[go: up one dir, main page]

RU2196876C2 - Light-weight plugging mortar - Google Patents

Light-weight plugging mortar Download PDF

Info

Publication number
RU2196876C2
RU2196876C2 RU2000127244A RU2000127244A RU2196876C2 RU 2196876 C2 RU2196876 C2 RU 2196876C2 RU 2000127244 A RU2000127244 A RU 2000127244A RU 2000127244 A RU2000127244 A RU 2000127244A RU 2196876 C2 RU2196876 C2 RU 2196876C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
solution
mortar
plugging
weight
Prior art date
Application number
RU2000127244A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000127244A (en
Inventor
Г.В. Крылов
Н.Е. Щербич
Н.Е. Карелина
Л.Л. Кашникова
В.В. Подшибякин
И.И. Белей
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз"
Priority to RU2000127244A priority Critical patent/RU2196876C2/en
Publication of RU2000127244A publication Critical patent/RU2000127244A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2196876C2 publication Critical patent/RU2196876C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

FIELD: plugging mortars applicable in cementing of casing strings of gas, gas-condensate or oil wells. SUBSTANCE: light-weight plugging mortar including oil-well portland cement, aluminosilicate hollow microspheres and 4-% solution of calcium chloride, additionally contains fluid loss reducer in the form of complex reagent. Light-weight plugging mortar contains the following ratio of components, mas.%: oil-well portland cement, 53.-53.09; aluminosilicate hollow microspheres, 9.34-9.37; complex reagent, 0.06-0.31; 4-% solution of calcium chloride, 37.38-37.48. Technical result of the invention consists in development of light-weight plugging mortar with density of 1.46 g/cu.cm with fluid loss through mud crust of 20-30 cu.cm for 30 min. EFFECT: improved plugging properties of light-weight plugging mortar due to its reduced fluid loss. 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к тампонажным растворам, используемым для цементирования обсадных колонн газов, газоконденсатных или нефтяных скважин, и позволяет улучшить тампонирующие свойства облегченного раствора за счет снижения его водоотдачи. The invention relates to cement slurries used for cementing casing strings of gases, gas condensate or oil wells, and allows to improve the plugging properties of a lightweight solution by reducing its water loss.

Низкая водоотдача тампонажного раствора позволяет уменьшить загрязнение породы фильтратом раствора и предотвратить чрезмерную усадку тампонажного камня, т. е. более полно заполнить затрубное пространство тампонирующим материалом. The low loss of grouting mortar allows to reduce contamination of the rock by the filtrate of the grout and to prevent excessive shrinkage of grouting stone, i.e., to fill the annular space more fully with plugging material.

Благодаря добавкам-понизителям водоотдачи предотвращается обезвоживание тампонажного раствора в интервале залегания проницаемых пород, а следовательно, и возможность образования пробок, препятствующих движению раствора в затрубном пространстве. В свою очередь, предовращение пробкообразования устраняет возможность гидроразрыва пластов и уход в них тампонажного раствора. Thanks to additives that reduce fluid loss, dewatering of cement slurry in the interval of permeable rocks is prevented, and, consequently, the possibility of formation of plugs that impede the movement of the mortar in the annulus. In turn, the prevention of corking eliminates the possibility of hydraulic fracturing and leaving them cement slurry.

Известен тампонажный раствор, содержащий в качестве понизителя водоотдачи карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) (В.С. Данюшевский и др. Справочное руководство по тампонажным материалам, М.: Недра, 1987 г. - с. 204). A well-known grouting solution containing carboxymethyl cellulose (CMC) as a fluid loss reducer (V.S.

Недостатком известного тампонажного раствора являются замедленные сроки схватывания. При добавке в такой тампонажный раствор ускорителя схватывания, в частности наиболее распространенного хлорида кальция, действие КМЦ как понизителя водоотдачи снижается, т.к. карбоксиметилцеллюлоза недостаточно устойчива в присутствии большого количества ионов кальция. A disadvantage of the known cement slurry is the delayed setting time. When a setting accelerator, in particular the most common calcium chloride, is added to such a grouting mortar, the effect of CMC as a fluid loss reducer decreases, since carboxymethyl cellulose is not sufficiently stable in the presence of a large amount of calcium ions.

Наиболее близким по составу и назначению является облегченный тампонажный раствор, содержащий портландцемент тампонажный, алюмосиликатные полые микросферы и 4%-ный раствор хлорида кальция (пат. РФ 2151271, Е 21 В 33/138, опубл. 20.06.2000 г.). The closest in composition and purpose is a lightweight grouting mortar containing Portland cement grouting, aluminosilicate hollow microspheres and a 4% solution of calcium chloride (US Pat. RF 2151271, E 21 B 33/138, publ. 06/20/2000).

Задачей изобретения является повышение качества крепления скважин за счет снижения водоотдачи облегченного тампонажного раствора. Как известно, снижение водоотдачи раствора позволяет исключить поступление фильтрата в проницаемые пласты и более успешно цементировать колонну. The objective of the invention is to improve the quality of fastening wells by reducing the loss of lightweight grouting mortar. As you know, reducing the fluid loss of the solution eliminates the influx of filtrate into permeable formations and more successfully cement the column.

Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка облегченного тампонажного раствора плотностью 1,46 г/см3 с водоотдачей через глинистую корку 20-30 см3 за 30 минут.The technical result of the claimed invention is the development of lightweight cement slurry with a density of 1.46 g / cm 3 with a loss through clay cake of 20-30 cm 3 in 30 minutes.

Сущность изобретения заключается в том, что заявляемый облегченный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, алюмосиликатные полые микросферы и 4%-ный раствор хлорида кальция, дополнительно содержит понизитель водоотдачи - комплексный реагент ПС при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Портландцемент тампонажный - 52,96-53,09
Алюмосиликатные полые микросферы - 9,34-9,37
Комплексный реагент ПС - 0,06-0,31
4%-ный Раствор хлорида кальция - 37,38-37,48
Таким образом, сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый облегченный тампонажный раствор отличается от известного введением нового компонента - комплексного реагента ПС, т.е. заявляемое изобретение отвечает критерию "новизна".
The essence of the invention lies in the fact that the claimed lightweight grouting mortar, including Portland cement grouting, aluminosilicate hollow microspheres and a 4% solution of calcium chloride, additionally contains a fluid loss reducer - a complex PS reagent in the following ratio of ingredients, wt.%:
Portland cement grouting - 52.96-53.09
Aluminosilicate hollow microspheres - 9.34-9.37
Complex reagent PS - 0.06-0.31
4% Calcium Chloride Solution - 37.38-37.48
Thus, a comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive lightweight cement slurry differs from the known introduction of a new component - a complex reagent PS, i.e. The claimed invention meets the criterion of "novelty."

Поскольку использование изобретения позволяет осуществить существующую потребность, заявляемое изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень". Since the use of the invention allows to fulfill the existing need, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".

Алюмосиликатные полые микросферы выпускаются по ТУ 21-22-37-94 и представляют собой легкий сыпучий порошок серого цвета, состоящий из отдельных полых частиц сферической формы размером в пределах 30-350 мкм, химический состав оболочки микросфер, мас.%: SiO2 50-60; Al2O3 25-35; Fe2O3 1,8-2,0; CaO 1-5; MgO 0,5-1,5; Na2O 0,3-0,5; К2O 0,2-2,9. Алюмосиликатные микросферы получают из водной суспензии золы тепловой электростанции, используют при производстве теплоизоляционных материалов.Aluminosilicate hollow microspheres are produced according to TU 21-22-37-94 and are a light gray loose powder consisting of individual hollow particles of a spherical shape in the size range of 30-350 μm, the chemical composition of the shell of the microspheres, wt.%: SiO 2 50- 60; Al 2 O 3 25-35; Fe 2 O 3 1.8-2.0; CaO 1-5; MgO 0.5-1.5; Na 2 O 0.3-0.5; K 2 O 0.2-2.9. Aluminosilicate microspheres are obtained from an aqueous suspension of ash from a thermal power plant, and are used in the production of heat-insulating materials.

Комплексный реагент ПС на основе эфиров целлюлозы выпускают по ТУ 6-55-221-1399-95. Реагент получают в результате смешения оксиэтилцеллюлозы, карбоксиметилкрахмала и наполнителя. Наполнителем служит мел природный технический дисперсный марки МТД-2 или мел природный обогащенный марки ММС-1 (ММС-2). Комплексный реагент ПС предназначен для приготовления высокоминерализованных жидкостей. Complex reagent PS based on cellulose ethers is produced according to TU 6-55-221-1399-95. The reagent is obtained by mixing hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl starch and a filler. The filler is natural technical dispersed chalk grade MTD-2 or natural enriched chalk grade MMS-1 (MMS-2). The complex reagent PS is designed for the preparation of highly mineralized liquids.

Сравнительные данные свойств заявляемого состава в предельных (составы 1-5) и запредельных значениях ингредиентов (составы 6-7) приведены в табл. 1. Comparative data on the properties of the claimed composition in the limit (compositions 1-5) and the prohibitive values of the ingredients (compositions 6-7) are given in table. 1.

В представленных экспериментальных данных использовали портландцемент тампонажный - ПЦТ 1-50 ГОСТ 1581-96 ОАО "Сухоложскцемент", алюмосиликатные полые микросферы по ТУ 21-22-37-94, комплексный реагент ПС по ТУ 6-55-221-1399-95, хлористый кальций по ГОСТ 450-77 и воду водопроводную по ГОСТ 2874-82. The presented experimental data used grouting portland cement - PCT 1-50 GOST 1581-96 OAO Sukholozhskcement, aluminosilicate hollow microspheres according to TU 21-22-37-94, complex reagent PS according to TU 6-55-221-1399-95, chloride calcium according to GOST 450-77 and tap water according to GOST 2874-82.

Определение основных свойств облегченного тампонажного раствора и камня производили при температуре 20±2oС и атмосферном давлении в соответствии ГОСТ 26798.1-96 "Цементы тампонажные. Методы испытаний". Плотность тампонажного раствора определяли пикнометром, растекаемость - по конусу АзНИИ, сроки схватывания - иглой Вика, предел прочности камня на изгиб - на испытательной машине МИИ-100, предел прочности камня на сжатие - на гидравлическом прессе П-10, водоотдачу тампонажного раствора определяли на приборе ВМ-6. Для того чтобы приблизить результаты исследований к реальным условиям скважины, водоотдачу определяли через глинистую корку, которая по данным геофизических исследований составляет 1-2 мм.The basic properties of lightweight grouting mortar and stone were determined at a temperature of 20 ± 2 o C and atmospheric pressure in accordance with GOST 26798.1-96 "Cement grouting. Test methods". The density of the cement slurry was determined using a pycnometer, the spreadability was determined using the AzNII cone, the setting time was determined using a Vick needle, the stone's flexural strength was tested on an MII-100 testing machine, the compressive strength of the stone was measured on a P-10 hydraulic press, and the water yield of the cement slurry was determined on a device BM-6. In order to bring the research results closer to the actual conditions of the well, the water yield was determined through a clay crust, which, according to geophysical studies, is 1-2 mm.

Облегченный тампонажный раствор готовили следующим образом. Lightweight cement slurry was prepared as follows.

Необходимое количество комплексного реагента ПС растворяют в 4%-ном растворе хлорида кальция. Затем на полученном растворе при непрерывном перемешивании затворяют смесь тампонажного портландцемента с полыми алюмосиликатными микросферами в заданных соотношениях. The required amount of complex reagent PS is dissolved in a 4% solution of calcium chloride. Then, the mixture of cement Portland cement with hollow aluminosilicate microspheres in predetermined proportions is closed on the resulting solution with continuous stirring.

Пример. Example.

Для приготовления 1 кг тампонажного раствора (состав 3, таб.1) необходимо взять 374,3 г 4%-ного раствора СаСl2, в который ввести 180 г комплексного реагента ПС, перемешать на лабораторной мешалке до полного растворения. Затем приготовить сухую тампонажную смесь из 530,2 г цемента и 93,5 г алюмосиликатных полых микросфер, которую затворить заранее приготовленным раствором. Состав перемешивают в течение 3 мин, после чего определяют водоотдачу тампонажного раствора и одновременно его растекаемость, затем плотность. Раствор заливают в формы для определения сроков схватывания, предела прочности камня на изгиб и сжатие. После определения сроков схватывания и до времени испытания на изгиб и сжатие образцы хранят в воде при температуре 20±2oС. Камень испытывают на прочность через 2 сут.To prepare 1 kg of cement slurry (composition 3, tab. 1), it is necessary to take 374.3 g of a 4% solution of CaCl 2 , into which 180 g of a complex PS reagent is added, mix on a laboratory mixer until completely dissolved. Then prepare a dry grouting mixture of 530.2 g of cement and 93.5 g of aluminosilicate hollow microspheres, which mix with a pre-prepared solution. The composition is stirred for 3 minutes, after which the fluid loss of the grouting mortar and its spreadability, then the density, are determined. The solution is poured into molds to determine the setting time, the ultimate strength of the stone in bending and compression. After determining the setting time and before the test for bending and compression, the samples are stored in water at a temperature of 20 ± 2 o C. The stone is tested for strength after 2 days.

Результаты испытаний приведены в табл.1. Приготовленный состав 3 имеет плотность 1,46 г/см3, растекаемость - 215 мм, водоотдача за 30 мин через глинистую корку - 24 см3, начало схватывания через 5 ч 25 мин, конец схватывания - 6 ч 05 мин, предел прочности камня на изгиб составляет через 2 сут 20 МПа, а на сжатие - 6,5 МПа. Примеры приготовления и испытания остальных составов, приведенных в табл.1, аналогичны вышеописанному.The test results are shown in table 1. Prepared composition 3 has a density of 1.46 g / cm 3 , spreadability - 215 mm, water loss in 30 minutes through a clay crust - 24 cm 3 , setting time after 5 hours 25 minutes, setting time - 6 hours 05 minutes, the ultimate strength of the stone is after 2 days, the bend is 20 MPa, and compression is 6.5 MPa. Examples of preparation and testing of the remaining compositions shown in table 1, similar to the above.

Для выявления отличительных признаков и положительного эффекта изменяли массовое соотношение ингредиентов. To identify the distinguishing features and the positive effect, the mass ratio of the ingredients was changed.

При этом заявляемый тампонажный раствор удовлетворяет требованиям ГОСТ 1581-96 по всем основным технологическим параметрам (сроки схватывания, предел прочности камня на изгиб, на сжатие). At the same time, the inventive cement slurry meets the requirements of GOST 1581-96 in all basic technological parameters (setting time, ultimate strength of the stone in bending, compression).

Однако увеличение содержания в растворе комплексного реагента ПС более 0,31 мас. % не рекомендуется, т.к. снижается растекаемость раствора им уже при содержании реагента 0,37 мас.% и составляет 175 мм, что не соответствует требованиям ГОСТ (табл.1, состав 7). However, the increase in the content in the solution of the complex reagent PS more than 0.31 wt. % is not recommended because the spreadability of the solution is reduced by it even at a reagent content of 0.37 wt.% and is 175 mm, which does not meet the requirements of GOST (table 1, composition 7).

Предлагаемый облегченный тампонажный раствор позволяет повысить качество крепления колонн, т.к. снижение водоотдачи до 19 см3 значительно уменьшает вероятность поступления фильтрата в проницаемые слабосвязанные пласты, что очень важно при креплении скважин с низкими положительными и отрицательными температурами окружающих пород.The proposed lightweight grouting mortar improves the quality of the fastening of the columns, because the reduction of water loss to 19 cm 3 significantly reduces the likelihood of leachate entering permeable loosely coupled formations, which is very important when fastening wells with low positive and negative temperatures of surrounding rocks.

Claims (1)

Облегченный тампонажный раствор, включающий портландцемент тампонажный, алюмосиликатные полые микросферы и 4%-ный раствор хлорида кальция, отличающийся тем, что он дополнительно содержит понизитель водоотдачи - комплексный реагент ПС при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
Портландцемент тампонажный - 52,96-53,09
Алюмосиликатные полые микросферы - 9,34-9,37
Комплексный реагент ПС - 0,06-0,31
4%-ный раствор хлорида кальция - 37,38-37,48
Lightweight grouting mortar, including Portland cement grouting, aluminosilicate hollow microspheres and a 4% solution of calcium chloride, characterized in that it additionally contains a fluid loss reducer - a complex PS reagent in the following ratio of ingredients, wt. %:
Portland cement grouting - 52.96-53.09
Aluminosilicate hollow microspheres - 9.34-9.37
Complex reagent PS - 0.06-0.31
4% solution of calcium chloride - 37.38-37.48
RU2000127244A 2000-10-30 2000-10-30 Light-weight plugging mortar RU2196876C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000127244A RU2196876C2 (en) 2000-10-30 2000-10-30 Light-weight plugging mortar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000127244A RU2196876C2 (en) 2000-10-30 2000-10-30 Light-weight plugging mortar

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000127244A RU2000127244A (en) 2002-10-10
RU2196876C2 true RU2196876C2 (en) 2003-01-20

Family

ID=20241562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000127244A RU2196876C2 (en) 2000-10-30 2000-10-30 Light-weight plugging mortar

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2196876C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2261888C1 (en) * 2004-06-03 2005-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Астраханьгазпром" Process fluid for well construction and repair
RU2277569C1 (en) * 2004-11-29 2006-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Drilling mud
RU2342416C2 (en) * 2007-01-29 2008-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение" Spreading additive for back-fill material
RU2472835C1 (en) * 2011-07-01 2013-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет (МГСУ) Raw mixture for obtaining light-weight grouting mortar

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3782985A (en) * 1971-11-26 1974-01-01 Cadcom Inc Lightweight,high strength concrete and method for manufacturing the same
US4305758A (en) * 1979-06-11 1981-12-15 Standard Oil Company (Indiana) Low density cement slurry and its use
SU1573141A1 (en) * 1988-02-23 1990-06-23 Ростовский государственный университет им.М.А.Суслова Enlightened plugging mixture
RU2013525C1 (en) * 1991-07-22 1994-05-30 Украинский научно-исследовательский институт природных газов Plugging composition
RU2026959C1 (en) * 1992-08-19 1995-01-20 Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов Grouting mortar for cementing oil and gas wells
RU2151267C1 (en) * 1998-11-10 2000-06-20 Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" Light grouting mortar
RU2151271C1 (en) * 1999-03-09 2000-06-20 Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" Light grouting mortar

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3782985A (en) * 1971-11-26 1974-01-01 Cadcom Inc Lightweight,high strength concrete and method for manufacturing the same
US4305758A (en) * 1979-06-11 1981-12-15 Standard Oil Company (Indiana) Low density cement slurry and its use
SU1573141A1 (en) * 1988-02-23 1990-06-23 Ростовский государственный университет им.М.А.Суслова Enlightened plugging mixture
RU2013525C1 (en) * 1991-07-22 1994-05-30 Украинский научно-исследовательский институт природных газов Plugging composition
RU2026959C1 (en) * 1992-08-19 1995-01-20 Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов Grouting mortar for cementing oil and gas wells
RU2151267C1 (en) * 1998-11-10 2000-06-20 Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" Light grouting mortar
RU2151271C1 (en) * 1999-03-09 2000-06-20 Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" Light grouting mortar

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2261888C1 (en) * 2004-06-03 2005-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Астраханьгазпром" Process fluid for well construction and repair
RU2277569C1 (en) * 2004-11-29 2006-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Drilling mud
RU2342416C2 (en) * 2007-01-29 2008-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение" Spreading additive for back-fill material
RU2472835C1 (en) * 2011-07-01 2013-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет (МГСУ) Raw mixture for obtaining light-weight grouting mortar

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4234344A (en) Lightweight cement and method of cementing therewith
RU2151271C1 (en) Light grouting mortar
RU2057250C1 (en) Grouting solution for cementing gas/oil drill holes and method for preparation the same
AU2017400681B2 (en) Utilizing waste products by compositional analysis
NO320532B1 (en) Procedure for cementing underground zones
NO342896B1 (en) Lightweight well cement mixture, additive for such mixture and use of such mixture
CA2407365A1 (en) Storable water-microsphere suspensions for use in well cements and methods
NO339168B1 (en) Lightweight cement mix and method of sealing around a pipe in a wellbore
US12129425B2 (en) Method for enhancing reactivity of pozzolanic materials
RU2470979C1 (en) Light-weight grouting mixture
CN110015878A (en) A kind of prefabricated component concrete and its preparation process
RU2151267C1 (en) Light grouting mortar
RU2196876C2 (en) Light-weight plugging mortar
RU2141026C1 (en) Lightened grouting mortar
US12291669B2 (en) Liquid salt activator and methods of making and using same
RU2111340C1 (en) Grouting material
RU2726754C1 (en) Cementing slurry
Kazmina et al. Lightweight cement mortar with inorganic perlite microspheres for equipping oil and gas production wells
RU2215124C1 (en) Method of preparation of light-weight grouting mortar
RU2322471C1 (en) Grouting mortar
US20250074833A1 (en) Liquid Salt Composition and Methods of Making and Using Same
RU2504568C1 (en) Expanding plugging composition
RU2369720C1 (en) Light-weight backfilling mixture
RU2187621C1 (en) Light-weight grouting mix
RU2292373C2 (en) Lightened grouting cement and a method for preparation thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151031