RU2198999C2 - Plugging material for high-temperature wells - Google Patents
Plugging material for high-temperature wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2198999C2 RU2198999C2 RU2000120517/03A RU2000120517A RU2198999C2 RU 2198999 C2 RU2198999 C2 RU 2198999C2 RU 2000120517/03 A RU2000120517/03 A RU 2000120517/03A RU 2000120517 A RU2000120517 A RU 2000120517A RU 2198999 C2 RU2198999 C2 RU 2198999C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- binder
- cement
- slag
- gas
- sand
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 16
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 9
- 239000004575 stone Substances 0.000 abstract description 5
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для разобщения пластов нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин в сложных горногеологических условиях. The invention relates to the oil and gas industry and can be used to separate the layers of oil, gas and gas condensate wells in difficult geological conditions.
Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является тампонажный материал для высокотемпературных скважин, включающий в качестве вяжущего портландцемент для повышенных или высоких температур /1/. Существенными недостатками указанного тампонажного материала являются сокращенный период прокачиваемости раствора в условиях забойных температур (при t>120oC), повышенная газопроницаемость и низкая прочность сцепления цементного камня с колонной (при t<105oC). В совокупности указанные недостатки приводят к возникновению заколонных и межколонных газонефтеперетоков и, как следствие, к ухудшению качества крепления скважины и надежности сооружения в целом.The closest in technical essence and purpose to the proposed invention is a cementing material for high-temperature wells, including Portland cement as a binder for elevated or high temperatures / 1 /. Significant disadvantages of this grouting material are the reduced period of pumpability of the mortar at bottomhole temperatures (at t> 120 o C), increased gas permeability and low adhesion of cement stone to the column (at t <105 o C). Together, these shortcomings lead to the occurrence of annular and intercolumn gas and oil flows and, as a result, to a deterioration in the quality of the well fastening and the reliability of the structure as a whole.
При создании изобретения решалась задача увеличения периода прокачиваемости раствора при забойных температурах свыше 120oС и получения газонепроницаемого цементного камня с повышенной прочностью сцепления с колонной при температурах ниже 105oС.When creating the invention, the problem was solved of increasing the period of pumpability of the solution at bottomhole temperatures above 120 o C and obtaining a gas-tight cement stone with increased adhesion to the column at temperatures below 105 o C.
Решение поставленной задачи достигается тем, что тампонажный материал для высокотемпературных скважин, включающий вяжущее, содержит измельченную серу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Вяжущее - 80-95
Измельченная сера - Остальное
При этом в качестве вяжущего можно использовать портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, шлакопесчаноцементную или шлакопесчаную смеси.The solution to this problem is achieved by the fact that the grouting material for high-temperature wells, including a binder, contains crushed sulfur in the following ratio of components, wt.%:
Astringent - 80-95
Ground Sulfur - Else
At the same time, Portland cement, slag Portland cement, alumina cement, slag sand and cement or slag sand mixtures can be used as a binder.
Серу получают на установках "Клауса" из сероводорода путем реакции его окисления кислородом на катализаторе или реакцией сероводорода с сернистым ангидридом (при соотношении 2:1) в жидкой среде минеральных кислот /2/. Измельченная сера - продукт размола комовой серы в роликовых или струйных мельницах в соответствии с ГОСТ 127-76 характеризуется основным фракционным составом от 0,071 до 0,14 мм. Пылевидная или коллоидная фракция характеризуется частицами до 20 мкм и менее. Физико-химические свойства серы: температура плавления в зависимости от модификации - от 112 до 119oС; плотность твердой фазы - от 1,92 до 2,07 г/см3, жидкой - от 1,7784 до 1,7988 г/см3; поверхностное натяжение при 120 и 150oС соответственно 0,060 и 0, 057 Н/м; динамическая вязкость при 120, 140 и 158oС соответственно 0,017; 0,08 и 0,006 Па•с.Sulfur is obtained at Claus plants from hydrogen sulfide by the reaction of its oxidation with oxygen on a catalyst or by the reaction of hydrogen sulfide with sulfur dioxide (at a ratio of 2: 1) in a liquid medium of mineral acids / 2 /. Ground sulfur - a product of grinding lump sulfur in roller or jet mills in accordance with GOST 127-76, is characterized by a basic fractional composition from 0.071 to 0.14 mm. The pulverized or colloidal fraction is characterized by particles up to 20 microns or less. Physico-chemical properties of sulfur: melting temperature depending on the modification - from 112 to 119 o C; the density of the solid phase from 1.92 to 2.07 g / cm 3 the liquid from 1,7784 to 1,7988 g / cm 3 ; surface tension at 120 and 150 o With respectively 0,060 and 0, 057 N / m; dynamic viscosity at 120, 140 and 158 o With respectively 0.017; 0.08 and 0.006 Pa • s.
Приготовление тампонажного материала может быть осуществлено как в заводских условиях - совместным помолом компонентов в шаровых мельницах в токе инертного газа, так и в условиях буровой - смешением вяжущего и измельченной серы в смесительных машинах СМН-20 в заданном соотношении. Для этого, например, через весовые дозаторы и тарельчатый питатель шаровой мельницы в первом случае или приемный бункер шнекового транспортера СМН-20 во втором случае подается соответственно 80 кг компонентов вяжущего и 20 кг комовой или измельченной серы. Для получения однородной сухой смеси в условиях буровой производится двухразовая перетарка из одной смесительной машины в другую. The preparation of grouting material can be carried out both in the factory - by co-grinding the components in ball mills in an inert gas stream, and in drilling conditions - by mixing binder and crushed sulfur in SMN-20 mixing machines in a predetermined ratio. For this, for example, in the first case, through weighing batchers and a ball mill plate feeder or in the SMN-20 screw conveyor hopper, in the second case, respectively, 80 kg of binder components and 20 kg of lump or ground sulfur are supplied. To obtain a homogeneous dry mixture in a drilling environment, a two-time refill is made from one mixing machine to another.
Были приготовлены три состава известного тампонажного материала, включающего вяжущее (портландцемент ПЦТ II-CC-100 по ГОСТ 1581-96, шлакопесчаноцементная смесь ШПЦС-120 и шлакопесчаная смесь с соотношением шлака и песка 3:1), а также 15 составов тампонажного материала согласно изобретению по три на каждый из пяти видов вяжущего (портландцемент ПЦТ II-СС-100 по ГОСТ 1581-96, шлакопортландцемент М 400 по ГОСТ 10178-76, глиноземистый цемент по ГОСТ 9552-76, шлакопесчаноцементная смесь ШПЦС-120 и шлакопесчаная смесь с соотношением шлака и песка 3:1) со средним и граничным содержанием серы. Приготовление тампонажного раствора и определение периода прокачиваемости осуществлялось в соответствии с ГОСТ 26798.1-96. Three compositions of the well-known cementing material were prepared, including a binder (Portland cement PCT II-CC-100 according to GOST 1581-96, slag-sand cement mixture ШПЦС-120 and slag-sand mixture with a slag / sand ratio of 3: 1), as well as 15 compositions of the cementing material according to the invention three for each of the five types of binder (Portland cement ПЦТ II-SS-100 according to GOST 1581-96, slag Portland cement М 400 according to GOST 10178-76, alumina cement according to GOST 9552-76, slag-sand cement mixture ШПЦС-120 and slag-sand mixture with slag ratio and sand 3: 1) with a middle and boundary sulfur content. The preparation of cement slurry and the determination of the pumpability period was carried out in accordance with GOST 26798.1-96.
Определение газопроницаемости цементного камня и оценка его прочности сцепления с колонной (по прочности контакта с ограничивающими поверхностями) производились в соответствии с методикой, предложенной в работе /1/. Испытание раствора и твердение образцов осуществлялись по режиму: 1 ч - нагрев до температуры 125oС, 1 ч - выдержка при 125oС, 1 ч - охлаждение до 75oС и выдержка до 24 ч при 75oС. Полученные результаты сведены в таблицу.Determination of the gas permeability of cement stone and assessment of its adhesion to the column (by the strength of contact with the bounding surfaces) were carried out in accordance with the method proposed in / 1 /. The test solution and hardening of the samples was carried out according to the regime: 1 h - heating to a temperature of 125 o C, 1 h - holding at 125 o C, 1 h - cooling to 75 o C and holding to 24 h at 75 o C. The results are summarized in table.
Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что предлагаемый тампонажный материал с оптимальным соотношением компонентов по сравнению с известным характеризуется увеличенным периодом прокачиваемости (в среднем в 1,3 - 2,0 раза), отсутствием газопроницаемости цементного камня и повышенной прочностью его сцепления с колонной (в среднем в 5 раз). Улучшение свойств обусловлено физико-химическими свойствами серы, а именно ее плавлением при t>120oC и отверждением при t<105oC с плотным заполнением и отверждением цементной матрицы.The data presented in the table indicate that the proposed grouting material with an optimal ratio of components compared to the known one is characterized by an increased pumpability period (1.3 to 2.0 times on average), the absence of gas permeability of cement stone and its increased adhesion to column (an average of 5 times). The improvement of properties is due to the physicochemical properties of sulfur, namely its melting at t> 120 o C and curing at t <105 o C with dense filling and curing of the cement matrix.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. М.: Недра, 1987. -С.130-144.SOURCES OF INFORMATION
1. Daniushevsky BC, Aliev PM, Tolstoy I.F. Reference guide for cementing materials. M .: Nedra, 1987.-S. 130-144.
2. Афанасьев А.И., Ситрюков В.М., Кисленко Н.Н. и др. Технология переработки серы. М.: Недра, 1993. - С.79-95. 2. Afanasyev A.I., Sitryukov V.M., Kislenko N.N. et al. Sulfur processing technology. M .: Nedra, 1993. - S.79-95.
Claims (5)
Вяжущее - 80-95
Измельченная сера - Остальное
2. Тампонажный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве вяжущего используют портландцемент.1. Grouting material for high-temperature wells, including a binder, characterized in that it additionally contains crushed sulfur in the following ratio of components, wt.%
Astringent - 80-95
Ground Sulfur - Else
2. Grouting material according to claim 1, characterized in that Portland cement is used as a binder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000120517/03A RU2198999C2 (en) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Plugging material for high-temperature wells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000120517/03A RU2198999C2 (en) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Plugging material for high-temperature wells |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000120517A RU2000120517A (en) | 2002-08-10 |
| RU2198999C2 true RU2198999C2 (en) | 2003-02-20 |
Family
ID=20238687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000120517/03A RU2198999C2 (en) | 2000-08-04 | 2000-08-04 | Plugging material for high-temperature wells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2198999C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2439289C2 (en) * | 2006-04-21 | 2012-01-10 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Sulphur barrier for use in processes at deposit location for bed processing |
| RU2524771C1 (en) * | 2013-01-10 | 2014-08-10 | Лонест Холдинг Корп. | Lightened sulphur-bearing grouting mortar |
| RU2763195C1 (en) * | 2020-11-19 | 2021-12-28 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Base of a weighted heat-resistant grouting solution |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3954480A (en) * | 1973-06-25 | 1976-05-04 | Anthony Frederick Inderwick | Concrete compositions and preformed articles made therefrom |
| SU1751296A1 (en) * | 1990-06-25 | 1992-07-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Научно-производственного объединения "Бурение" | Grouting mortar for lining hot boreholes |
| RU2111341C1 (en) * | 1996-07-23 | 1998-05-20 | Тюменский государственный научно-исследовательский и проектный институт природных газов и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" | Expandable grouting material |
-
2000
- 2000-08-04 RU RU2000120517/03A patent/RU2198999C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3954480A (en) * | 1973-06-25 | 1976-05-04 | Anthony Frederick Inderwick | Concrete compositions and preformed articles made therefrom |
| SU1751296A1 (en) * | 1990-06-25 | 1992-07-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам Научно-производственного объединения "Бурение" | Grouting mortar for lining hot boreholes |
| RU2111341C1 (en) * | 1996-07-23 | 1998-05-20 | Тюменский государственный научно-исследовательский и проектный институт природных газов и газовых технологий "ТюменНИИГипрогаз" | Expandable grouting material |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ДАНЮШЕВСКИЙ B.C., АЛИЕВ Р.М., ТОЛСТЫХ И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, с.130-144. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2439289C2 (en) * | 2006-04-21 | 2012-01-10 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Sulphur barrier for use in processes at deposit location for bed processing |
| RU2524771C1 (en) * | 2013-01-10 | 2014-08-10 | Лонест Холдинг Корп. | Lightened sulphur-bearing grouting mortar |
| RU2763195C1 (en) * | 2020-11-19 | 2021-12-28 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Base of a weighted heat-resistant grouting solution |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4933031A (en) | Hydraulic cement slurry | |
| US5026215A (en) | Method of grouting formations and composition useful therefor | |
| Mirza et al. | Basic rheological and mechanical properties of high-volume fly ash grouts | |
| de Larrard | Ultrafine particles for the making of very high strength concretes | |
| US5106423A (en) | Formation grouting method and composition useful therefor | |
| EP0611081A2 (en) | Fine particle size cement compositions | |
| FR2749844A1 (en) | New cementation compositions of aluminous cement, dispersant and setting accelerator additives | |
| CN113321468B (en) | Coal gangue cemented filling material and high-fluidity high-solid-content cemented filling material slurry | |
| EA024477B1 (en) | Compositions and methods for well completions | |
| US11859122B2 (en) | Enhanced carbon sequestration via foam cementing | |
| CN113444504B (en) | Crystallization anti-channeling well cementation cement slurry and preparation method thereof | |
| RU2198999C2 (en) | Plugging material for high-temperature wells | |
| CN106673541A (en) | Grouting material for surge prevention in mylonite crushing zone shield construction and preparation method thereof | |
| EP1686234B1 (en) | Cementing compositions and application thereof to cementing oil wells or the like | |
| US5059251A (en) | Injection product for sealing and/or consolidating soils and building materials, and a method for its employment | |
| US4604143A (en) | Demolition facilitating agent | |
| Yue et al. | A Low‐Cost and Low‐Density Cement Slurry System Suitable for a Shallow Unconsolidated Stratum | |
| RU2101246C1 (en) | Method for producing cement | |
| RU2111340C1 (en) | Grouting material | |
| RU2255205C1 (en) | Light-weight plugging mix | |
| RU2111341C1 (en) | Expandable grouting material | |
| Bhusare et al. | Experimental study of effect on concrete properties with partial replacement of cement with dolomite powder | |
| Alkhamis | New wellbore-integrity classification for gas migration problems and new cement formulations using Graphene Nano Platelets to prevent gas migration through cement | |
| Muthupriya et al. | Utilization of industrial waste perlite powder and vermiculite in self compacting concrete | |
| JPS5815049A (en) | Tunnel cement composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050805 |