растекаемость, сроки схватывания тампонажного раствора, прочность и расширение формирующегося из неготампонажного камня. Определение основных свойств тампонажного раствора и камня проводили при температуре (20±2)°С в соответствии с ГОСТ 26798.1-96 «Цементы тампонажные. Методы испытаний».
Способ поясняется следующими примерами.
Пример 1. Для приготовления 1 кг тампонажного раствора использовали 866 г (86,6 мас. %:) тампонажного цемента ПТЦ-1-50, затем смешивали с 50 г оксида кальция(5 мас. %), и с80 г микросилики (8 мас. %), после чего сухую смесь добавляли в раствор в раствор 4%-го раствор хлорида кальция в количестве, обеспечивающим соотношение водной смеси с основой равное 0,5. Затем в полученную суспензию добавляли пластификатор «Импирон» в количестве 6 г (0,6 мас. %),
После чего полученный состав перемешивали 3 минуты, затем определяли плотность и растекаемость тампонажного раствора. После чего раствор заливали в формы для определения сроков схватывания. Камень испытывали на прочность через 2, 7 и 14 суток и на расширение через 2, 7 и 14 суток.
Примеры 2-8. Приготовление и испытания остальных тампонажных растворов, представленных в табл. 1, аналогичны.
Данные о составе исследованных тампонажных растворов и данные о свойствах тампонажных растворов, затворенных по заявляемой рецептуре, приведены в таблице 1. Как видно из данных таблицы 1, предлагаемые тампонажные растворы характеризуются улучшенными значениями показателей основных технологических свойств, а именно, прочность цементного камня и расширение цементного камня.
Таким образом, как показано в вышеприведенном описании изобретения, достигается технический результат, заключающийся в повышении прочности образующегося тампонажного раствора при улучшении его эксплуатационных характеристик, повышении активности расширяющего компонента, повышающего адгезионные свойства тампонажного камня при одновременном обеспечении прокачиваемости тампонажного состава и достижения оптимальных сроков его твердения при низких скважинных температурах, путем сокращения количества свободной воды в составе за счет введения реагента пластификатора.
Предложенное техническое решение может быть использовано при цементировании обсадных колонн газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву многолетних мерзлых пород.
Claims (3)
- Тампонажный раствор, содержащий тампонажный портландцемент ПЦТ-1-50, расширяющий компонент и 4%-ный водный раствор хлорида кальция, отличающийся тем, что дополнительно содержит пластификатор поли-N-винилпирролидон «Импирон» и микросилику, а в качестве расширяющего компонента используют оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %:
-
Микросилика 8-12 Оксид кальция 5-8 Поли-N-винилпирролидон 0,4-0,6 Тампонажный портландцемент ПЦТ-1-50 Остальное - а содержание 4%-ного водного раствора хлорида кальция в тампонажном растворе обеспечивает соотношение водной смеси с основой от 0,5 до 0,55.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019138294A RU2726754C1 (ru) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | Тампонажный раствор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019138294A RU2726754C1 (ru) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | Тампонажный раствор |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2726754C1 true RU2726754C1 (ru) | 2020-07-15 |
Family
ID=71616871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019138294A RU2726754C1 (ru) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | Тампонажный раствор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2726754C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796718C1 (ru) * | 2022-07-18 | 2023-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "МАС-Сервис ХМ" | Расширяемая цементная композиция и способ ее применения для цементирования подземной скважины с обсадной трубой |
| CN116716088A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-09-08 | 嘉华特种水泥股份有限公司 | 一种固井用堵漏水泥基胶凝材料及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2151271C1 (ru) * | 1999-03-09 | 2000-06-20 | Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" | Облегченный тампонажный раствор |
| RU2451271C1 (ru) * | 2008-04-22 | 2012-05-20 | Кхс Гмбх | Способ и устройство для проверки герметичности емкостей |
| RU2471846C1 (ru) * | 2011-07-20 | 2013-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Тампонажный раствор |
| RU2550359C2 (ru) * | 2009-09-02 | 2015-05-10 | БАСФ Констракшн Полимерс ГмбХ | Состав и его применение |
| RU2637246C1 (ru) * | 2016-10-12 | 2017-12-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Наномодификатор строительных материалов |
| RU2681013C2 (ru) * | 2014-01-22 | 2019-03-01 | Констракшн Рисёрч Энд Текнолоджи Гмбх | Добавка для гидравлически твердеющих составов |
-
2019
- 2019-11-26 RU RU2019138294A patent/RU2726754C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2151271C1 (ru) * | 1999-03-09 | 2000-06-20 | Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" | Облегченный тампонажный раствор |
| RU2451271C1 (ru) * | 2008-04-22 | 2012-05-20 | Кхс Гмбх | Способ и устройство для проверки герметичности емкостей |
| RU2550359C2 (ru) * | 2009-09-02 | 2015-05-10 | БАСФ Констракшн Полимерс ГмбХ | Состав и его применение |
| RU2471846C1 (ru) * | 2011-07-20 | 2013-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Тампонажный раствор |
| RU2681013C2 (ru) * | 2014-01-22 | 2019-03-01 | Констракшн Рисёрч Энд Текнолоджи Гмбх | Добавка для гидравлически твердеющих составов |
| RU2637246C1 (ru) * | 2016-10-12 | 2017-12-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Наномодификатор строительных материалов |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796718C1 (ru) * | 2022-07-18 | 2023-05-29 | Общество с ограниченной ответственностью "МАС-Сервис ХМ" | Расширяемая цементная композиция и способ ее применения для цементирования подземной скважины с обсадной трубой |
| RU2802474C1 (ru) * | 2023-03-22 | 2023-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" | Гипсоцементный тампонажный раствор |
| CN116716088A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-09-08 | 嘉华特种水泥股份有限公司 | 一种固井用堵漏水泥基胶凝材料及其制备方法 |
| RU2813584C1 (ru) * | 2023-06-09 | 2024-02-13 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Поризованный расширяющийся тампонажный материал |
| RU2827325C1 (ru) * | 2024-04-25 | 2024-09-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Тампонажный раствор для крепления горизонтальных участков скважин |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8148304B2 (en) | Copolymer based on a sulfonic acid-containing compound | |
| JP5378588B2 (ja) | 凝固遅延剤を含む坑井ボア保全用組成物、その製造方法及びその使用方法 | |
| RU2337124C1 (ru) | Базовая основа тампонажного раствора для цементирования скважин | |
| CN104371678A (zh) | 一种膨胀韧性固井水泥浆及其制备方法 | |
| CN103833294B (zh) | 一种千米深水平巷道围岩加固用单液稳定水泥基浆液 | |
| RU2458962C1 (ru) | Фиброармированный тампонажный материал для цементирования продуктивных интервалов, подверженных перфорации в процессе освоения скважин | |
| CA2917286C (en) | Methods of cementing and spent cracking catalyst-containing cement compositions | |
| RU2385894C1 (ru) | СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА ПЛОТНОСТЬЮ 1450-1500 кг/м3 | |
| RU2726754C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| RU2186942C1 (ru) | Способ приготовления тампонажного состава | |
| TW200930889A (en) | Tunnel backfilling method | |
| CN108585648A (zh) | 注浆浆液配方及其制备方法 | |
| RU2707837C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| RU2599154C1 (ru) | Способ ремонтно-изоляционных работ в скважине (варианты) | |
| RU2726695C1 (ru) | Тампонажная смесь | |
| RU2530805C1 (ru) | Тампонажный материал | |
| JP4080416B2 (ja) | 地盤注入剤及び地盤注入工法 | |
| RU2807721C1 (ru) | Тампонажная смесь | |
| KR20210096193A (ko) | 시멘트 슬러리, 경화된 시멘트 및 이의 제조 및 사용 방법 | |
| RU2710862C1 (ru) | Состав для изоляции водопритока в скважину | |
| RU2151271C1 (ru) | Облегченный тампонажный раствор | |
| RU2781004C1 (ru) | Тампонажная смесь | |
| RU2802474C1 (ru) | Гипсоцементный тампонажный раствор | |
| RU2733584C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| US20230126770A1 (en) | Liquid Salt Activator and Methods of Making and Using Same |