RU2013523C1 - Expanding oil-well cement - Google Patents
Expanding oil-well cement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2013523C1 RU2013523C1 SU4935742A RU2013523C1 RU 2013523 C1 RU2013523 C1 RU 2013523C1 SU 4935742 A SU4935742 A SU 4935742A RU 2013523 C1 RU2013523 C1 RU 2013523C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- hydraulic binder
- sulfo
- sulfoaluminate
- portland cement
- Prior art date
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000003129 oil well Substances 0.000 title abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 3
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000016571 aggressive behavior Effects 0.000 claims description 5
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 claims description 2
- 125000000020 sulfo group Chemical group O=S(=O)([*])O[H] 0.000 claims 1
- -1 sulfo compound Chemical class 0.000 abstract 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 abstract 1
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 208000035859 Drug effect increased Diseases 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к получению тампонажных растворов для цементирования скважин, располагающихся в пластах с флюидами, содержащими сероводород. The invention relates to the drilling of oil and gas wells, in particular to the production of cement slurries for cementing wells located in formations with fluids containing hydrogen sulfide.
Известны цементы с повышенной прочностью и коррозионной стойкостью, включающие портландцемент, горелую породу и гексаметофосфат натрия, положительные свойства которых достигаются введением в их состав ингибитора коррозии [1] . Known cements with increased strength and corrosion resistance, including Portland cement, burnt rock and sodium hexametophosphate, the positive properties of which are achieved by the introduction of a corrosion inhibitor in their composition [1].
Недостатком состава подобного цемента является необходимость использования дефицитных и дорогостоящих компонентов. Кроме того, цемент не имеет расширения. The disadvantage of the composition of such cement is the need to use scarce and expensive components. In addition, cement has no expansion.
Наиболее близким к предлагаемому является расширяющийся тампонажный цемент, включающий портландцемент, гипс и расширяющуюся добавку - сульфоалюминатное гидравлическое вяжущее [2] , при следующем соотношении компонентов, мас. % : Портландцемент 75-85 Гипс 8-10 Сульфоалюминатное гидравлическое вяжущее 7-15
Недостатком этого состава цемента являются низкие антикоррозионные свойства, в частности низкая стойкость его против сероводородной агрессии.Closest to the proposed is an expanding cement, including Portland cement, gypsum and an expanding additive - sulfoaluminate hydraulic binder [2], in the following ratio of components, wt. %: Portland cement 75-85 Gypsum 8-10 Sulfoaluminate hydraulic binder 7-15
The disadvantage of this cement composition is its low anti-corrosion properties, in particular its low resistance to hydrogen sulfide aggression.
Цель изобретения - повышение стойкости к сероводородной агрессии при одновременном исключении усадки цемента. The purpose of the invention is to increase resistance to hydrogen sulfide aggression while eliminating the shrinkage of cement.
Предлагаемый состав готовят совместным помолом компонентов с последующем затворением при водоцементном отношении 0,54 до полной гомогенизации раствора при 10-70оС.The proposed composition was prepared by milling the components combined with subsequent mixing with the water-cement ratio of 0.54 until complete homogenization of the solution at 10-70 ° C.
Для оценки эксплуатационных свойств цемента были проведены опыты, режимы и технология которых приведены ниже. To assess the operational properties of cement, experiments were conducted, the modes and technology of which are given below.
П р и м е р. Для определения стойкости цемента к сероводороду были изготовлены образцы цилиндрической формы, состоящие из стального сердечника и покрывающей его цементной оболочки. Сердечник изготовлен из трубной стали. Формирование цементной оболочки производилось при 75оС в течение 24 ч. Для исключения продвижения фронта коррозии в осевом направлении торцы оболочек цементного камня покрывались краской. Образцы выдерживались в природном газе, содержащем 4,5-6% сероводорода, в течение 6 мес при давлении 13 МПа.PRI me R. To determine the resistance of cement to hydrogen sulfide, cylindrical samples were made consisting of a steel core and a cement sheath covering it. The core is made of pipe steel. Formation of the cement sheath was performed at 75 ° C for 24 hours. To eliminate the corrosion promotion front axial ends of the shells cement paste coated paint. The samples were kept in natural gas containing 4.5-6% hydrogen sulfide for 6 months at a pressure of 13 MPa.
В процессе испытаний цементов на сероводородостойкость определялись их тампонажно-технические свойства по ГОСТ 1581-85 (водоцементное отношение В/Ц, растекаемость, сроки схватывания, плотность). Расширение определяли по ТУ 21-26-7-90. In the process of testing cements for hydrogen sulfide resistance, their grouting and technical properties were determined in accordance with GOST 1581-85 (water-cement ratio W / C, spreadability, setting time, density). Extension was determined according to TU 21-26-7-90.
Коррозионная стойкость цементного камня характеризовалась коэффициентом коррозионной стойкости (ККС), который определялся как отношение предела прочности при сжатии для материала образцов, испытанных в агрессивной среде, к аналогичному показателю для контрольных образцов. Те и другие изготавливались одновременно, контрольные образцы хранились в течение всего времени испытаний в воде. ККС является критерием сравнительной стойкости цементов. Цемент признается стойким к агрессии и долговечным при величине ККС, равной или более 0,8, менее 0,8 считается нестойким в данной среде. Corrosion resistance of cement stone was characterized by a coefficient of corrosion resistance (KKS), which was defined as the ratio of the compressive strength for the material of samples tested in an aggressive environment to the same indicator for control samples. Both were manufactured at the same time, control samples were stored during the entire time of testing in water. KKS is a criterion for the comparative resistance of cements. Cement is recognized as resistant to aggression and long-lasting with a value of KKS equal to or more than 0.8, less than 0.8 is considered unstable in this environment.
Указанная цель достигается тем, что расширяющийся тампонажный цемент, содержащий портландцемент, сульфосодержащий компонент, сульфоалюминатное гидравлическое вяжущее, с целью повышения стойкости камня к сероводородной агрессии при одновременном исключении усадки, содержит компоненты при следующем их соотношении, мас. % : Портландцемент 7-14
Сульфоалюминатное гидравлическое вяжущее 73-87
Сульфосодержащий компонент 6-13 причем сульфоалюминатное гидравлическое вяжущее имеет следующий фазовый состав, мас. % :
Сульфоалюминат кальция 15-30
Двухкальциевый силикат 67-75 Двухкальциевый феррит 3-10
В качестве сульфосодержащего компонента используют двуводный гипс, фосфогипс, борогипс и др.This goal is achieved in that the expanding cement cement containing Portland cement, a sulfonate component, a sulfoaluminate hydraulic binder, in order to increase the stone's resistance to hydrogen sulfide aggression while eliminating shrinkage, contains components in the following ratio, wt. %: Portland cement 7-14
Sulphoaluminate hydraulic binder 73-87
Sulfonated component 6-13 and the sulfoaluminate hydraulic binder has the following phase composition, wt. %:
Calcium sulfoaluminate 15-30
Dicalcium silicate 67-75 Dicalcium ferrite 3-10
Two-water gypsum, phosphogypsum, borogypsum, etc. are used as the sulfonated component.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый состав отличается от известного соотношением компонентов, что обеспечивает появление нового эффекта - повышенной стойкости к сероводороду и исключает усадку цемента в процессе его твердения. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the proposed composition differs from the known ratio of components, which provides a new effect - increased resistance to hydrogen sulfide and eliminates the shrinkage of cement in the process of hardening.
Принципиальным и существенным отличием от известного решения является в данном случае максимальное содержание сульфоалюминатного клинкера и его фазовый состав, обеспечивающий достижение поставленной цели. The fundamental and significant difference from the known solution is in this case the maximum content of sulfoaluminate clinker and its phase composition, ensuring the achievement of the goal.
Таким образом, предлагаемый состав и соотношение компонентов позволяют получить тампонажный цемент с новыми свойствами, что дает возможность сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия". Thus, the proposed composition and ratio of components allows to obtain cement cement with new properties, which makes it possible to conclude that the proposed solution meets the criterion of "significant differences".
Результаты испытаний цемента с различным (граничными и средними) содержанием компонентов приведены в таблице. Для сравнения в этой же таблице приведены результаты испытаний прототипа, а также тампонажного портландцемента в тех же условиях. The test results of cement with different (boundary and average) content of components are given in the table. For comparison, the same table shows the test results of the prototype, as well as cement Portland cement in the same conditions.
При этом приняты обозначения: ПЦ-портландцементный клинкер, СК-сульфоалюминатный клинкер, ССК-сульфосодержащий компонент, С-сульфоалюминат кальция, ДС-двухкальциевый силикат, ДФ-двухкальцевый феррит, ρ -плотность цементного камня, σ -предел прочности на сжатие, ККС-коэффициент коррозионной стойкости. In this case, the following notations are used: PC Portland cement clinker, SK-sulfoaluminate clinker, SSK-sulfonate component, Calcium sulfoaluminate, DS-dicalcium silicate, DF-two-ring ferrite, ρ-density of cement stone, σ-compressive strength, KKS- coefficient of corrosion resistance.
Анализ результатов испытаний цементов, как видно из таблицы, показывает, что
тампонажно-технические свойства цементов предложенного состава отвечают требованиям ГОСТ 1581-85 и ТУ 21-26-7-90;
ККС предложенного состава гораздо выше величины 0,8 и составляет 1,5-3,2, а ККС прототипа в аналогичных условиях составляет 0,13. Следует отметить, что ККС тампонажного портландцемента в этих же условиях составляет 0,02.Analysis of the results of tests of cements, as can be seen from the table, shows that
grouting and technical properties of cements of the proposed composition meet the requirements of GOST 1581-85 and TU 21-26-7-90;
The KKS of the proposed composition is much higher than 0.8 and is 1.5-3.2, and the KKS of the prototype under similar conditions is 0.13. It should be noted that the KKS of cement Portland cement under the same conditions is 0.02.
Предлагаемый состав изготавливается на обычных цементных заводах с использованием стандартного оборудования и распространенного сырья. The proposed composition is manufactured in conventional cement plants using standard equipment and common raw materials.
Положительные свойства предлагаемого состава способствуют увеличению долговечности колонны обсадных труб при одновременном сохранении ее герметичности. Все это исключает появление межпластовых перетоков и не требует проведения подземного капитального ремонта в процессе эксплуатации скважины. The positive properties of the proposed structure increase the durability of the casing string while maintaining its tightness. All this eliminates the appearance of inter-reservoir flows and does not require underground overhaul during the operation of the well.
Claims (1)
Портландцемент 7 - 14
Сульфоалюминатное гидравлическое вяжущее 73 - 87
Сульфосодержащий компонент 6 - 13
причем сульфоалюминатное гидравлическое вяжущее имеет следующий фазовый состав, мас. % :
Сульфоалюминат кальция 15 - 30
Двухкальциевый силикат 67 - 75
Двухкальциевый ферит 3 - 10
2. Цемент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сульфосодержащего компонента он содержит двуводный гипс, фосфогипс или борогипс.1. EXPANDING TEMPERATURE CEMENT, containing Portland cement, a sulfo-containing component, a sulfoaluminate hydraulic binder, characterized in that, in order to increase the resistance of the stone to hydrogen sulfide aggression while eliminating shrinkage, it contains components in the following ratio, wt. %:
Portland cement 7-14
Sulphoaluminate hydraulic binder 73 - 87
Sulfonated component 6 - 13
moreover, sulfoaluminate hydraulic binder has the following phase composition, wt. %:
Calcium sulfoaluminate 15 - 30
Dicalcium silicate 67 - 75
Dicalcium ferrite 3 - 10
2. Cement according to claim 1, characterized in that as a sulfonated component, it contains two-water gypsum, phosphogypsum or borogypsum.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4935742 RU2013523C1 (en) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | Expanding oil-well cement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4935742 RU2013523C1 (en) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | Expanding oil-well cement |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013523C1 true RU2013523C1 (en) | 1994-05-30 |
Family
ID=21574251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4935742 RU2013523C1 (en) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | Expanding oil-well cement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2013523C1 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2111341C1 (en) * | 1996-07-23 | 1998-05-20 | Тюменский государственный научно-исследовательский и проектный институт природных газов и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" | Expandable grouting material |
| RU2139985C1 (en) * | 1998-05-06 | 1999-10-20 | ДООО "Буровая компания РАО "Газпром" | Plugging material |
| RU2153059C2 (en) * | 1997-06-30 | 2000-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" | Expandable oil-well cement |
| RU2192539C1 (en) * | 2001-06-08 | 2002-11-10 | Закрытое акционерное общество НПАК "РАНКО" | Expanding low-density plugging material |
| RU2204694C2 (en) * | 2001-08-30 | 2003-05-20 | Кузнецова Тамара Васильевна | Grouting composition |
| RU2224101C2 (en) * | 2002-03-04 | 2004-02-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" | Water surrounded petroleum collectors isolation method |
| RU2360874C2 (en) * | 2004-07-20 | 2009-07-10 | Лафарж | Sulphoaluminate clinker with high belite content, method for its preparation and its application for hydraulic binders |
| RU2361899C2 (en) * | 2007-04-10 | 2009-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационно-технологический центр" (ООО "ИТЦ") | Expanding backfill material |
| RU2513572C2 (en) * | 2008-12-19 | 2014-04-20 | Лафарж | Hydraulic binding agent based on sulfo-aluminous clinker and portland cement clinker |
| RU2741890C2 (en) * | 2016-05-05 | 2021-01-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ухтинский государственный технический университет" | Light-weight grouting composition for well cementing in high-permeability rocks under conditions of hydrogen sulphide aggression |
-
1991
- 1991-03-18 RU SU4935742 patent/RU2013523C1/en active
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2111341C1 (en) * | 1996-07-23 | 1998-05-20 | Тюменский государственный научно-исследовательский и проектный институт природных газов и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" | Expandable grouting material |
| RU2153059C2 (en) * | 1997-06-30 | 2000-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" | Expandable oil-well cement |
| RU2139985C1 (en) * | 1998-05-06 | 1999-10-20 | ДООО "Буровая компания РАО "Газпром" | Plugging material |
| RU2192539C1 (en) * | 2001-06-08 | 2002-11-10 | Закрытое акционерное общество НПАК "РАНКО" | Expanding low-density plugging material |
| RU2204694C2 (en) * | 2001-08-30 | 2003-05-20 | Кузнецова Тамара Васильевна | Grouting composition |
| RU2224101C2 (en) * | 2002-03-04 | 2004-02-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" | Water surrounded petroleum collectors isolation method |
| RU2360874C2 (en) * | 2004-07-20 | 2009-07-10 | Лафарж | Sulphoaluminate clinker with high belite content, method for its preparation and its application for hydraulic binders |
| RU2361899C2 (en) * | 2007-04-10 | 2009-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационно-технологический центр" (ООО "ИТЦ") | Expanding backfill material |
| RU2513572C2 (en) * | 2008-12-19 | 2014-04-20 | Лафарж | Hydraulic binding agent based on sulfo-aluminous clinker and portland cement clinker |
| RU2741890C2 (en) * | 2016-05-05 | 2021-01-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ухтинский государственный технический университет" | Light-weight grouting composition for well cementing in high-permeability rocks under conditions of hydrogen sulphide aggression |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2413311C (en) | Methods, well cement compositions and lightweight additives therefor | |
| EP0973698B1 (en) | Cementitious compositions and methods for use in subterranean wells | |
| US5672203A (en) | Set retarded cementing compositions and methods | |
| CA2523991C (en) | Cement compositions with improved mechanical properties and methods of cementing in subterranean formations | |
| CA1088109A (en) | High temperature cement system | |
| RU2013523C1 (en) | Expanding oil-well cement | |
| AU2013397582B2 (en) | Methods of cementing and spent cracking catalyst-containing cement compositions | |
| US11725130B2 (en) | Sodium lignosulfonate as a retarder additive for oil and gas wells cementing | |
| RU2139985C1 (en) | Plugging material | |
| RU2151267C1 (en) | Light grouting mortar | |
| US11084758B1 (en) | Fly ash-cement for oil and gas cementing applications | |
| RU2153059C2 (en) | Expandable oil-well cement | |
| US20250333633A1 (en) | Synergistic approach to develop resilient cement systems for long term wellbore integrity of oil, gas and geothermal wells | |
| CA1279332C (en) | Volume-stable hardened hyraulic cement | |
| RU2370515C1 (en) | Polymer-cement backfilling solution for low temperature wells | |
| US20250074833A1 (en) | Liquid Salt Composition and Methods of Making and Using Same | |
| CA2438654C (en) | Composition and method for cementing a well | |
| Briki | Contribution to The Manufacture of Petroleum Cement | |
| Kadyrova et al. | Grouting solutions with a micro-filler and with a chemical additive for the oil and gas industry | |
| RU2220275C2 (en) | Well-plugging compound for steam-injection wells | |
| Grantham et al. | Sulphate resistance of cements evaluated according to ASTM C1012 and AFNOR P18-837 standards | |
| HK1022295B (en) | Cementitious compositions and methods for use in subterranean wells | |
| Kudryavtsev | PROPERTIES OF SULFOALUMINATE CEMENTS | |
| Harari | Corrosion Inhibiting Properties of Oilwell Cements |