RU2561426C1 - Состав для создания скважинного фильтра - Google Patents
Состав для создания скважинного фильтра Download PDFInfo
- Publication number
- RU2561426C1 RU2561426C1 RU2014122991/03A RU2014122991A RU2561426C1 RU 2561426 C1 RU2561426 C1 RU 2561426C1 RU 2014122991/03 A RU2014122991/03 A RU 2014122991/03A RU 2014122991 A RU2014122991 A RU 2014122991A RU 2561426 C1 RU2561426 C1 RU 2561426C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- portland cement
- microdur
- boric acid
- potash
- Prior art date
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к технологии создания забойных фильтров в глубоких скважинах, вскрывших неустойчивые слабосцементированные породы коллектора. Область применения: газовые и нефтяные месторождения, подземные хранилища газа и полигоны захоронения промышленных стоков. Технический результат - разработка состава бетонной смеси для получения огнезащитного покрытия повышенной термостойки, имеющего улучшенные физико-механические характеристики и позволяющего повысить предел огнестойкости железобетонных конструкций. Состав для создания скважинного фильтра, включающий вяжущее - портландцемент, волокнистый наполнитель - фиброволокно, дополнительно содержит Микродур, высокорастворимую соль - углекислый калий (поташ), имеющий включения природных изотопов, замедлитель - борную кислоту с нейтронопоглощающими свойствами, затворяемые на насыщенном растворе вышеуказанной соли, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: вяжущее - портландцемент 43,79-45,77, микродур 4,57-7,31, волокнистый наполнитель - полимерное полипропиленовое фиброволокно диаметром 17-21 мкм и длиной 12 мм 0,23-0,37, высокорастворимая соль - углекислый калий (поташ) K2CO3 2,29-2,92, замедлитель - борная кислота H3BO3 1,37-1,82, насыщенный раствор углекислого калия K2CO3 γ=1,45 г/см3 43,79-45,77. 1 табл.
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к технологии создания забойных фильтров в глубоких скважинах, вскрывших неустойчивые слабосцементированные породы коллектора. Область применения: газовые и нефтяные месторождения, подземные хранилища газа и полигоны захоронения промышленных стоков.
Известны способы создания гравийно-щелевых фильтров по Ав. св. SU №1712590, Ав. св. №1470937, включающие установку щелевого фильтра и намыв за него материала.
Недостатком этих способов является невысокая производительность скважины из-за уменьшения ее диаметра при установке щелевого фильтра в интервале перфорированного участка обсадной колонны, высокая трудоемкость ремонтных работ.
Известен способ крепления призабойной зоны скважины по патенту RU №2172814, включающий приготовление тампонажного раствора с кислоторастворяющимся наполнителем - ракушечником фракцией 0,7-1,5 мм и растворяемым наполнителем - поваренной солью фракцией 2-3 мм.
Основным недостатком этого состава является недолговечность скелета тампонажного камня за счет растворения соляной кислотой добавок совместно с цементом, поэтому каркас, создаваемый портландцементом, получается недостаточно прочным и долговечным. Следует отметить, что вышеуказанная добавка поваренной соли при обработке составов соляной кислотой не растворяется, для ее растворения необходима повторная технологическая операция по закачке воды, что не всегда приемлемо в нефтеносных отложениях.
Наиболее близким к заявляемому составу является цемент тампонажный высокотемпературный армированный по патенту RU №2375552, включающий мас.%: портландцемент тампонажный 66-75, кварц с удельной поверхностью 3500-4000 см2/г 25-34, армирующую добавку фиброволокно длиной 6 мм 0,25-0,30. Образующийся в результате реакции гидратации цемента и кварца пространственный каркас обеспечивает достаточную жесткость для того, чтобы прокачивать через него воду, а добавка фиброволокна усиливает трещиностойкость конструкции забоя.
Недостатком указанного состава является то, что в процессе освоения скважины проницаемость созданного фильтра увеличивается незначительно и требует дополнительных перфорационных работ.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение безаварийной эксплуатации фильтрующейся зоны скважины (обсадной колонны), повышения устойчивости от разрушения элементов фильтра с одновременным улучшением его флюидопроводимости.
Данный технический результат достигается решением задачи, направленной на создание более прочного пространственного каркаса, образованного активным вяжущим (смесь портландцемента и микродура), волокнистым наполнителем из полимерного (полипропиленового) фиброволокна диаметром 17-21 мкм и длиной 12 мм марки PBEUROFIBER (Германия) с вкраплениями в качестве сухой добавки высокорастворимой и газообразующей при взаимодействии с кислотами соли, количество которой по мере гидратации и твердения вяжущего кратно увеличивается, поскольку затворение рецептуры производится на насыщенном растворе вышеуказанной соли, а в процессе твердения состава вода из раствора забирается вяжущим компонентом.
Техническая задача решается тем, что состав для создания скважинного фильтра,включает вяжущее - портландцемент, волокнистый наполнитель - фиброволокно, высокорастворимую соль - углекислый калий (поташ), имеющей включения природных изотопов (Химическая энциклопедия, том 2, Москва, 1990 г., стр. 559), замедлитель - борную кислоту с нейтронопоглощающими свойствами (Петров М.М. и др. «Неорганическая химия», 1989 г., стр. 378), затворяемые на насыщенном растворе вышеуказанной соли, Микродур при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:
Вяжущее портландцемент | 43,79-45,77 |
Микродур | 4,57-7,31 |
Волокнистый наполнитель - полимерное | |
(полипропиленовое) фиброволокно | |
диаметром 17-21 мкм и длиной 12 мм | 0,23-0,37 |
Высокорастворимая соль - углекислый | |
калий (поташ) K2CO3 | 2,29-2,92 |
Замедлитель - борная кислота H3BO3 | 1,37-1,82 |
Насыщенный раствор углекислого калия | |
K2CO3 γ=1,45 г/см3 | 43,79-45,77 |
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что состав для создания скважинного фильтра содержит вяжущее - портландцемент, волокнистый наполнитель - фиброволокно, Микродур, высокорастворимую соль - углекислый калий (поташ), имеющий включения природных изотопов, замедлитель - борную кислоту с нейтронопоглощающими свойствами, затворяемые на насыщенном растворе вышеуказанной соли. Равномерно распределенная в тампонажном камне соль после последующего ее взаимодействия с кислотой ведет к созданию хорошо проницаемых каналов в пространственном каркасе за счет образования объемных газообразных попутных продуктов, которые удаляют, и остатков кислоты и новых полученных в результате реакции солей. Этим условиям наиболее полно отвечает применение углекислого калия (поташа), который, реагируя с кислотами, образует много углекислого газа и хорошо растворимые соли.
Используемые в рецептурах высокорастворимые соли, как правило, являются сильными ускорителями тампонажного раствора, поэтому в процессе приготовления раствора в его жидкость затворения необходимо добавить замедлитель, например боросодержащее вещество, которое в процессе разбуривания фильтра перед началом его промывки может быть использовано как нейтронопоглощающий индикатор по замерам интервала и объема фильтра с помощью нейтронного каротажа. В качестве индикатора также может быть использован углекислый калий К2СО3, который содержит в своем составе природный изотоп К40 (0,0117%), и который может быть замерен радиокаротажом.
Вяжущее «Микродур» производится посредством воздушной сепарации пыли, образующейся при помоле цементного клинкера, технология его изготовления разработана и освоена специалистами фирмы «INTRA-BAVGmbH» совместно со специалистами концерна «Dyckerhoff» и защищена Европейским патентом. Диаметр зерен «Микродур» в 6-10 раз и более меньше частиц портландцемента. Благодаря малому размеру частиц (диаметр зерен ≤ 2-6 мкм), высокой удельной поверхности (20000-25000 см2/г) и технологично подобранному гранулометрическому составу растворы «Микродур» обладают текучестью, сравнимой с текучестью воды, даже при минимальном количестве жидкости затворения, что позволяет суспензии «Микродура» проникать в низкопроницаемую горную породу. Время истечения (условная вязкость) суспензии в возрасте до 3 часов колеблется от 28 до 30 сек.
В отличие от прототипа использование тонкодисперсного вяжущего «Микродур» позволяет полнее связать воду и уплотнить структуру камня и тем самым обеспечить его повышенную флюидоупорность и долговечность. Это обусловлено и тем, что тонкодисперсные вяжущие способны связывать воду во много раз больше, так как водотвердое отношение их может достигать 3,0-5,0 при удельной поверхности 15000-25000 см2/г против 0,3-0,5 обычных тампонажных цементов, имеющих удельную поверхность 3000-3500 см2/г.
При этом добавка «Микродура» менее 4,57 мас.% снижает прочность образовываемого камня, добавка более 7,31 мас.% приводит к загустеванию состава, кроме того, в составе для создания скважинного фильтра используется полимерное вещество - фиброволокно, что позволяет «Микродуру» и портландцементу образовывать достаточно прочный каркас. При этом введение в состав портландцемента менее 43,49 мас.% снижает прочность каркаса, а более 45,77 мас.% затрудняет прокачку состава в скважину.
Добавка фиброволокна более 0,37 мас.% затрудняет продавку состава в пласт, при добавке менее 0,23 мас.% разжижает состав и снижает способность его закрепиться в коллекторе пластов.
Затворение «Микродура» с портландцементом производится на насыщенном растворе высокорастворимой соли K2CO3. Ее способность быстро растворяться в воде или бурно реагировать с соляной кислотой с выделением большого количества CO2 приводит к образованию пористого каркаса из закачанного в скважину состава, причем применение раствора менее 43,79 мас.% создает непрокачиваемый состав, а более 45,77 мас.% ухудшает прочность каркаса.
Для усиления вышеуказанных свойств к сухому вяжущему добавляется сухая соль K2CO3. Добавка K2CO3 менее 2,29 мас.% снижает способность состава образовывать пористый камень. Добавка K2CO3 более 2,92 мас.% приводит к преждевременному схватыванию состава.
Поскольку K2CO3 является сильным ускорителем твердения портландцемента и Микродура в состав добавлен замедлитель. При добавках его менее 1,37 мас.% может привести закачиваемый состав в пласт к раннему загустеванию и схватыванию до задавки в пласт. В качестве замедлителя схватывания используется борная кислота. Добавка ее более 1,82 мас.% может привести к расслоению состава.
Приготовление состава для создания скважинного фильтра осуществляется непосредственно на скважине. Состав готовится обычным способом с применением глиномешалки или агрегато-смесительной машины, например, АСМ-25, (УСО-20), в которые последовательно вводятся компоненты: вода, соль К2СО3, борная кислота, фиброволокно, Микродур, портландцемент.
Определение основных свойств раствора и камня проводят в соответствии с ГОСТами «Цементы тампонажные», «Методы испытаний». Определение плотности, растекаемости, водоотделения проводят при 22°С и атмосферном давлении. Для условий умеренных температур испытания проводят при 75°С и атмосферном давлении. Растекаемость определяют по конусу АзНИИ, плотность пикнометром, водоотделение в мерном цилиндре, время загустевания на консистометрах ZM-1002 и КЦ-3, предел прочности на сжатие на испытательном стенде (Модель 4207D-CHANDLER), газопроницаемость GFS-830-SS-CHANDLER. Нейтронное замедление измерялось с помощью прибора ИННК (импульсного нейтронного каротажа) и прибора ИНГК (импульсного нейтронного гамма-каротажа).
При проведении лабораторных исследований были использованы:
- водопроводная вода;
- Микродур;
- тампонажный цемент;
- углекислый калий K2CO3;
- борная кислота;
- фиброволокно диаметром 17-21 мкм и длиной 12 мм марки PBEUROFIBER (Германия).
Примечание: После испытания на проницаемость образцы испытали на сжатие, величина которого составила 4-6 МПа.
Пример.
Для приготовления раствора (состав 5, табл. 1) в раствор плотностью 1,45 г/см3 (110 г К2СО3/100 см3 воды) весом 100 г добавляются 0,5 г фиброволокна, 5 г углекислого калия, 3 г борной кислоты, смесь 10 г Микродура и 100 г портландцемента. Состав перемешивают 3 мин, после чего определяют растекаемость, плотность, прокачиваемость при температуре 75°С и атмосферном давлении.
После повторного приготовления формируют образцы для испытания на прочность через 2 суток твердения и на проницаемость через 5 суток твердения в насыщенном растворе углекислого калия. После определения начальной проницаемости образцы помещают в воду на 5 суток, а затем определяют пятисуточную проницаемость, одновременно проверяют проницаемость после помещения образцов на 0,25 суток в соляную кислоту.
Результаты испытаний состава 5 приведены в таблице 1. Плотность состава 2,03 г/см3, растекаемость 24 см, прокачиваемость 2 ч 50 мин, прочность на сжатие 12 МПа, начальная проницаемость менее 0,1 мкм2.
После 5 суток хранения в воде или 0,25 суток в соляной кислоте γ=1,12 г/см3 проницаемость увеличилась до 200 мкм2. После испытаний на проницаемость образцы испытаны на сжатие, величина которого составила 4,0-6,0 МПа.
Предлагаемый состав позволяет получать качественное создание фильтровальной зоны скважин, предотвращать пескопроявления в эксплуатационных нефтяных скважинах, заиливание в скважинах, предназначенных для закачки промышленных стоков.
Claims (1)
-
Состав для создания скважинного фильтра, включающий вяжущее - портландцемент, волокнистый наполнитель - фиброволокно, дополнительно содержит Микродур, высокорастворимую соль - углекислый калий (поташ), имеющий включения природных изотопов, замедлитель - борную кислоту с нейтронопоглощающими свойствами, затворяемые на насыщенном растворе вышеуказанной соли, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Вяжущее - портландцемент 43,79-45,77 Микродур 4,57-7,31 Волокнистый наполнитель - полимерное (полипропиленовое) фиброволокно диаметром 17-21 мкм и длиной 12 мм 0,23-0,37 Высокорастворимая соль - углекислый калий (поташ) K2CO3 2,29-2,92 Замедлитель - борная кислота H3BO3 1,37-1,82 Насыщенный раствор углекислого калия K2CO3 γ=1,45 г/см3 43,79-45,77
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014122991/03A RU2561426C1 (ru) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | Состав для создания скважинного фильтра |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014122991/03A RU2561426C1 (ru) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | Состав для создания скважинного фильтра |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2561426C1 true RU2561426C1 (ru) | 2015-08-27 |
Family
ID=54015633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014122991/03A RU2561426C1 (ru) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | Состав для создания скважинного фильтра |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2561426C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113252496A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-13 | 西安近代化学研究所 | 一种pbx***中粘结剂含量测定方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2288351C1 (ru) * | 2005-05-25 | 2006-11-27 | Закрытое акционерное общество "Октопус" | Способ создания забойного фильтра |
US20100204070A1 (en) * | 2007-07-06 | 2010-08-12 | Gilles Orange | Low density composite propping agents |
RU123421U1 (ru) * | 2012-08-30 | 2012-12-27 | Александр Николаевич Диашев | Гидротехническое сооружение |
RU2471844C1 (ru) * | 2011-05-11 | 2013-01-10 | Лонест Холдинг Корп. | Информативная тампонажная смесь (варианты) |
RU2011147957A (ru) * | 2011-11-24 | 2013-11-20 | Закрытое акционерное общество "Октопус" | Микродисперсный тампонажный состав |
RU2508307C2 (ru) * | 2012-05-25 | 2014-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин |
-
2014
- 2014-06-05 RU RU2014122991/03A patent/RU2561426C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2288351C1 (ru) * | 2005-05-25 | 2006-11-27 | Закрытое акционерное общество "Октопус" | Способ создания забойного фильтра |
US20100204070A1 (en) * | 2007-07-06 | 2010-08-12 | Gilles Orange | Low density composite propping agents |
RU2471844C1 (ru) * | 2011-05-11 | 2013-01-10 | Лонест Холдинг Корп. | Информативная тампонажная смесь (варианты) |
RU2011147957A (ru) * | 2011-11-24 | 2013-11-20 | Закрытое акционерное общество "Октопус" | Микродисперсный тампонажный состав |
RU2508307C2 (ru) * | 2012-05-25 | 2014-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") | Тампонажный состав для цементирования горизонтальных стволов скважин |
RU123421U1 (ru) * | 2012-08-30 | 2012-12-27 | Александр Николаевич Диашев | Гидротехническое сооружение |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113252496A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-13 | 西安近代化学研究所 | 一种pbx***中粘结剂含量测定方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lesti et al. | CO2 stability of Portland cement based well cementing systems for use on carbon capture & storage (CCS) wells | |
Hua et al. | Developing high performance phosphogypsum-based cementitious materials for oil-well cementing through a step-by-step optimization method | |
Jeong et al. | Effect of nano-silica and curing conditions on the reaction rate of class G well cement exposed to geological CO2-sequestration conditions | |
Gu et al. | Coupled effect of CO2 attack and tensile stress on well cement under CO2 storage conditions | |
RU2597906C1 (ru) | Отверждаемые композиции, содержащие волластонит и пемзу, и способы применения | |
US20200333318A1 (en) | Utilizing Waste Products By Compositional Analysis | |
Zhang et al. | A new clay-cement composite grouting material for tunnelling in underwater karst area | |
CN102269682B (zh) | 检测新拌水泥净浆、砂浆和混凝土中矿物掺合料的方法 | |
Zhang et al. | Improvement of tailings gradation on workability and strength of cemented tailings backfill | |
Xue et al. | Evolution of structural and mechanical properties of concrete exposed to high concentration CO2 | |
RU2468187C1 (ru) | Основа отверждаемого тампонажного раствора | |
Chen et al. | Recent advances in magnesia blended cement studies for geotechnical well construction—a Review | |
Sha et al. | Strengthening effect of sulphoaluminate cementitious grouting material for water-bearing broken rocky stratum | |
RU2561426C1 (ru) | Состав для создания скважинного фильтра | |
RU2471843C1 (ru) | Сероводородостойкий тампонажный раствор | |
Hao et al. | Experimental investigation of cement-based sealing materials for degasification using coal-bed methane drainage system | |
Barría et al. | Cement with bacterial nanocellulose cured at reservoir temperature: Mechanical performance in the context of CO2 geological storage | |
RU2537679C2 (ru) | Тампонажный раствор | |
RU2474603C2 (ru) | Высокоструктурированная тампонажная смесь | |
CN107555879A (zh) | 一种混凝土及其配方、制作工艺 | |
RU2601878C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
Wang et al. | Unveiling the role of reactive magnesia and red mud in CO2-cured aerated concrete | |
RU2471844C1 (ru) | Информативная тампонажная смесь (варианты) | |
RU2374293C1 (ru) | Магнезиальный тампонажный материал | |
Chen et al. | Recent Advances in Magnesia Blended Cement Studies for Geotechnical Well Construction—A |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190606 |