RU2369720C1 - Облегченная тампонажная смесь - Google Patents
Облегченная тампонажная смесь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2369720C1 RU2369720C1 RU2008103465/03A RU2008103465A RU2369720C1 RU 2369720 C1 RU2369720 C1 RU 2369720C1 RU 2008103465/03 A RU2008103465/03 A RU 2008103465/03A RU 2008103465 A RU2008103465 A RU 2008103465A RU 2369720 C1 RU2369720 C1 RU 2369720C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- backfilling
- mixture
- light
- monasil
- weight
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 13
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical class [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 11
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 6
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004575 stone Substances 0.000 abstract description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002956 ash Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 2
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 abstract 1
- 150000003385 sodium Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid 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
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным материалам, и может быть использовано при цементировании обсадных колонн перекрывающих интервалы проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва и нормальными температурами. Облегченная тампонажная смесь содержит тампонажный портландцемент, облегчающую добавку - золу-унос, микрокремнезем конденсированный МК-85 или МК-65 и модифицированный силикат натрия «Монасил», при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Технический результат - получение облегченной тампонажной смеси с повышенной растекаемостью, формирующей в процессе твердения расширяющийся камень повышенной прочности и сцеплением с металлом в процессе твердения. 1 табл.
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным материалам, и может быть использовано при цементировании обсадных колонн, перекрывающих интервалы проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва и нормальными температурами.
Известен облегченный тампонажный цемент, на основе тампонажного портландцемента и золы ТЭЦ (мас.% 40-50) [Трусов С.Б. Легкие и облегченные цементы, М., ВНИИОЭНГ, 1990, с.62].
Недостатком известного цемента является повышенная для облегченных цементов плотность 1,60-1,65 г/см3 и седиментационная неустойчивость (водоотделение превышает 3%), также формируется камень с низкой прочностью при температурах ниже 40°С, тампонажный камень обладает усадкой.
Известен тампонажный состав, содержащий портландцемент, золу-унос, асбест, минеральную соль и воду [Патент №2013525, МПК Е21В 33/138, опубл. 30.05.1994 г. Бюл.№10].
Недостатком данного состава является повышенная плотность (1,69-1,71 г/см3) при низкой растекаемости и необходимость обязательного применения в качестве минеральной соли смеси хлорида и сульфата натрия для получения тампонажного камня с необходимыми прочностными характеристиками и невысокими значениями расширения.
Наиболее близким к предлагаемому по составу и назначению является облегченная тампонажная смесь, включающая тампонажный цемент и продукт флотации золы-уноса [авт.св. №1573141, Е21В 33/138, опубл. 23.06.90, бюл №23].
Смесь готовят путем смешивания сухих компонентов с последующим затворением водой при водосмесевом соотношении (В/С) 0,5-0,55. Недостатком известной смеси является низкая растекаемость раствора, которая находится в пределах 19-20 см, что приводит к быстрому структурированию раствора и невысоким прочностным характеристикам камня. Кроме того, тампонажный камень обладает усадкой.
Повышенная плотность в совокупности с низкой растекаемостью может вызвать поглощение тампонажного раствора в процессе цементирования и недоподъем цементного раствора до проектной отметки.
При создании изобретения решалась задача повышения качества крепления обсадных колонн в интервале проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва и нормальными температурами.
Техническим результатом изобретения является разработка облегченной тампонажной смеси с повышенной растекаемостью (при В/С=0,5-0,65), формирующей в процессе твердения при нормальных температурах расширяющийся камень повышенной прочности и сцеплением с металлом в процессе твердения.
Решение поставленной задачи достигается тем, что облегченная тампонажная смесь, включающая тампонажный портландцемент и облегчающую добавку - золу-унос ТЭЦ, в отличие от известного дополнительно содержит микрокремнезем конденсированный МК-85 или МК-65 и модифицированный силикат натрия «Монасил» при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент тампонажный | 47-49 |
| Зола-унос ТЭЦ | 45-47 |
| Микрокремнезем конденсированный МК-85 или МК-65 | 3-5 |
| Модифицированный силикат натрия «Монасил» | 1-2 |
В предлагаемом изобретении использовалась зола-унос ТЭЦ по ГОСТ 25818-91, имеющая состав, вес.%: SiO2 60,85; Al2O3 27,9; Fe2O3+FeO 5,12; K2O 0,4; Na2O 0,85; CaO 2,4; MgO 0,14; которая представляет собой серый мелкозернистый порошок. Характерными свойствами являются низкая истинная плотность (2,0-2,4
г/см3), высокая дисперсность (2000-4000 см2/г), шарообразная форма частиц, что дает возможность сочетать большую дозировку добавки с низким водоцементным отношением.
В экспериментах в качестве облегчающей добавки использован микрокремнезем конденсированный МК-85 или МК-65 Челябинского электрометаллургического завода по ТУ 5743-048-02495332-96, который представляет собой ультрадисперсный материал, состоящий из частиц сферической формы (диаметром 0,25 мкм и менее), получаемый в процессе газоочистки печей при производстве кремнийсодержащих сплавов. Основным компонентом материала является диоксид кремния аморфной модификации. Микрокремнезем в присутствии влаги вступает во взаимодействие с цементом с образованием гидросиликата кальция, отличающегося более развитой пространственной структурой. Кроме того, частицы микрокремнезема активно адсорбируют на своей поверхности продукты гидратации цемента, выполняя роль центров кристаллизации. При этом частицы микрокремнезема являются активными компонентами и заполнителями пор цемента и золы, что обеспечивает уплотнение и упрочнение контактной зоны с заполнителем. Повышение однородности и уплотнение контактной зоны обеспечивает снижение сжимаемости тампонажного раствора.
Использован модифицированный силикат натрия «Монасил» с силикатным модулем 2,94 производства ООО «Витахим» по ТУ 2145-001-75105538-2005, который представляет собой гранулированный порошок белого цвета полностью растворимый в воде. Положительным свойством монасила в составе облегченного тампонажного раствора является его способность образовывать труднорастворимые высокодисперсные частицы силиката кальция при гидратации тампонажного портландцемента. Заполняя поровое пространство между частицами вяжущего, монасил позволяет получить высокостабильную систему облегченного тампонажного раствора, сформировать расширяющийся камень с повышенными прочностными характеристиками.
В представленных экспериментах использовали портландцемент тампонажный ПЦТ 1-50 по ГОСТ 1581-96 ОАО «Сухоложскцемент», зола-унос ТЭЦ по ГОСТ 25818-91, микрокремнезем конденсированный МК-85 или МК-65 по ТУ 5743-048-02495332-96, модифицированный силикат натрия «Монасил» по ТУ 2145-001-75105538-2005.
Определение основных свойств облегченного тампонажного раствора и камня проводили при температуре 20±2°С в соответствии ГОСТ 26798.1-96 «Цементы тампонажные. Методы испытаний». Плотность облегченного тампонажного раствора определяли пикнометром, растекаемость - по конусу АзНИИ, седиментационную устойчивость определяли по водоотделению цементного раствора в цилиндре объемом 250 мл. Расширение раствора и камня определяли на приборе ПР-50 по ТУ 4318-066-00158758-2005. Предел прочности камня на изгиб - на испытательной машине МИИ-100, прочность на сжатие и сцепление с металлом - на гидравлическом прессе П-10.
Облегченную тампонажную смесь готовили следующим образом. Сухую смесь портландцемента тампонажного, золы-унос ТЭЦ, микрокремнезема конденсированного МК-85 или МК-65 и модифицированного силиката натрия «Монасила» в заданных соотношениях тщательно перемешивали и затворяли отмеренным количеством жидкости затворения (при В/С=0,5-0,65) в смесителе лабораторном СЛ-1. После этого замерялись параметры раствора и свойства сформированного камня.
Раствор прототипа также приготовлен в лабораторных условиях и замерены его параметры.
Пример. Для приготовления 1 кг облегченной тампонажной смеси (таблица, состав 3) необходимо приготовить сухую смесь из 490 г тампонажного портландцемента, 450 г золы-уноса, 50 г микрокремнезема и 10 г монасила. Состав перемешивают три минуты (при В/С=0,65) и определяют плотность, растекаемость, водоотделение. Раствор заливают в прибор ПР-50 и в формы для определения прочности камня на изгиб, сжатие и сцепление. Образцы до времени испытания выдерживают в термостате при температуре 20±2°С.
Приготовленный состав имеет плотность 1,56 г/см3, растекаемость 270 мм, водоотделение 1,4 мл, расширение +0,24 мм. Прочность на изгиб 1,0 МПа, прочность на сжатие 1,8 МПа, прочность сцепления 0,2 МПа.
Примеры приготовления и испытания остальных составов, приведенных в таблице, аналогичны вышеописанному.
Для выявления отличительных признаков и положительного эффекта изменяли массовые соотношения ингредиентов.
Как видно из таблицы, заявляемая облегченная тампонажная смесь (при В/С=0,5-0,65) с оптимальным соотношением компонентов обладает лучшими свойствами, чем прототип, а именно характеризуется повышенной растекаемостью, незначительным водоотделением и седиментационной устойчивостью раствора. Раствор прототипа седиментационно неустойчивый, обладает низкой растекаемостью и характеризуется повышенным водоотделением (10,1 мл). Сформированный цементный камень имеет прочностные характеристики выше, чем у прототипа и обладает расширением.
Увеличение концентрации монасила в смеси до 3% (таблица, состав 5) приводит к загустеванию раствора (показатель растекаемости 175 мм), увеличивает сроки схватывания и не оказывает существенного влияния на прочностные характеристики и расширение тампонажного камня. Минимальное количество монасила (состав 6) не позволяет приготовить седиментационно устойчивый раствор (водоотделение 4,2).
Таким образом, из тампонажного портландцемента, золы-уноса ТЭЦ, микрокремнезема конденсированного МК-85 или МК-65 и модифицированного силиката натрия «Монасил» могут быть приготовлены облегченные тампонажные смеси с приемлемыми технологическими характеристиками, которые могут применяться для цементирования обсадных колонн перекрывающих интервалы проницаемых пластов и пластов с низкими градиентами гидроразрыва и нормальными температурами.
Claims (1)
- Облегченная тампонажная смесь, включающая тампонажный портландцемент и облегчающую добавку - золу-унос ТЭЦ, отличающаяся тем, что дополнительно содержит микрокремнезем конденсированный МК-85 или МК-65 и модифицированный силикат натрия «Монасил» при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент тампонажный 47-49 Зола-унос ТЭЦ 45-47 Микрокремнезем конденсированный МК-85 или МК-65 3-5 Модифицированный силикат натрия «Монасил» 1-2
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008103465/03A RU2369720C1 (ru) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Облегченная тампонажная смесь |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008103465/03A RU2369720C1 (ru) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Облегченная тампонажная смесь |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2369720C1 true RU2369720C1 (ru) | 2009-10-10 |
Family
ID=41260947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008103465/03A RU2369720C1 (ru) | 2008-01-30 | 2008-01-30 | Облегченная тампонажная смесь |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2369720C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2642897C1 (ru) * | 2016-10-27 | 2018-01-29 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Облегченная тампонажная смесь |
| US10589238B2 (en) | 2016-03-14 | 2020-03-17 | Schlumberger Technology Corporation | Mixing system for cement and fluids |
-
2008
- 2008-01-30 RU RU2008103465/03A patent/RU2369720C1/ru active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10589238B2 (en) | 2016-03-14 | 2020-03-17 | Schlumberger Technology Corporation | Mixing system for cement and fluids |
| RU2642897C1 (ru) * | 2016-10-27 | 2018-01-29 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Облегченная тампонажная смесь |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | Alkali-activated, cementless, controlled low-strength materials (CLSM) utilizing industrial by-products | |
| Wongkeo et al. | Compressive strength and chloride resistance of self-compacting concrete containing high level fly ash and silica fume | |
| Itim et al. | Compressive strength and shrinkage of mortar containing various amounts of mineral additions | |
| Li et al. | Properties of concrete incorporating fly ash and ground granulated blast-furnace slag | |
| Poon et al. | A study on high strength concrete prepared with large volumes of low calcium fly ash | |
| Ikotun et al. | Strength and durability effect of modified zeolite additive on concrete properties | |
| Wang et al. | Effect of silica fume and nano-silica on hydration behavior and mechanism of high sulfate resistance Portland cement | |
| KR101305546B1 (ko) | 경소백운석의 수화특성을 활용한 이산화탄소 저감형 포틀랜드 시멘트의 제조방법 | |
| RU2329987C1 (ru) | Сырьевая смесь для приготовления кислотостойкого золошлакового бетона | |
| RU2338723C2 (ru) | Сырьевая смесь для приготовления ячеистого бетона | |
| EP3841075A1 (en) | High strength class c fly ash cementitious compositions with controllable setting | |
| RU2470979C1 (ru) | Облегченная тампонажная смесь | |
| Sun et al. | Influence of carbonation on chloride binding of mortars made with simulated marine sand | |
| Özodabaş et al. | Improvement of the performance of alkali activated blast furnace slag mortars with very finely ground pumice | |
| Santamaria et al. | Ladle furnace slag as cement replacement in mortar mixes | |
| Zhao et al. | Effect of rice husk ash on properties of slag based geopolymer pastes | |
| Gu et al. | Research on the preparation and properties of GBFS-based mud solidification materials | |
| RU2369720C1 (ru) | Облегченная тампонажная смесь | |
| RU2705114C1 (ru) | Высокопрочный бетон | |
| ITMI20012480A1 (it) | Calcestruzzi ad alte prestazioni non contenenti materiali di aggiuntaad attivita' idraulica latente | |
| RU2399643C1 (ru) | Цементная тампонажная облегченная смесь | |
| RU2642897C1 (ru) | Облегченная тампонажная смесь | |
| RU2322471C1 (ru) | Тампонажный раствор | |
| Youssef et al. | Pozzolanic activity assessment of some mineral additives used in roller compacted concrete for dam construction | |
| JP3690945B2 (ja) | セメント混和材及びセメント組成物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20180716 |