RU2827348C1 - Lightweight cement-grouting non-shrinking mortar - Google Patents
Lightweight cement-grouting non-shrinking mortar Download PDFInfo
- Publication number
- RU2827348C1 RU2827348C1 RU2024109063A RU2024109063A RU2827348C1 RU 2827348 C1 RU2827348 C1 RU 2827348C1 RU 2024109063 A RU2024109063 A RU 2024109063A RU 2024109063 A RU2024109063 A RU 2024109063A RU 2827348 C1 RU2827348 C1 RU 2827348C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- grouting
- microspheres
- brand
- specified
- Prior art date
Links
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 24
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 22
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 5
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940029985 mineral supplement Drugs 0.000 claims description 2
- 235000020786 mineral supplement Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 abstract description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 12
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003518 caustics Substances 0.000 abstract description 3
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 abstract description 3
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 abstract description 3
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 3
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 3
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- -1 energy Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000001982 Physalis edulis Nutrition 0.000 description 1
- 244000064622 Physalis edulis Species 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 101150115335 TPH2 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 239000010458 rotten stone Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к тампонажным растворам, предназначенным для цементирования интервалов скважин, обусловленных наличием слабосцементированных горных пород с аномально низким пластовым давлением, низким градиентом гидроразрыва (не менее 0,0130 МПа/м) и умеренными пластовыми температурами (75-90°С).The invention relates to the oil and gas industry, in particular to cementing solutions intended for cementing well intervals caused by the presence of weakly cemented rocks with abnormally low formation pressure, low hydraulic fracturing gradient (not less than 0.0130 MPa/m) and moderate formation temperatures (75-90°C).
Известна облегченная тампонажная смесь, относящаяся к креплению нефтяных и газовых скважин с аномально низким пластовым давлением - АНПД, содержащая, мас. %: портландцемент тампонажный 51,50-64,54, микрокремнезем конденсированный МК-85 21,52-34,34, хлорид кальция 10,30-10,33, суперпластификатор полипласт СП-1 2,57-2,58, натросол 250 EXR 1,03-1,29 [RU 2470979 С1, МПК С09К 8/473, опубл. 27.12.2012].A lightweight cementing mixture is known for lining oil and gas wells with abnormally low formation pressure (ALRP), containing, in wt. %: cementing portland cement 51.50-64.54, condensed microsilica MK-85 21.52-34.34, calcium chloride 10.30-10.33, superplasticizer polyplast SP-1 2.57-2.58, natrosol 250 EXR 1.03-1.29 [RU 2470979 C1, IPC C09K 8/473, published 27.12.2012].
Недостатком известного изобретения являются низкие реологические характеристики (высокая растекаемость раствора), что впоследствии приводит к уменьшению объемного показателя (усадка) получаемого камня.The disadvantage of the known invention is low rheological characteristics (high spreadability of the solution), which subsequently leads to a decrease in the volumetric indicator (shrinkage) of the resulting stone.
Известен облегченный тампонажный раствор, используемый при цементировании нефтяных и газовых скважин, осложненных наличием пластов с аномально низкими пластовыми давлениями (АНПД), мас. %: клинкер - 50; гипс - 2,5, трепел - 35; запечная пыль с электрофильтров - 12,5; ПОХА - 1,3-1,5% сверх 100%, при водоцементном отношении - 1,3 [RU 2230883 С2, МПК Е21В 33/138, опубл. 20.06.2004].A lightweight cement slurry is known, used for cementing oil and gas wells complicated by the presence of formations with abnormally low formation pressures (ALRP), wt. %: clinker - 50; gypsum - 2.5, tripoli - 35; furnace dust from electrostatic precipitators - 12.5; POHA - 1.3-1.5% over 100%, with a water-cement ratio of 1.3 [RU 2230883 C2, IPC E21B 33/138, published 20.06.2004].
Недостатком известного изобретения является отсутствие возможности достижения плотности раствора ниже 1300 кг/м3, без значительного ухудшения показателей раствора и камня.The disadvantage of the known invention is the inability to achieve a solution density below 1300 kg/ m3 without a significant deterioration in the properties of the solution and stone.
Известна цементная тампонажная облегченная смесь, используемая для приготовления тампонажных растворов при цементировании нефтяных и газовых скважин и может быть использована в нефтедобывающей, газодобывающей промышленности, строительстве и других областях деятельности, мас. %: портландцемент тампонажный 65,9-69,5; водорастворимый полимер 0,1-0,5; комплексная минеральная добавка - КМД-СО следующего химического состава, мас. %: SiO2 55,0-70,0; Al2O3 16,0-25,0; Fe2O3 1,0-4,0; СаО 10,0-20,0; MgO 0,1-3,5; Na2O 0,1-1,4; К2O 0,2-3,5; TiO2 0,6-1,5 с размером частиц не более 500 мкм - остальное [RU 2399643 С1, МПК С09К 8/467, опубл. 20.09.2010].A lightweight cement plugging mixture is known, used for the preparation of plugging slurries for cementing oil and gas wells and can be used in the oil and gas producing industries, construction and other areas of activity, wt. %: plugging Portland cement 65.9-69.5; water-soluble polymer 0.1-0.5; complex mineral additive - KMD-SO of the following chemical composition, wt. %: SiO 2 55.0-70.0; Al 2 O 3 16.0-25.0; Fe 2 O 3 1.0-4.0; CaO 10.0-20.0; MgO 0.1-3.5; Na 2 O 0.1-1.4; K 2 O 0.2-3.5; TiO2 0.6-1.5 with a particle size of no more than 500 µm - the rest [RU 2399643 C1, IPC C09K 8/467, published 20.09.2010].
Недостатками известного изобретения являются длительный период гидратации раствора и недостаточная прочность камня.The disadvantages of the known invention are the long period of hydration of the solution and insufficient strength of the stone.
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении качества цементирования интервалов скважин, обусловленных наличием слабосцементированных горных пород с аномально низким пластовым давлением, низким градиентом гидроразрыва (не менее 0,0130 МПа/м) и умеренными пластовыми температурами (75-90°С).The technical problem that the proposed invention is aimed at solving is to improve the quality of cementing well intervals caused by the presence of weakly cemented rocks with abnormally low formation pressure, low hydraulic fracturing gradient (not less than 0.0130 MPa/m) and moderate formation temperatures (75-90°C).
Техническим результатом является разработка облегченного цементно-тампонажного безусадочного раствора с плотностью 1300±50 кг/м3, характеризующегося высокой седиментационной устойчивостью, безусадочностью и расширяющейся способностью камня, обеспечивающего повышение качества крепления скважин.The technical result is the development of a lightweight cement-grouting non-shrinkage solution with a density of 1300±50 kg/ m3 , characterized by high sedimentation resistance, non-shrinkage and expanding ability of the stone, ensuring an increase in the quality of well lining.
Указанный технический результат достигается тем, что облегченный цементно-тампонажный безусадочный раствор содержит портландцемент тампонажный типа ПЦТ-I-G-CC-l, микроцемент, безусадочную добавку, в качестве которой используют порошок магнезитовый каустический ПМК-83, облегчающие добавки, в качестве которых используют алюмосиликатные микросферы марки Гранулайт-2500 минералогического состава, мас. %: стекло 12-15, муллит 50-53, кварц 32-38, и стеклянные микросферы марки Granulight GS, микрокремнезем конденсированный марки МК-85 или комплексную минеральную добавку КМД-Н следующего химического состава, мас. %: SiO2 50,0-65,0, СаО 1,0-4,0, MgO 0,3-2,0, Na2O не более 4,0, SO3 не более 1,0, пластификатор марки EasyFLOW AF, представляющий собой продукт поликонденсации ацетона с формальдегидом, замедлитель - нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФ, жидкость затворения, в качестве которой используют техническую воду, при следующем соотношении указанных компонентов, мас. %:The specified technical result is achieved by the fact that the lightweight cement-grouting non-shrinkage mortar contains portland cement type PTsT-IG-CC-l, microcement, a non-shrinkage additive, which is magnesite caustic powder PMK-83, lightweight additives, which are aluminosilicate microspheres of the Granulight-2500 brand with a mineralogical composition, wt. %: glass 12-15, mullite 50-53, quartz 32-38, and glass microspheres of the Granulight GS brand, condensed microsilica of the MK-85 brand or a complex mineral additive KMD-N of the following chemical composition, wt. %: SiO 2 50.0-65.0, CaO 1.0-4.0, MgO 0.3-2.0, Na 2 O no more than 4.0, SO 3 no more than 1.0, EasyFLOW AF plasticizer, which is a product of polycondensation of acetone with formaldehyde, retarder - nitrilotrimethylphosphonic acid NTP, mixing liquid, which is technical water, with the following ratio of the specified components, wt. %:
Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет количественного и качественного сочетания компонентов в заявляемом облегченном цементно-тампонажном безусадочном растворе и с совокупностью необходимых физико-химических процессов, происходящих при формировании камня.The achievement of the specified technical result is ensured by the quantitative and qualitative combination of components in the claimed lightweight cement-grouting shrinkage-free solution and with a set of necessary physical and chemical processes occurring during the formation of the stone.
Наличие микронизированного цемента (микроцемент) инициирует (ускоряет) процесс гидратации раствора.The presence of micronized cement (microcement) initiates (accelerates) the process of hydration of the solution.
Функциональным назначением порошка магнезитового каустического в составе заявляемого раствора является обеспечение безусадочности камня.The functional purpose of the caustic magnesite powder in the composition of the claimed solution is to ensure the shrinkage resistance of the stone.
Стеклянные и алюмосиликатные микросферы, а также зола КМД-Н в заявляемом растворе выполняют функцию снижения плотности.Glass and aluminosilicate microspheres, as well as KMD-N ash in the claimed solution perform the function of reducing density.
Аморфный микрокремнезем в составе заявляемого раствора обеспечивает стабилизацию параметров раствора.Amorphous microsilica in the composition of the claimed solution ensures stabilization of the solution parameters.
Наличие пластификатора и замедлителя в составе заявляемого раствора выполняют функции увеличения текучести и сроков схватывания раствора.The presence of a plasticizer and a retarder in the composition of the claimed solution performs the functions of increasing the fluidity and setting time of the solution.
Заявляемое количественное соотношение компонентов позволяет получить облегченный тампонажный раствор обладающий высокой седиментационной устойчивостью и расширяющейся способностью камня. Вследствие чего заявляемое изобретение потенциально позволяет решить техническую проблему в повышении качества цементирования интервалов скважин, обусловленных наличием слабосцементированных горных пород с аномально низким пластовым давлением, низким градиентом гидроразрыва (не менее 0,0130 МПа/м) и умеренными пластовыми температурами (75-90°С).The claimed quantitative ratio of components allows to obtain a lightweight cement slurry with high sedimentation resistance and expanding capacity of the stone. As a result, the claimed invention potentially allows to solve the technical problem of improving the quality of cementing well intervals caused by the presence of weakly cemented rocks with abnormally low reservoir pressure, low hydraulic fracturing gradient (not less than 0.0130 MPa/m) and moderate reservoir temperatures (75-90°C).
Приготовление предлагаемого облегченного цементно-тампонажного безусадочного раствора осуществляют с использованием следующих компонентов:The proposed lightweight cement-cement mortar is prepared using the following components:
- микронизированный цемент (микроцемент) по ТУ 5739-021-80338612-2014, который предназначен для строительства скважин, упрочнения массивов грунтов, железобетонных и каменных конструкций. К микроцементам относятся продукты с размером частиц менее 20 микрон и с удельной поверхностью свыше 650 м2/кг.Микроцемент изготавливается путем тонкого измельчения и классификации тампонажного цемента ПЦТ-I-G-CC-l ГОСТ 1581-2019 (портландцемент тампонажный (ПЦТ), бездобавочный, с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44 (I-G), высокой сульфатостойкости) или портландцемента типа ЦЕМ I 42,5 Н (портландцемент типа ЦЕМ I, класса прочности 42,5, нормальнотвердеющий) ГОСТ 31108-2020 с добавлением сульфатостойких добавок;- micronized cement (microcement) according to TU 5739-021-80338612-2014, which is intended for the construction of wells, strengthening of soil massifs, reinforced concrete and stone structures. Microcements include products with a particle size of less than 20 microns and a specific surface area of over 650 m2 /kg. Microcement is produced by fine grinding and classification of oil well cement PTsT-IG-CC-l GOST 1581-2019 (oil well portland cement (PTsT), additive-free, with standardized requirements for a water-cement ratio of 0.44 (IG), high sulfate resistance) or portland cement type CEM I 42.5 H (portland cement type CEM I, strength class 42.5, normal-hardening) GOST 31108-2020 with the addition of sulfate-resistant additives;
- порошок магнезитовый каустический марки ПМК-83 по ГОСТ 1216-87, предназначен для химической, энергетической, стекольной и других отраслей промышленности. Представляет собой высокоактивную модификацию оксида магния; Порошок по физико-химическим показателям и зерновому составу должен соответствовать следующим нормам: массовая доля (на абсолютно сухое вещество), % MgO, не менее 83; СаО, не более 2,5; SiO2, не более 2,5; изменение массы при прокаливании, не более 8%; массовая доля влаги, 1,3%;- caustic magnesite powder grade PMK-83 according to GOST 1216-87, intended for chemical, energy, glass and other industries. It is a highly active modification of magnesium oxide; The powder must meet the following standards in terms of physicochemical parameters and grain composition: mass fraction (on absolutely dry matter), % MgO, not less than 83; CaO, not more than 2.5; SiO 2 , not more than 2.5; change in mass on ignition, not more than 8%; mass fraction of moisture, 1.3%;
- микросферы марки Гранулайт-2500 по ТУ 5712-010-80338612-2008, производитель ООО «Гранула», представляют собой полые микросферы мелкодисперсный порошок, состоящий из полых частиц сферической формы следующего минералогического состава: стекло - 12-15%, муллит - 50-53%, кварц - 32-38%. Цвет -белый с легким сероватым или кремовым оттенком, светло-серый, серый, темно-серый. Твердость по шкале Мооса - 6. Кажущаяся плотность - 0,65-0,85 г/см3. Размер частиц не более 350 мкм. Предназначены для изготовления тампонажных цементных смесей, буровых растворов, огнеупорных, звуко- и теплоизоляционных материалов, в качестве легких заполнителей (облегчающей добавки для получения систем с низкой плотностью) в бетоны, сухие строительные смеси, цементные смеси. Микросферы образуются при сжигании каменного угля, выделяемые сепарацией методом флотации и последующей технологической обработкой;- Granulait-2500 brand microspheres according to TU 5712-010-80338612-2008, manufactured by Granula LLC, are hollow microspheres, finely dispersed powder, consisting of hollow spherical particles of the following mineralogical composition: glass - 12-15%, mullite - 50-53%, quartz - 32-38%. Color - white with a slight grayish or cream shade, light gray, gray, dark gray. Hardness on the Mohs scale is 6. Apparent density is 0.65-0.85 g / cm 3 . Particle size is no more than 350 microns. They are intended for the production of cement slurries, drilling muds, refractory, sound and heat insulation materials, as lightweight fillers (lightening additives for obtaining low-density systems) in concrete, dry building mixes, cement mixes. Microspheres are formed during the combustion of coal, separated by flotation and subsequent technological processing;
- стеклянные микросферы Granulight GS по ТУ 5759-039-80338612-2015, производитель ООО «Гранула», характерными свойствами являются низкая истинная плотность 0,35-0,39 г/см3. Основу продукта производитель не раскрывает. Указанный компонент выбран и применен в составе предлагаемого тампонажного раствора в качестве облегчающей добавки основываясь на ранее полученных результатах лабораторных испытаний при приготовлении составов тампонажных растворов [RU 2802474 С1, опубл. 29.08.2023];- Granulight GS glass microspheres according to TU 5759-039-80338612-2015, manufactured by Granula LLC, the characteristic properties are low true density of 0.35-0.39 g/ cm3 . The manufacturer does not disclose the basis of the product. The specified component was selected and used in the composition of the proposed cement slurry as a lightweight additive based on previously obtained results of laboratory tests in the preparation of cement slurry compositions [RU 2802474 C1, published 08/29/2023];
- комплексная минеральная добавка марки КМД-Н по ТУ 5712-011-80338612-2008, производитель ООО «Гранула», предназначена для изготовления тампонажных цементных смесей, буровых растворов, применяют в качестве легких заполнителей в бетоны, сухие строительные и цементные смеси. Комплексная минеральная добавка КМД-Н следующего химического состава, мас. %: SiO2 50,0-65,0; СаО 1,0-4,0; MgO 0,3-2,0; Na2O не более 4,0; SO3 не более 1,0. Кажущаяся плотность 1,6-1,8 г/см3. Массовая доля влаги не более 2%, потеря массы при прокаливании не более 3,0%;- complex mineral additive of KMD-N brand according to TU 5712-011-80338612-2008, manufactured by Granula LLC, is intended for production of cement slurry mixtures, drilling muds, and is used as lightweight fillers in concrete, dry construction and cement mixtures. Complex mineral additive KMD-N has the following chemical composition, wt. %: SiO 2 50.0-65.0; CaO 1.0-4.0; MgO 0.3-2.0; Na 2 O no more than 4.0; SO 3 no more than 1.0. Apparent density 1.6-1.8 g/cm 3 . Moisture content no more than 2%, loss on ignition no more than 3.0%;
- аморфный микрокремнезем конденсированный марки МК-85 по ТУ 14-142-023-00186476-2020 - предназначен для применения в качестве высокоактивной минеральной добавки к бетону и цементу, поставляется в неуплотненной форме. Микрокремнезем конденсированный представляет собой ультрадисперсный материал, состоящий из частиц сферической формы, получаемый в процессе очистки газов, поступающих от печей при производстве кремнийсодержащих сплавов. Основным компонентом материала является диоксид кремния аморфной модификации. Микрокремнезем конденсированный неуплотненный получается путем отбора материала с рукавных фильтров систем газоочистки печей, выплавляющих кремнийсодержащие сплавы. Внешний вид -ультрадисперсный порошок серого цвета;- amorphous condensed microsilica grade MK-85 according to TU 14-142-023-00186476-2020 - intended for use as a highly active mineral additive to concrete and cement, supplied in uncompacted form. Condensed microsilica is an ultrafine material consisting of spherical particles obtained in the process of cleaning gases coming from furnaces in the production of silicon-containing alloys. The main component of the material is amorphous silicon dioxide. Uncompacted condensed microsilica is obtained by selecting material from bag filters of gas cleaning systems of furnaces smelting silicon-containing alloys. Appearance - ultrafine gray powder;
- пластификатор марки EasyFLOW AF по ТУ 2458-027-33217677-2017 представляет собой продукт поликонденсации ацетона с формальдегидом, предназначен для снижения вязкости и улучшения прокачиваемости тампонажных растворов, а также для снижения гидродинамических давлений при цементировании обсадных колонн. Представляет собой темно-красный порошок с массовой долей влаги не более 10%;- EasyFLOW AF plasticizer according to TU 2458-027-33217677-2017 is a product of polycondensation of acetone with formaldehyde, designed to reduce viscosity and improve pumpability of cement slurries, as well as to reduce hydrodynamic pressures during cementing of casing columns. It is a dark red powder with a moisture content of no more than 10%;
- нитрилотриметилфосфоновая кислота НТФ химической формулы C3H12NO9P3, представляет собой кристаллический сыпучий порошок по ГОСТ 6318-77, предназначением в предлагаемом техническом решении является замедление процесса гидратации раствора в начальном периоде.- nitrilotrimethylphosphonic acid NTPh with the chemical formula C 3 H 12 NO 9 P 3 is a crystalline bulk powder according to GOST 6318-77, the purpose of the proposed technical solution is to slow down the hydration process of the solution in the initial period.
Технологические свойства раствора и камня определялись в соответствии с ГОСТ 34532-2019 «Цементы тампонажные. Методы испытаний».The technological properties of the solution and stone were determined in accordance with GOST 34532-2019 "Cement cements. Test methods".
Облегченный цементно-тампонажный безусадочный раствор в лабораторных условиях готовили следующим образом.A lightweight shrinkage-free cement-grouting mortar was prepared in laboratory conditions as follows.
Вначале в заданных соотношениях смешивают сухие компоненты, полученный материал тщательно перемешивают вручную для гомогенизации. Затем производят затворение материала технической водой в смесителе лабораторном СЛ-1 согласно ГОСТ 34532-2019 и определяют технологические свойства полученного раствора и сформированного камня.First, dry components are mixed in specified proportions, the resulting material is thoroughly mixed manually for homogenization. Then the material is mixed with technical water in a laboratory mixer SL-1 according to GOST 34532-2019 and the technological properties of the resulting solution and the formed stone are determined.
Пример. Для приготовления предлагаемого раствора (таблица, состав 1) необходимо: 35,747 мас. % портландцемента тампонажного марки ПЦТ-1-G-CC-l; 0,606 мас. % микроцемента; 7,271 мас. % порошка магнезитового каустического марки ПМК-83; 6,059 мас. % алюмосиликатных микросфер марки Гранулайт-2500; 4,847 мас. % стеклянных микросфер марки Granulight GS; 5,877 мас. % микрокремнезема конденсированного МК-85; 0,182 мас. % пластификатора марки EasyFLOWAF; 0,030 мас. % замедлитель марки НТФ, взвешенные сухие компоненты перемешивают до получения гомогенной смеси. Далее из полученной тампонажной смеси приготавливают тампонажный раствор путем затворения смеси 39,381 мас. % технической водой. Затворение производят на лабораторном смесителе СЛ-1. После перемешивания в течение трех минут определяют плотность (кг/м3) и растекаемость (мм). Далее приготовленный раствор заливают в цилиндры для определения водоотделения (мл) и в ячейку консистометра для определения время загустевания (мин) при температуре 89°С и давлении 0,1 МПа. Оставшуюся часть раствора заливают в формы-кубики (50×50×50) для определения предела прочности камня (МПа) при сжатии и форму расширения ПР-50 хранят в течении 24 часов при температуре 89°С и давлении 0,1 МПа.Example. To prepare the proposed solution (table, composition 1), the following is required: 35.747 wt. % of plugging Portland cement grade PTsT-1-G-CC-l; 0.606 wt. % of microcement; 7.271 wt. % of caustic magnesite powder grade PMK-83; 6.059 wt. % of aluminosilicate microspheres grade Granulight-2500; 4.847 wt. % of glass microspheres grade Granulight GS; 5.877 wt. % of condensed microsilica MK-85; 0.182 wt. % of plasticizer grade EasyFLOWAF; 0.030 wt. % of retarder grade NTF. The weighed dry components are mixed until a homogeneous mixture is obtained. Next, the cement slurry is prepared from the obtained cement mixture by mixing the mixture with 39.381 wt. % technical water. Mixing is performed on a laboratory mixer SL-1. After mixing for three minutes, the density (kg/ m3 ) and spreadability (mm) are determined. Next, the prepared solution is poured into cylinders to determine water separation (ml) and into a consistometer cell to determine the thickening time (min) at a temperature of 89°C and a pressure of 0.1 MPa. The remaining part of the solution is poured into cube molds (50×50×50) to determine the ultimate strength of the stone (MPa) under compression and the PR-50 expansion mold is stored for 24 hours at a temperature of 89°C and a pressure of 0.1 MPa.
Приготовленный раствор обладает следующими параметрами: плотность 1,30 г/см3, растекаемость 231 мм, водоотделение 0,0%, время загустевания до 30 Вс составляет 201 мин, предел прочности камня при сжатии 14,6 МПа, расширение камня составило 0,3%.The prepared solution has the following parameters: density 1.30 g/ cm3 , spreadability 231 mm, water separation 0.0%, thickening time to 30 Vs is 201 min, the compressive strength of the stone is 14.6 MPa, the expansion of the stone was 0.3%.
Примеры приготовления и испытания остальных составов, приведенных в таблице, аналогичны вышеописанному.Examples of preparation and testing of the remaining compositions given in the table are similar to those described above.
Как видно из представленной таблицы (составы 1-15), заявляемый облегченный цементно-тампонажный безусадочный раствор, включающий портландцемент тампонажный марки ПЦТ-1-G-CC-1, микроцемент, порошок магнезитовый каустический марки ПМК-83, алюмосиликатные микросферы марки Гранулайт-2500, стеклянные микросферы марки Granulight GS, микрокремнезем конденсированный марки МК-85 или комплексная минеральная добавка КМД-Н, пластификатор марки EasyFLOW AF, замедлитель НТФ, в качестве жидкости затворения используют техническую воду, при указанном соотношении компонентов превосходит известные аналоги, а именно характеризуется способностью к расширению и оптимальными прочностными значениями.As can be seen from the presented table (compositions 1-15), the claimed lightweight cement-grouting shrinkage-free mortar, including portland cement grouting grade PTsT-1-G-CC-1, microcement, magnesite caustic powder grade PMK-83, aluminosilicate microspheres grade Granulight-2500, glass microspheres grade Granulight GS, condensed microsilica grade MK-85 or complex mineral additive KMD-N, plasticizer grade EasyFLOW AF, retarder NTF, technical water is used as the mixing liquid, at the specified ratio of components surpasses known analogues, namely, it is characterized by the ability to expand and optimal strength values.
Для выявления отличительных признаков и заявляемого технического результата изменяли массовые соотношения компонентов (таблица, составы 16-19). В случае запредельных соотношений компонентов предлагаемого раствора приготавливаемые растворы характеризуются способностью к усадке камня 0,3% по причине седиментационной не устойчивости раствора (более 0,5%, таблица, состав 18).To identify the distinctive features and the claimed technical result, the mass ratios of the components were changed (table, compositions 16-19). In the case of extreme ratios of the components of the proposed solution, the prepared solutions are characterized by the ability to shrink the stone by 0.3% due to the sedimentation instability of the solution (more than 0.5%, table, composition 18).
Таким образом, с учетом показателей раствора/камня, заявляемый облегченный цементно-тампонажный безусадочный раствор обеспечивает повышение качества цементирования интервалов скважин, обусловленных наличием слабосцементированных горных пород с аномально низким пластовым давлением, низким градиентом гидроразрыва (не менее 0,0130 МПа/м) и умеренными пластовыми температурами (75-90°С).Thus, taking into account the mortar/stone parameters, the claimed lightweight cement-and-grouting non-shrink mortar ensures an increase in the quality of cementing well intervals caused by the presence of weakly cemented rocks with abnormally low formation pressure, low hydraulic fracturing gradient (not less than 0.0130 MPa/m) and moderate formation temperatures (75-90°C).
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2827348C1 true RU2827348C1 (en) | 2024-09-24 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4305758A (en) * | 1979-06-11 | 1981-12-15 | Standard Oil Company (Indiana) | Low density cement slurry and its use |
| RU2230883C2 (en) * | 2002-04-10 | 2004-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь" | Lightly-made cementing solution |
| RU2399643C1 (en) * | 2009-10-28 | 2010-09-20 | Закрытое акционерное общество "Гранула" | Cement grouting light-weight mixture |
| RU2470979C1 (en) * | 2011-07-21 | 2012-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Light-weight grouting mixture |
| RU2761396C1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-12-08 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Grouting composition |
| RU2807721C1 (en) * | 2023-02-09 | 2023-11-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" | Cementing mixture |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4305758A (en) * | 1979-06-11 | 1981-12-15 | Standard Oil Company (Indiana) | Low density cement slurry and its use |
| RU2230883C2 (en) * | 2002-04-10 | 2004-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь" | Lightly-made cementing solution |
| RU2399643C1 (en) * | 2009-10-28 | 2010-09-20 | Закрытое акционерное общество "Гранула" | Cement grouting light-weight mixture |
| RU2470979C1 (en) * | 2011-07-21 | 2012-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Light-weight grouting mixture |
| RU2761396C1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-12-08 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Grouting composition |
| RU2807721C1 (en) * | 2023-02-09 | 2023-11-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" | Cementing mixture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2078741C1 (en) | Method of preparing hydraulic cement composition | |
| US4797159A (en) | Expandable cement composition | |
| EP2885255B1 (en) | Geopolymer cement compositions and methods of use | |
| AU2018364382B2 (en) | Enhancing calcined clay use with inorganic binders | |
| CN109455992A (en) | A kind of machine-made sand concrete and preparation method thereof | |
| JP5165873B2 (en) | Reinforcement joint filling method using filler for reinforcing steel joints | |
| US10793764B2 (en) | Low density cementitious compositions for use at low and high temperatures | |
| CN113248209B (en) | A kind of low alkaline cement clay grouting material and preparation method thereof | |
| CN109020456A (en) | A kind of Machine-made Sand dry-mixed mortar and preparation method thereof | |
| TWI701228B (en) | Concrete composition and method for producing the same | |
| CN108083679B (en) | Concrete glue reducing agent and preparation method thereof | |
| RU2827348C1 (en) | Lightweight cement-grouting non-shrinking mortar | |
| CN112592088A (en) | Concrete micro-expansion reinforcing agent and preparation method thereof, concrete and application thereof | |
| JP5160762B2 (en) | Cement mortar composition for grout | |
| CN115504754B (en) | Steel pipe concrete based on solid waste expansion and preparation method thereof | |
| Matahula et al. | Effects of limestone and coal bottom ash on setting time of blended portland cement (ternary cement) | |
| RU2399643C1 (en) | Cement grouting light-weight mixture | |
| RU2802474C1 (en) | Gypsum cement grouting solution | |
| RU2729763C1 (en) | Heavy diopside concrete with high strength | |
| Sha et al. | Experimental study on sulfoaluminate cement-based grout | |
| RU2807721C1 (en) | Cementing mixture | |
| JP2004210551A (en) | Expansive clinker mineral and expansive composition containing the same | |
| JP5110774B2 (en) | High fluidity admixture | |
| RU2781004C1 (en) | Grouting mixture | |
| MOODI et al. | A comparative study on the effect of fineness of low-grade calcined clays on engineering properties of binary and ternary blended concretes |