RU2036298C1 - Bridging composition - Google Patents

Abstract

FIELD: construction of wells for gas and oil. SUBSTANCE: bridging composition contains portland cement and overburden rocks of asbestos deposit. Overburden rock of asbestos deposit is used in the amount of 4.76-9.09% of bridging composition mass. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к тампонажным материалам для крепления скважин. The invention relates to the oil and gas industry, namely to cementing materials for fastening wells.

Известна тампонажная композиция, включающая тампонажный портландцемент и асбестовое волокно [1]
Однако добавка асбестового волокна более 1,5% от массы цемента приводит к невозможности использования композиции для крепления скважин из-за резкого загустевания приготавливаемого раствора.Known grouting composition, including grouting Portland cement and asbestos fiber [1]
However, the addition of asbestos fiber of more than 1.5% by weight of cement makes it impossible to use the composition for fixing wells due to the sharp thickening of the prepared solution.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является тампонажная композиция, включающая тампонажный портландцемент, коротковолокнистый асбест и декстрин при определенном соотношении компонентов [2] Использование такой композиции повышает прочность сцепления цементного камня. Closest to the invention, the technical solution is a grouting composition, including grouting Portland cement, short-fiber asbestos and dextrin with a certain ratio of components [2] The use of such a composition increases the adhesion strength of cement stone.

Недостатком известной композиции является ее многокомпонентность, усложняющая технологию получения в условиях буровой гомогенной смеси из-за отсутствия специальных дозирующих устройств. Кроме того, данная композиция не обеспечивает повышенного сцепления цементного камня вследствие специфического строения асбеста и вводимой добавки. A disadvantage of the known composition is its multicomponent nature, complicating the technology of obtaining a homogeneous mixture under drilling conditions due to the lack of special metering devices. In addition, this composition does not provide increased adhesion of the cement stone due to the specific structure of asbestos and the introduced additives.

Сущность изобретения заключается в повышении технологичности при одновременном снижении хрупкости, увеличении сцепления камня и сопротивления фильтрации, что достигается введением в технологический процесс производства цемента на заводе вскрышной породы, получаемой при разработке асбестовых месторождений. Вскрышная порода подается в помольные мельницы одновременно с компонентами получаемого цемента и проводится их совместный помол. The essence of the invention is to increase manufacturability while reducing brittleness, increasing adhesion of stone and filtering resistance, which is achieved by introducing cement into the technological process of overburden obtained from the development of asbestos deposits. The overburden is fed to the grinding mills simultaneously with the components of the cement obtained and their joint grinding is carried out.

Вскрышная порода в процессе производства асбеста образуется в больших количествах и вывозится в отвалы, применяется как обычная щебенка в строительстве. Вскрышная порода представляет собой раздробленную руду серо-зеленого цвета различной фракции. Химический состав породы, MgO 38,4; SiO₂ 38,2; Al₂O₃ 2,2; Fe₂O₃ 7,1; CaO 3,0. ППП-12,3. По минералогическому составу порода содержит около 1% свободного волокна хризотил-асбеста, 14% скрытого, порядка 70% других гидратных силикатов магния (серпентин, тальк), 13% минералов, содержащих магний и кремнезем, около 2% аморфного кремнезема. В результате помола породы с компонентами цемента вся масса трансформируется в микродисперсную структуру, поэтому асбест, содержащийся в породе, теряет свой армирующий эффект.Overburden in the process of asbestos production is formed in large quantities and exported to dumps, it is used as ordinary crushed stone in construction. Overburden is a fragmented ore of gray-green color of various fractions. The chemical composition of the rock, MgO 38.4; SiO ₂ 38.2; Al ₂ O ₃ 2.2; Fe ₂ O ₃ 7.1; CaO 3.0. PPP-12.3. By mineralogical composition, the rock contains about 1% of free chrysotile asbestos fiber, 14% of hidden, about 70% of other hydrated magnesium silicates (serpentine, talc), 13% of minerals containing magnesium and silica, about 2% of amorphous silica. As a result of grinding the rock with cement components, the whole mass is transformed into a microdispersed structure, so the asbestos contained in the rock loses its reinforcing effect.

Проведенные исследования показали, что введение силикатов магния в портландцемент повышает эксплуатационные качества тампонажной композиции. Особенно эффективно они проявляют свои положительные свойства в тонкоизмельченном состоянии. В результате совместного помола породы с компонентами цемента образуется тампонажная композиция, содержащая добавку силикатов магния в микродисперсном состоянии. Поэтому при образовании камня проявляется эффект микронаполнителя, который сводится к тому, что высокодисперсные наполнители формируют в водоцементной системе дополнительные центры кристаллизации подложки. В этом заключается химический фактор [3] С другой стороны, введение микродисперсного наполнителя с повышенной удельной поверхностью, а значит и свободной поверхностной энергией (физический фактор), приводит к более активному взаимодействию с гидратными новообразованиями, повышению сцепления между ними. Все это в целом содействует ускорению твердения, повышению прочности и сопротивлению фильтрации воды через цементный камень [4] Введение микродисперсного наполнителя вызывает структурные изменения капиллярной и общей пористости в затвердевшей цементной пасте и сопровождается резким уменьшением их размеров и общего количества, что приводит к снижению фильтрации воды через затвердевший камень [5] т.е. повышению сопротивления фильтрации флюидов при разобщении пластов. Получаемый из тампонажной композиции цементный раствор при водоцементном отношении 0,5 хорошо прокачивается, имеет высокую консистенцию, проявляет тиксотропность и не расслаивается в статическом состоянии, имеет пониженный водоотстой. Studies have shown that the introduction of magnesium silicates in Portland cement improves the performance of the grouting composition. Especially effective they show their positive properties in a finely divided state. As a result of joint grinding of the rock with cement components, a grouting composition is formed containing an additive of magnesium silicates in a microdispersed state. Therefore, when a stone is formed, the effect of a microfiller appears, which reduces to the fact that finely dispersed fillers form additional crystallization centers of the substrate in the water-cement system. This is the chemical factor [3] On the other hand, the introduction of a microdispersed filler with an increased specific surface area, and hence free surface energy (physical factor), leads to more active interaction with hydrated neoplasms, increasing adhesion between them. All this generally contributes to the acceleration of hardening, increase of strength and resistance to water filtration through cement stone [4]. The introduction of a microdispersed filler causes structural changes in the capillary and total porosity in the hardened cement paste and is accompanied by a sharp decrease in their size and total amount, which leads to a decrease in water filtration through hardened stone [5] ie increase the resistance to fluid filtration during separation of the reservoirs. The cement mortar obtained from the grouting composition at a water-cement ratio of 0.5 is well pumped, has a high consistency, exhibits thixotropy and does not exfoliate in a static state, and has a reduced water sludge.

Добавки, содержащие тальк, серпентин в тонкодисперсном состоянии повышают прилипаемость цементного камня (адгезия) к гладким поверхностям, придают ему гидрофобность и довольно высокую химическую стойкость [6] Согласно расчетам при добавке к цементу 8-10% породы в тампонажной композиции будет 1,5-1,7% микродисперсного асбеста, 6-8% магниевых силикатов (тальк, серпентин, который является аналогом талька). Additives containing talc, serpentine in a finely dispersed state increase the adherence of cement stone (adhesion) to smooth surfaces, give it hydrophobicity and a fairly high chemical resistance [6] According to calculations, when cement is added to 8-10% of the cement in the grouting composition, it will be 1.5- 1.7% of microfine asbestos, 6-8% of magnesium silicates (talc, serpentine, which is an analogue of talc).

Физико-механические свойства камня из тампонажной композиции определяли согласно действующим нормативным документам. Композицию готовили в ПО "Сухоложскцемент" в порядке выпуска опытной партии путем совместного помола компонентов цемента и добавки вскрышной породы, поставляемой с предприятий комбината "Ураласбест". The physicomechanical properties of the stone from the grouting composition were determined according to the current regulatory documents. The composition was prepared at the Sukholozhskcement Production Association in the order of production of an experimental batch by joint grinding of cement components and overburden additives supplied from the enterprises of the Uralasbest plant.

Полученную композицию затворяли на технической воде, перемешивали раствор и заливали в камеру специального стенда, в котором в течение суток формировали образец камня в условиях, близких к скважинным. Затем определяли хрупкость камня, сцепление его и сопротивление фильтрации. Параллельно готовили и испытывали известную тампонажную композицию. The resulting composition was closed in industrial water, the solution was mixed and poured into the chamber of a special stand, in which a stone sample was formed during the day under conditions close to the borehole. Then the fragility of the stone, its adhesion, and filtration resistance were determined. In parallel, a well-known grouting composition was prepared and tested.

П р и м е р 1. Определяют влияние добавки вскрышной породы на свойства камня, формируемого из предлагаемой композиции. Для этого 1000 г полученной в опытно-промышленных условиях композиции затворяют на 500 г технической воды и перемешивают раствор. Заливают его в камеру стенда и формируют 1 сут образец камня при 75^оС и 40 МПа. Затем определяют свойства камня.PRI me R 1. Determine the effect of additives overburden on the properties of the stone formed from the proposed composition. For this, 1000 g of the composition obtained under experimental industrial conditions are closed in 500 g of industrial water and the solution is mixed. Pour it into the booth chamber and form day 1 sample of stone at ⁷⁵ ° C and 40 MPa. Then determine the properties of the stone.

П р и м е р 2. Определяют свойства камня из композиции по прототипу. Для этого 1000 г цемента перемешивают в сухом виде с 15,2 г хризотил-асбеста и 5 г декстрина. После получения равномерной смеси ее затворяют на 500 г технической воды, перемешивают раствор и заливают в камеру стенда. После твердения образца в течение 1 сут при 75^оС и 40 МПа определяют свойства камня.PRI me R 2. Determine the properties of the stone from the composition of the prototype. To do this, 1000 g of cement is mixed in dry form with 15.2 g of chrysotile asbestos and 5 g of dextrin. After obtaining a uniform mixture, it is shut into 500 g of industrial water, the solution is mixed and poured into the stand chamber. After curing the specimen for 1 day at ⁷⁵ ° C and 40 MPa determine the properties of the stone.

Результаты всех испытаний приведены в таблице. The results of all tests are shown in the table.

Как видно из таблицы, использование в процессе производства цемента добавки в виде вскрышной породы, получаемой при разработке месторождений асбеста, улучшает свойства цементного камня. Предлагаемая тампонажная композиция полностью производится на заводе, а равномерное перемешивание компонентов обеспечивается при их совместном помоле в мельницах. As can be seen from the table, the use in the process of cement production of additives in the form of overburden obtained during the development of asbestos deposits improves the properties of cement stone. The proposed grouting composition is completely produced at the factory, and uniform mixing of the components is ensured by their joint grinding in mills.

Изобретение реализуют следующим образом. На цементном заводе готовят композицию и поставляют ее на буровые предприятия. При цементировании скважины затворением композиции на технической воде получают раствор и закачивают его в скважину. The invention is implemented as follows. A composition is prepared at a cement plant and delivered to drilling enterprises. When cementing a well by mixing the composition with industrial water, a solution is obtained and pumped into the well.

Использование предлагаемой композиции позволяет исключить затраты ручного труда, так как композиция выпускается на заводе в полностью готовом для применения виде. Кроме того, улучшается качество разобщения вскрытых скважиной пластов вследствие формирования из композиции высококачественного цементного камня. Using the proposed composition eliminates the cost of manual labor, since the composition is produced at the factory in a completely ready-to-use form. In addition, the quality of separation of the formations uncovered by the well is improved due to the formation of high-quality cement stone from the composition.

Claims (1)

ТАМПОНАЖНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, содержащая портландцемент и добавку, отличающаяся тем, что в качестве добавки она содержит вскрышную породу месторождения асбеста при следующем соотношении ингредиентов, мас. TUMPING COMPOSITION containing Portland cement and an additive, characterized in that as an additive it contains overburden of the asbestos deposit in the following ratio of ingredients, wt. Портландцемент 90,91 95,24
Вскрышная порода месторождения асбеста 4,76 9,09Portland cement 90.91 95.24
Overburden of asbestos deposit 4.76 9.09

Images