RU2360940C1 - Расширяющийся тампонажный материал - Google Patents
Расширяющийся тампонажный материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360940C1 RU2360940C1 RU2007141694/03A RU2007141694A RU2360940C1 RU 2360940 C1 RU2360940 C1 RU 2360940C1 RU 2007141694/03 A RU2007141694/03 A RU 2007141694/03A RU 2007141694 A RU2007141694 A RU 2007141694A RU 2360940 C1 RU2360940 C1 RU 2360940C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- water
- grouting material
- expanding
- grouting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к тампонажным составам, используемым при цементировании обсадных колонн нефтяных и газовых скважин. Технический результат изобретения состоит в повышении изоляционной способности цементного камня, образующегося из тампонажного материала, за счет повышения степени его расширения и увеличения прочности сцепления с колонной и стенками скважины при широком диапазоне водоцементного отношения. Расширяющийся тампонажный материал содержит, мас.%: портландцемент 91,3-98,3; указанная расширяющая добавка 0,5-5,0; ускоритель сроков схватывания 0,1-3,0; понизитель водоотдачи 0,1-0,5; суперпластификатор 0,1-0,7; пеногаситель марки ПОЛИЦЕМ ДФ 0,1-0,3. Расширяющийся тампонажный материал дополнительно содержит жидкость затворения - воду при водоцементном отношении 0,47-0,78, в качестве ускорителя сроков схватывания - хлорид кальция или хлорид натрия, в качестве суперпластификатора - меламинформальдегид, или ЦЕМПЛАСТ МФ, или С-3, или Melflux, в качестве понизителя водоотдачи - оксиэтилцеллюлозу. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к тампонажным составам, используемым при цементировании обсадных колонн нефтяных и газовых скважин.
Известен расширяющийся тампонажный материал, содержащий портландцемент, гипс, добавку - гидрокарбоалюмосиликатный материал, пластификатор С-3 и понизитель водоотдачи, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 86-95, гипс 2-7, гидрокарбоалюминатный материал 2-7, пластификатор С-3 0,1-0,2, понизитель водоотдачи 0,2-0,4 (Патент РФ № 2301823, кл. С09К 8/467, опубл. 2007 г.).
Недостатком этого известного материала является то, что он содержит в своем составе гипс, который в процессе длительной эксплуатации скважин подвержен растворению в водной среде, что впоследствии может привести к нарушению герметичности цементного кольца.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является тампонажный раствор, состоящий из цемента и комплексного реагента (0,6-1,5 мас.% к цементу), содержащего, мас.%: понизитель водоотдачи 30-94; пластификатор 2-25; пеногаситель 1-14; структурообразователь 3-25 (Патент РФ № 2259468, кл. Е21В 33/138, опубл. 2005 г.).
Недостатком указанного известного тампонажного раствора является отсутствие расширения у формируемого цементного камня и недостаточная прочность сцепления этого камня с обсадной колонной и стенками скважины, что может привести к появлению микрозазоров и нарушению изоляционных свойств цементного кольца.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении изоляционной способности цементного камня, образующегося из тампонажного материала, за счет повышения степени его расширения и увеличения прочности сцепления с колонной и стенками скважины при широком диапазоне водоцементного отношения.
Указанный технический результат достигается заявляемым расширяющимся тампонажным материалом, содержащим портландцемент, понизитель водоотдачи, суперпластификатор, пеногаситель и реагент на основе соединения алюминия, при этом согласно изобретению он дополнительно содержит ускоритель сроков схватывания, в качестве реагента на основе соединения алюминия он содержит расширяющую добавку - окись алюминия и/или сульфоалюминат кальция, а в качестве пеногасителя - пеногаситель марки ПОЛИЦЕМ ДФ, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Портландцемент | 91,3-98,3 |
Указанная расширяющая добавка | 0,5-5,0 |
Ускоритель сроков схватывания | 0,1-3,0 |
Понизитель водоотдачи | 0,1-0,5 |
Суперпластификатор | 0,1-0,7 |
Пеногаситель марки ПОЛИЦЕМ ДФ | 0,1-0,3 |
Тампонажный материал дополнительно содержит жидкость затворения - воду при водоцементном отношении 0,47-0,78.
В качестве ускорителя сроков схватывания тампонажный материал содержит хлорид кальция или хлорид натрия.
В качестве суперпластификатора тампонажный материал содержит меламинформальдегид, или ЦЕМПЛАСТ МФ, или С-3, или Melflux.
В качестве понизителя водоотдачи тампонажный материал содержит оксиэтилцеллюлозу.
Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет определенного подбора ингредиентов (качественного и количественного) в заявляемом тампонажном материале, т.е. этот результат носит синергетический характер.
Благодаря введению в тампонажный материал понизителя водоотдачи - оксиэтилцеллюлозы, обеспечивается низкая фильтрация, снимаются седиментационные процессы, что обеспечивает нулевое водоотделение полученных тампонажных растворов. А за счет синергетического эффекта во взаимодействии с другими ингредиентами указанный показатель фильтрации приближается к уровню фильтрации буровых растворов, что позволит в промысловых условиях при цементировании исключить преждевременное загустевание тампонажного раствора.
В качестве расширяющей добавки предложено ввести в предлагаемый материал неорганические соединения - окись алюминия и/или сульфоалюминат кальция, родственные по своему составу минералам, входящим в состав портландцемента, которые представляют собой модифицированные сульфаты кальция и алюминия.
Введение в предлагаемый тампонажный материал расширяющей добавки указанного вида и в предложенном соотношении позволяет получить расширение тампонажного состава на ранней стадии твердения и формирования тампонажного камня, что позволяет избежать саморазрушения его структуры (образование трещин, снижение прочности).
Важно, чтобы процесс расширения завершился на стадии раннего твердения тампонажного камня, так как длительный процесс твердения сопровождается саморазрушением тампонажного камня. Кроме временного фактора в процессе расширения, не менее важное значение имеет объем расширения, который выражается как линейное расширение тампонажного камня. Так как цель процесса расширения заключается в образовании более плотного контакта цементного камня с вмещающими поверхностями, линейное расширение тампонажного камня не должно превышать 1,0%. Больший объем расширения в тампонажном камне может привести к потере его прочности.
Наличие в составе ускорителя сроков схватывания позволяет обеспечить приемлемые сроки схватывания и твердения тампонажного материала, и одновременно с этим, по-видимому, оказывает синергетическое химическое влияние на расширяющую добавку с образованием комплексных соединений, обеспечивающих равномерное расширение материала на стадии набора его прочности, причем без разрушения структуры образующегося камня. Это также позволяет сократить сроки схватывания до необходимых для конкретной скважины пределов и при этом получить равномерное расширение тампонажного камня, не оказывающее отрицательного влияния на его прочностные свойства.
Экспериментальным путем было установлено, что совокупность указанных ингредиентов при заявленном их соотношении также позволяет существенно усилить адгезионные свойства (сцепление с обсадной колонной и стенками скважины) тампонажного камня. Это может быть объяснено тем, что полученное расширение цементного камня позволяет обеспечить более плотный контакт с вмещающими поверхностями.
Использование суперпластификатора в предлагаемом тампонажном материале позволяет модифицировать структуру тампонажного раствора, уплотняя ее, что способствует в свою очередь увеличению прочности тампонажного (цементного) камня.
Введение в предлагаемый тампонажный материал пеногасителя марки ПОЛИЦЕМ ДФ обеспечивает понижение ценообразования, что благоприятно сказывается на работе цементировочного оборудования.
Для получения заявляемого тампонажного материала в лабораторных условиях были использованы следующие вещества:
- тампонажный портландцемент марки ПЦТ IG-CC-1;
- оксиэтилцеллюлоза марки ГИДРОЦЕМ Н, С по ТУ 2231-009-40912231-2003;
- суперпластификатор на основе меламинсодержащих смол ЦЕМПЛАСТ МФ по ТУ 2223-011-40912231-2003;
- суперпластификатор на основе нафталинсодержащих смол С-3 по ТУ 6-360204229-625-90;
- суперпластификатор на основе полиэфиркарбоксилатов MelfluxF - водоредуцирующая добавка по степени пластификации по ГОСТ 24211-91 - относится к группе суперпластифицирующих;
- ускоритель сроков схватывания: хлорид кальция, хлорид натрия;
- пеногаситель марки ПОЛИЦЕМ ДФ - модифицированный кремнеорганический реагент по ТУ 2228-010-40912231-2003;
- расширяющая добавка - аморфная окись алюминия марок РУ-1, «ЭКСЦЕМ СА» по ТУ 2123-020-53501222-2001;
- расширяющая добавка сульфоалюминат кальция марок РУ Н, РУ по ТУ 2157-034-40912231-2005;
- вода техническая.
Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается следующим примером.
Пример. Для получения предлагаемого тампонажного материала в лабораторных условиях брали 95 г портландцемента; 5 г расширяющей добавки аморфной окиси алюминия марки РУ-1; 1,9 г хлористого кальция; 0,19 г оксиэтилцеллюлозы; 0,19 г суперпластификатора на основе меламинсодержащих смол ЦЕМПЛАСТ МФ и 0,19 г пеногасителя ПОЛИЦЕМ ДФ. В результате был получен тампонажный материал со следующим содержанием ингредиентов, мас.%: портландцемент 92,7; расширяющая добавка аморфная окись алюминия 4,87; хлорид кальция 1,86; оксиэтилцеллюлоза марки ГИДРОЦЕМ С 0,19; суперпластификатор на основе меламинсодержащих смол ЦЕМПЛАСТ МФ 0,19; пеногаситель марки ПОЛИЦЕМ ДФ 0,19.
Тампонажные материалы с другим содержанием ингредиентов готовили аналогичным образом.
Далее из полученного тампонажного материала готовили тампонажный раствор путем его затворения на технической воде при водоцементном отношении 0,47. Хлорид кальция в расчетном количестве 1,9 г предварительно растворяли в жидкости затворения.
В ходе лабораторных испытаний определяли по общеизвестным методикам следующие свойства тампонажного раствора, приготовленного из заявляемого тампонажного материала:
- плотность;
- пластическая вязкость;
- фильтратоотдача;
- водоотделение,
а также определяли следующие свойства тампонажного камня:
- линейное расширение камня;
- предел прочности при изгибе, при сжатии;
- усилие выталкивания образца (характеризует адгезионные свойства тампонажного камня).
Данные об ингредиентном составе исследованных тампонажных материалов приведены в таблице 1. А данные о свойствах тампонажных растворов, затворенных на предлагаемом и известном тампонажных материалах, приведены в таблице 2.
Данные, приведенные в таблицах 1 и 2, показывают, что предлагаемый тампонажный материал позволяет получать тампонажные растворы, характеризующиеся следующими преимуществами перед известными:
- наличием расширения цементного камня;
- прочным сцеплением цементного камня с вмещающими поверхностями, которое характеризуется усилием выталкивания образцов;
- высокими прочностными характеристиками тампонажного камня.
Благодаря указанным свойствам, тампонажные растворы, полученные из заявляемого тампонажного материала, позволят в промысловых условиях получить расширяющийся тампонажный камень с высокими прочностными свойствами, позволяющий повысить плотность контакта цемента с вмещающими поверхностями, тем самым увеличить изоляционные свойства цементного камня.
Примечания:
1. В качестве суперпластификатора использовали в опытах 1 и 3 - С-3; в опыте 2 - Melflux; в остальных - ЦЕМПЛАСТ.
2. В качестве ускорителя сроков схватывания в опытах 1-4 - использовали хлорид кальция; в остальных - хлорид натрия.
3. В качестве расширяющей добавки в опытах 1 и 3 использовали сульфоалюминат кальция РУ-Н; в опытах 2 и 4 использовали окись алюминия ЭКСЦЕМ СА; в опытах 5 и 6 использовали смесь окиси алюминия и сульфоалюмината кальция (смесь реагентов ЭКСЦЕМ СА и РУ-Н) в соотношении 1:1.
4. В опыте 7 в качестве понизителя водоотдачи использовали поливиниловый спирт; в качестве пластификатора - суперпластификатор на основе нафталинсодержащих смол С-3; в качестве структурообразователя - гидроксихлорид алюминия; в качестве пеногасителя - трибутилфосфат; в качестве вяжущего - цемент, облегченный микросферами.
5. В опыте 8 в качестве понизителя водоотдачи - сульфацел, в качестве вяжущего -расширяющийся цемент.
Claims (5)
1. Расширяющийся тампонажный материал, содержащий портландцемент, понизитель водоотдачи, суперпластификатор, пеногаситель и реагент на основе соединения алюминия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ускоритель сроков схватывания, в качестве реагента на основе соединения алюминия он содержит расширяющую добавку - окись алюминия и/или сульфоалюминат кальция, а в качестве пеногасителя - пеногаситель марки ПОЛИЦЕМ ДФ при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Портландцемент 91,3-98,3
Указанная расширяющая добавка 0,5-5,0
Ускоритель сроков схватывания 0,1-3,0
Понизитель водоотдачи 0,1-0,5
Суперпластификатор 0,1-0,7
Пеногаситель марки ПОЛИЦЕМ ДФ 0,1-0,3
2. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит жидкость затворения - воду - при водоцементном отношении 0,47-0,78.
3. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве ускорителя сроков схватывания он содержит хлорид кальция или хлорид натрия.
4. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве суперпластификатора он содержит меламинформальдегид, или ЦЕМПЛАСТ МФ, или С-3, или Melflux.
5. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве понизителя водоотдачи он содержит оксиэтилцеллюлозу.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007141694/03A RU2360940C1 (ru) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | Расширяющийся тампонажный материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007141694/03A RU2360940C1 (ru) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | Расширяющийся тампонажный материал |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2360940C1 true RU2360940C1 (ru) | 2009-07-10 |
Family
ID=41045730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007141694/03A RU2360940C1 (ru) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | Расширяющийся тампонажный материал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2360940C1 (ru) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444553C1 (ru) * | 2010-12-29 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Тампонажный состав для изоляции зон поглощения |
RU2447123C1 (ru) * | 2011-03-18 | 2012-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" | Тампонажный материал для цементирования скважин с большим газовым фактором |
RU2452758C1 (ru) * | 2010-12-06 | 2012-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами |
RU2508307C2 (ru) * | 2012-05-25 | 2014-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин |
RU2525885C2 (ru) * | 2012-12-06 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Тампонажный материал с регулируемой кинетикой расширения |
RU2535766C1 (ru) * | 2013-05-27 | 2014-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Расширяющийся тампонажный раствор для ограничения водопритока |
RU2536725C1 (ru) * | 2013-05-27 | 2014-12-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами |
RU2588026C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2016-06-27 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Облегченный тампонажный состав |
RU2620693C1 (ru) * | 2016-04-26 | 2017-05-29 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Тампонажный состав для крепления продуктивной зоны скважины |
CN112979220A (zh) * | 2019-12-02 | 2021-06-18 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种延迟胶凝水泥浆体系 |
CN114591100A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-06-07 | 中冶南方城市建设工程技术有限公司 | 用于外墙穿墙螺杆孔封堵的聚合物砂浆和施工方法 |
-
2007
- 2007-11-09 RU RU2007141694/03A patent/RU2360940C1/ru active
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452758C1 (ru) * | 2010-12-06 | 2012-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами |
RU2444553C1 (ru) * | 2010-12-29 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Тампонажный состав для изоляции зон поглощения |
RU2447123C1 (ru) * | 2011-03-18 | 2012-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" | Тампонажный материал для цементирования скважин с большим газовым фактором |
RU2508307C2 (ru) * | 2012-05-25 | 2014-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин |
RU2525885C2 (ru) * | 2012-12-06 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Тампонажный материал с регулируемой кинетикой расширения |
RU2536725C1 (ru) * | 2013-05-27 | 2014-12-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами |
RU2535766C1 (ru) * | 2013-05-27 | 2014-12-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Расширяющийся тампонажный раствор для ограничения водопритока |
RU2588026C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2016-06-27 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Облегченный тампонажный состав |
RU2620693C1 (ru) * | 2016-04-26 | 2017-05-29 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Тампонажный состав для крепления продуктивной зоны скважины |
CN112979220A (zh) * | 2019-12-02 | 2021-06-18 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种延迟胶凝水泥浆体系 |
CN112979220B (zh) * | 2019-12-02 | 2023-03-21 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种延迟胶凝水泥浆体系 |
CN114591100A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-06-07 | 中冶南方城市建设工程技术有限公司 | 用于外墙穿墙螺杆孔封堵的聚合物砂浆和施工方法 |
RU2817368C1 (ru) * | 2023-10-30 | 2024-04-15 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Расширяющийся тампонажный материал для низкотемпературных скважин |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2360940C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный материал | |
RU2601953C9 (ru) | Композиция, схватываемая с увеличенным временем сохранения прокачиваемости | |
RU2337124C1 (ru) | Базовая основа тампонажного раствора для цементирования скважин | |
RU2625408C2 (ru) | Использование метилгидроксиэтилцеллюлозы в качестве добавки к цементу | |
RU2385894C1 (ru) | СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА ПЛОТНОСТЬЮ 1450-1500 кг/м3 | |
US7357834B2 (en) | Cement composition for use with a formate-based drilling fluid comprising an alkaline buffering agent | |
RU2452758C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный раствор с регулируемыми технологическими свойствами | |
RU2508307C2 (ru) | Тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин | |
AU2001242988B2 (en) | Construction material | |
JP2009234893A (ja) | 耐硫酸性セメント組成物及び耐硫酸性コンクリート | |
WO2023069178A1 (en) | Carbon dioxide enhanced cement | |
RU2513220C2 (ru) | Высокопроникающий тампонажный раствор | |
RU2535766C1 (ru) | Расширяющийся тампонажный раствор для ограничения водопритока | |
RU2520608C1 (ru) | Тампонажный состав "реолит" | |
US20200165164A1 (en) | Cement slurries, cured cement and methods of making and use thereof | |
RU2215124C1 (ru) | Способ приготовления облегченного тампонажного раствора | |
RU2074310C1 (ru) | Комплексная добавка в тампонажный раствор на основе портландцемента | |
RU1772303C (ru) | Состав дл гидроизол ционного покрыти | |
RU2213844C1 (ru) | Способ приготовления тампонажного раствора | |
EP3118278B1 (en) | Method of use of foamed spacer fluids containing cement kiln dust | |
RU2813584C1 (ru) | Поризованный расширяющийся тампонажный материал | |
RU2298576C1 (ru) | Комплексный реагент для высокотемпературных тампонажных растворов | |
RU2370515C1 (ru) | Полимерцементный тампонажный раствор для низкотемпературных скважин | |
RU2726754C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
US20230126770A1 (en) | Liquid Salt Activator and Methods of Making and Using Same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20111031 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |