RU2111340C1 - Тампонажный материал - Google Patents
Тампонажный материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2111340C1 RU2111340C1 RU96111404A RU96111404A RU2111340C1 RU 2111340 C1 RU2111340 C1 RU 2111340C1 RU 96111404 A RU96111404 A RU 96111404A RU 96111404 A RU96111404 A RU 96111404A RU 2111340 C1 RU2111340 C1 RU 2111340C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- portland cement
- slag
- cement
- gypsum
- stone
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 34
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 24
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Тампонажный материал содержит портландцемент и минеральную добавку шлак, портландцемент в свою очередь содержит портландцементный кликер и гипс, а в качестве добавки используется молотый никелевый шлак при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцементный кликер 76 - 80; гипс 4 - 5; молотый никелевый шлак 15 - 20. Данное техническое решение обеспечивает надежную герметизацию заколонного пространства и температурную стойкость камня в течение продолжительного времени, что повышает долговечность крепи и способствует увеличению добывных возможностей скважины. 1 табл.
Description
Изобретение относится к тампонажным материалам, предназначенным для цементирования нефтяных и газовых скважин в условиях одновременного воздействия низких температур на устье и повышенных температур на забое скважин.
Тампонажный материал для крепления скважин в таких условиях должен схватываться и набирать требуемую прочность при геостатической температуре в интервале цементирования скважины, и цементный камень не должен при этом разрушаться от воздействия повышенных температур.
Тампонажные материалы, серийно выпускаемые промышленностью, не обладают такими свойствами. Для крепления скважин в вышеназванных условиях необходимо использование нескольких видов тампонажных материалов, удовлетворяющих температурным условиям крепления скважин.
Известен тампонажный цемент, применяемый для высокотемпературных условий на основе шлакопесчаных вяжущих с добавкой 10% портландцемента [1].
Недостатком известного тампонажного цемента является низкая прочность цементного камня, формируемого в условиях низких и нормальных температур.
Наиболее близким к заявляемому по назначению и совокупности существенных признаков является тампонажный материал, содержащий шлакопесчаный цемент и портландцемент, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шлакопесчаный цемент - 30-70
Портландцемент - 30-70
причем шлакопесчаный цемент имеет следующий состав, мас.%:
Шлак - 50-60
Кварцевый песок - 40-50 [2]
Недостатком данного тампонажного материала является низкая прочность цементного камня при температуре до 25oC и низкая седиментационная устойчивость тампонажного раствора, что не обеспечивает надежного крепления пространства по всему интервалу цементирования.
Шлакопесчаный цемент - 30-70
Портландцемент - 30-70
причем шлакопесчаный цемент имеет следующий состав, мас.%:
Шлак - 50-60
Кварцевый песок - 40-50 [2]
Недостатком данного тампонажного материала является низкая прочность цементного камня при температуре до 25oC и низкая седиментационная устойчивость тампонажного раствора, что не обеспечивает надежного крепления пространства по всему интервалу цементирования.
Заявляемое изобретение решает задачу повышения качества крепления скважин путем увеличения прочности цементного камня и седиментационной устойчивости тампонажного раствора, твердеющего в условиях низких, нормальных, умеренных и повышенных температур.
Для решения указанной задачи в заявляемом тампонажном растворе материала, включающем портландцемент и минеральную добавку-шлак, портландцемент содержит портландцементный клинкер и гипс, а в качестве минеральной добавки-шлака используется молотый никелевый шлак при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцементный клинкер - 76-80
Гипс - 4-5
Молотый никелевый шлак - 15-20
Новым в заявляемом тампонажном материале является то, что портландцемент содержит портландцементный клинкер и гипс, а в качестве минеральной добавки используется молотый никелевый шлак при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцементный клинкер - 76-80
Гипс - 4-5
Молотый никелевый шлак - 15-20
Тампонажный портландцемент, содержащий портландцементный клинкер и гипс (ПЦТ-Д20) известен как базовый и является основой для приготовления специальных тампонажных цементов [3].
Портландцементный клинкер - 76-80
Гипс - 4-5
Молотый никелевый шлак - 15-20
Новым в заявляемом тампонажном материале является то, что портландцемент содержит портландцементный клинкер и гипс, а в качестве минеральной добавки используется молотый никелевый шлак при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцементный клинкер - 76-80
Гипс - 4-5
Молотый никелевый шлак - 15-20
Тампонажный портландцемент, содержащий портландцементный клинкер и гипс (ПЦТ-Д20) известен как базовый и является основой для приготовления специальных тампонажных цементов [3].
Входящий в состав заявляемого тампонажного материала никелевый шлак используется для производства тампонажных цементов типа НКИ и НП [3].
Никелевый шлак в отвалах никелевого комбината г. Орска имеет следующий состав, мас.%:
Ni - 0,17
SiO2 - 44,00
CO - 0,02
Al2O3 - 7,00
Fe - 16,00
CaO + MgO - 28,00
Плотность состава - 3040 кг/м3 [3].
Ni - 0,17
SiO2 - 44,00
CO - 0,02
Al2O3 - 7,00
Fe - 16,00
CaO + MgO - 28,00
Плотность состава - 3040 кг/м3 [3].
Достигаемый при осуществлении изобретения технический результат состоит в том, что заявляемый тампонажный материал позволяет получить прочный непроницаемый цементный камень, что в свою очередь повышает качество крепления скважин в диапазоне от низких до повышенных температур.
Наличие в заявляемом тампонажном материале активной кремнеземистой добавки способствует на ранней стадии твердения образованию низкоосновных гидросиликатов, отличающихся низковолокнистой структурой и содержащих кристаллы коллоидных размеров, что предопределяет образование при твердении мелкопористого малопроницаемого камня повышенной механической прочности и температурной устойчивости.
В результате лабораторных исследований выявлено, что раствор на основе заявляемого тампонажного материала имеет повышенную седиментационную устойчивость и прочность цементного камня в 1,5 раза выше, чем у прототипа.
При проведении лабораторных исследований были использованы:
портландцементный клинкер АО "Новотроицкий цементный завод" Оренбургская область;
никелевый шлак, гранулированный с гранустановки Никелевого комбината, г. Орск, Оренбургская область;
гипс по ГОСТ 4013-82.
портландцементный клинкер АО "Новотроицкий цементный завод" Оренбургская область;
никелевый шлак, гранулированный с гранустановки Никелевого комбината, г. Орск, Оренбургская область;
гипс по ГОСТ 4013-82.
Для проведения лабораторных исследований были приготовлены пять проб тампонажного материал с компонентными составами, приведенными в таблице.
Тампонажный материал готовили следующим образом. Предварительно помолотая смесь "портландцементный клинкер и гипс" до удельной поверхности не ниже 2600 см2/г и гранулированный никелевый шлак в заданных соотношениях загружали в лабораторную мельницу и производили совместный помол. Тонкость помола приготавливаемой смеси варьировалась в пределах 3500 - 4000 см2/г с остатком на сите N 008 не более 10% просеиваемой массы. После чего готовили тампонажные растворы на основе известного и заявленного материалов с водоцементным отношением 0,47 - 0,48. Затем определяли физико-механические свойства тампонажных растворов цементного камня при 10, 25, 75oC и давлении 0,1 МПа, а также при 20oC и давлении 30,0 МПа.
Пример. Для приготовления тампонажного раствора были взяты 480 г водопроводной воды и 1000 г тампонажного материала, содержащего, мас.%:
Портландцементного клинкера - 78 (780 г)
Гипс - 4 (40 г)
Молотого никелевого шлака - 18 (180 г) (опыт 5).
Портландцементного клинкера - 78 (780 г)
Гипс - 4 (40 г)
Молотого никелевого шлака - 18 (180 г) (опыт 5).
Тампонажный материал был приготовлен совместным измельчением компонентов с соблюдением вышеприведенных требований к качеству помола. Приготовление тампонажного раствора производили согласно ГОСТ 267980-85.
Основные технологические параметры тампонажного раствора (плотность, растекаемость, сроки схватывания) определяли по ГОСТ 267981-85.
Пределы прочности цементного камня определяли по ГОСТ 267982-85. Седиментационную устойчивость тампонажного раствора (водоотделение) определяли при помощи устройства по величине водоотстоя, определяемого за период с момента его приготовления до образования в нем кристаллизационной структуры и учитывающего влияние изменения порового давления во время твердения [4].
Результаты проведенных лабораторных исследований представлены в таблице.
Анализ данных таблицы показывает, что тампонажный раствор на основе известного тампонажного материала (опыты 1-3) при твердении в течение двух суток при 10 и 25oC, давлении 0,1 МПа, образует цементный камень с низкой прочностью, не удовлетворяющий требованиям ГОСТ 1581-91. Тампонажный раствор имеет удовлетворительные технологические параметры, но низкую седиментационную устойчивость (6%).
Заявляемый тампонажный материал с содержанием компонентов в заявленных пределах (опыты 4-6) при затворении водой с водоцементным отношением, аналогичным с прототипом, образует седиментационноустойчивый тампонажный раствор с удовлетворительными технологическими параметрами. Прочность формируемого цементного камня, полученного на основе заявляемого тампонажного материала при температуре твердения 25oC удовлетворяет требованиям ГОСТ 1581-91 (прочность при изгибе больше 2,7 МПа), а при температуре твердения 10oC в двухсуточном возрасте прочность камня достигает значения 1,6 - 1,7 МПа, т.е. значительно выше прочности камня на основе известного тампонажного материала.
Прочность камня при этом по истечении 180 сут достигает значений 6,0 - 7,4 МПа и 7,4 - 9,7 МПа (температура твердения 25oC).
Прочность камня при температуре твердения 120oC превышает прочность камня на основе известного материала в среднем в 1,5 раза.
Прочность камня на изгиб при этом по истечении 180 сут достигает значения 10,8 - 12,8 МПа, прочность камня на сжатие достигает значения 41,8 - 45,0 МПа.
Оптимальное содержание портландцементного клинкера находится в пределах 76 - 80 мас.%.
При содержании портландцементного клинкера менее 76% (опыт 7) прочность цементного камня снижается до 0,9 - 1,8 МПа, а при содержании ПЦК более 80 мас.% температурная стойкость цементного камня понижается (опыт 8).
Содержание молотого никелевого шлака определено оптимальным в пределах 15 - 20 мас.%:
Содержание молотого никелевого шлака более 20 мас.% не обеспечивает набор прочности цементного камня при температурах твердения 10 и 25oC (опыт 7), а при содержании менее 15 мас. % - понижается температурная стойкость (понижается прочность) цементного камня при длительном (180 суток) хранении (опыт 8).
Содержание молотого никелевого шлака более 20 мас.% не обеспечивает набор прочности цементного камня при температурах твердения 10 и 25oC (опыт 7), а при содержании менее 15 мас. % - понижается температурная стойкость (понижается прочность) цементного камня при длительном (180 суток) хранении (опыт 8).
При вышеприведенных значениях содержания портландцементного клинкера и молотого никелевого шлака содержание гипса оптимально в пределах 4 - 5 мас. %:
Тампонажный раствор на основе заявляемого тампонажного материала имеет высокую седиментационную устойчивость при удовлетворительных технологических параметрах и формирует прочный цементный камень при твердении в условиях низких, нормальных, умеренных и повышенных температур.
Тампонажный раствор на основе заявляемого тампонажного материала имеет высокую седиментационную устойчивость при удовлетворительных технологических параметрах и формирует прочный цементный камень при твердении в условиях низких, нормальных, умеренных и повышенных температур.
Заявляемое техническое решение позволяет использовать один вид тампонажного материала в условиях одновременного воздействия низких температур на устье и повышенных температур на забое скважины и обеспечивает надежную герметизацию заколонного пространства и температурную стойкость камня в течение продолжительного времени, что повышает долговечность крепи и способствует увеличению добывных возможностей скважины.
Литература
1. Булатов А., Новохатский Д.Ф., Тампонажные шлаковые цементы и растворы для цементирования глубоких скважин: - М.: Недра, 1975, с. 69-76.
1. Булатов А., Новохатский Д.Ф., Тампонажные шлаковые цементы и растворы для цементирования глубоких скважин: - М.: Недра, 1975, с. 69-76.
2. Авторское свидетельство СССР N 981585, кл. E 21 B 33/138, БИ N 46, 1982 (прототип).
3. Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. -М.: Недра, 1987, с. 169, 85.
4. Авторское свидетельство СССР N 1679289, кл. G 01 N 15/04, БИ N 35, 1991.
Claims (1)
- Тампонажный материал, содержащий портландцемент и минеральную добавку-шлак, отличающийся тем, что портландцемент содержит портландцементный клинкер и гипс, а в качестве минеральной добавки-шлака - молотый никелевый шлак при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцементный клинкер - 76 - 80
Гипс - 4 - 5
Молотый никелевый шлак - 15 - 20о
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96111404A RU2111340C1 (ru) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Тампонажный материал |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96111404A RU2111340C1 (ru) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Тампонажный материал |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96111404A RU96111404A (ru) | 1996-12-10 |
| RU2111340C1 true RU2111340C1 (ru) | 1998-05-20 |
Family
ID=20181605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96111404A RU2111340C1 (ru) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Тампонажный материал |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2111340C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2204691C2 (ru) * | 2001-02-21 | 2003-05-20 | Щавелев Николай Леонтьевич | Облегченный тампонажный состав |
| RU2220275C2 (ru) * | 2001-09-03 | 2003-12-27 | Нижник Алексей Евстафьевич | Тампонажный состав для паронагнетательных скважин |
| RU2359988C1 (ru) * | 2007-09-27 | 2009-06-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Пермский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефти" | Тампонажный состав для паронагнетательных скважин |
| RU2631270C1 (ru) * | 2016-06-16 | 2017-09-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Вяжущее |
| CN107804983A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-03-16 | 盐城市国泰混凝土有限公司 | 一种富硅镁质镍渣抗冻水泥及其制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111056755A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-24 | 淮安市水泥厂有限公司 | 利用工业废渣镍渣用作水泥配料的处理方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU981585A1 (ru) * | 1980-12-08 | 1982-12-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам | Тампонажный материал |
-
1996
- 1996-06-05 RU RU96111404A patent/RU2111340C1/ru active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU981585A1 (ru) * | 1980-12-08 | 1982-12-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам | Тампонажный материал |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Булатов А.И., Новохатский Д.Ф. Тампонажные шлаковые цементы и растворы для цементирования глубоких скважин. - М.: Недра, 1975, с.69 - 76. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2204691C2 (ru) * | 2001-02-21 | 2003-05-20 | Щавелев Николай Леонтьевич | Облегченный тампонажный состав |
| RU2220275C2 (ru) * | 2001-09-03 | 2003-12-27 | Нижник Алексей Евстафьевич | Тампонажный состав для паронагнетательных скважин |
| RU2359988C1 (ru) * | 2007-09-27 | 2009-06-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Пермский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефти" | Тампонажный состав для паронагнетательных скважин |
| RU2631270C1 (ru) * | 2016-06-16 | 2017-09-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Вяжущее |
| CN107804983A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-03-16 | 盐城市国泰混凝土有限公司 | 一种富硅镁质镍渣抗冻水泥及其制备方法 |
| CN107804983B (zh) * | 2017-10-26 | 2020-07-31 | 盐城市国泰混凝土有限公司 | 一种富硅镁质镍渣抗冻水泥及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU96111404A (ru) | 1996-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2885255B1 (en) | Geopolymer cement compositions and methods of use | |
| US5421409A (en) | Slag-based well cementing compositions and methods | |
| RU2562627C2 (ru) | Способные к схватыванию композиции, содержащие невспученный перлит, и способы цементирования в подземных пластах | |
| US5263542A (en) | Set retarded ultra fine cement compositions and methods | |
| US8327939B2 (en) | Settable compositions comprising cement kiln dust and rice husk ash and methods of use | |
| RU2057250C1 (ru) | Тампонажный раствор для цементирования газонефтяных скважин и способ его приготовления | |
| CA2851539C (en) | Slag compositions comprising latex and methods of use | |
| AU2007228544B2 (en) | Low heat of hydration cement compostions and methods of using same | |
| EP2593635B1 (en) | Limestone-comprising low density cementitious composition and method of cementing an underground formation with it | |
| US3921717A (en) | Method for cementing wells | |
| MXPA06002357A (es) | Aditivo de cemento de funcion doble. | |
| RU2151271C1 (ru) | Облегченный тампонажный раствор | |
| CN111362656A (zh) | 一种固井的油井水泥组合物及其制备方法 | |
| WO2020217966A1 (ja) | 坑井用セメントスラリー用添加剤とその製造方法、坑井用セメントスラリー、及び坑井用セメンチング工法 | |
| JPH0379394B2 (ru) | ||
| RU2359988C1 (ru) | Тампонажный состав для паронагнетательных скважин | |
| RU2111340C1 (ru) | Тампонажный материал | |
| CA2635925C (en) | Cement blend | |
| US4604143A (en) | Demolition facilitating agent | |
| RU2101246C1 (ru) | Способ получения цемента | |
| Kapustin et al. | The effect of opal-containing rocks on the properties of lightweight oil-well cement | |
| US3794504A (en) | Fast setting,crack resistant cementitious composition having inhibited shrinkage | |
| CN115353343B (zh) | 一种超长时间工作性能的高性能桩基混凝土及其制备方法 | |
| US3920466A (en) | Binder for cementing wells | |
| SU1657612A1 (ru) | Способ приготовлени ут желенного тампонажного материала |