RU2652715C1

RU2652715C1 - Composition of plugging action

Info

Publication number: RU2652715C1
Application number: RU2017114451A
Authority: RU
Inventors: Лариса Борисовна Сватовская; Анастасия Максимовна Сычева; Алексей Сергеевич Брыков; Сергей Владимирович Мякин; Максим Максимович Сычев; Шавкат Шамильевич Исхаков; Алексей Петрович Мохнаткин; Махмуд Абу-Хасан; Екатерина Владимировна Русанова
Priority date: 2017-04-25
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2018-04-28

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to the oil and gas production industry, namely to expanding oil wells, and can be used for cementing inter-column space in oil and gas wells, and also to the construction sphere for fastening elements of building structures, anchor bolts, decor elements. Composition of the plugging action contains Portland cement and quartz sand with a grain size of not more than 2.5 mm. Quartz sand with chalcedony is pretreated with a stream of accelerated electrons with an absorbed dose of 600 kGy. Composition has the following component ratio, mass%: Portland cement 36–40, quartz sand 60–64.

EFFECT: technical result of the invention is an increase in linear expansion, tensile strength in bending.

1 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к расширяющимся тампонажным материалам, и может быть использовано при цементировании межколонного пространства в нефтяных и газовых скважинах, а также к строительной сфере для крепления элементов строительных конструкций, анкерных болтов, элементов декора.The invention relates to the oil and gas industry, namely to expanding grouting materials, and can be used for cementing annular space in oil and gas wells, as well as to the construction industry for fastening structural elements, anchor bolts, decor elements.

Известен тампонажный состав, который включает тампонажный портландцемент, расширяющуюся добавку (сульфоалюминатно-известковый спек), поверхностно-активное вещество (абиетат натрия) и термообработанную глину, при следующем соотношении компонентов, мас. %: тампонажный портландцемент 49-74,9, сульфоалюминатно-известковый спек 5-20; абиетат натрия 0,1-1,0 (RU №2204694, Е21В 33/138, опубл. 20.05.2003).A well-known grouting composition, which includes grouting Portland cement, an expanding additive (sulfoaluminate-calcite cake), a surfactant (sodium abietate) and heat-treated clay, in the following ratio of components, wt. %: grouting Portland cement 49-74.9, sulfoaluminate-calcareous cake 5-20; sodium abietat 0.1-1.0 (RU No. 2204694, ЕВВ 33/138, publ. 05.20.2003).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав тампонирующего действия, содержащий, мас. %: минеральное вяжущее - напрягающий, глиноземистый, гипсоглиноземистый цемент, портландцемент, известь, соль кремниевой или фосфорной кислоты или их смесь 50-95 и расширяющуюся добавку - продукт взаимодействия кислоты и/или основания с цементом 5-50. (RU №2341624, Е04В 1/68, С09К 3/10, С09К 8/467, С04В 28/00, опубл.20.12.2008).Closest to the proposed invention is a tamponizing composition containing, by weight. %: mineral binder - tensile, alumina, gypsum-alumina cement, Portland cement, lime, a salt of silicic or phosphoric acid or a mixture of 50-95 and an expanding additive - the product of the interaction of acid and / or base with cement 5-50. (RU No. 2341624, Е04В 1/68, С09К 3/10, С09К 8/467, С04В 28/00, publ. 20.12.2008).

Недостатками данных изобретений являются низкое линейное расширение и прочность на растяжение при изгибе тампонажного камня.The disadvantages of these inventions are low linear expansion and tensile strength when bending cement stone.

Задачей настоящего изобретения является создание нового состава тампонирующего действия, обеспечивающего улучшение физико-механических характеристик тампонажного камня, а именно увеличение линейного расширения и прочности на растяжение при изгибе.The present invention is the creation of a new composition of the plugging action, providing improved physical and mechanical characteristics of the cement stone, namely an increase in linear expansion and tensile strength in bending.

Технический результат достигается тем, что в составе тампонирующего действия, содержащем портландцемент и песок, в качестве песка содержит кварцевый песок с размером зерен не более 2,5 мм, содержащий халцедон, предварительно обработанный потоком ускоренных электронов с величиной поглощенной дозы 600 кГр, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical result is achieved by the fact that in the composition of the plugging action containing Portland cement and sand, the sand contains quartz sand with a grain size of not more than 2.5 mm, containing chalcedony pre-treated with an accelerated electron beam with an absorbed dose of 600 kGy, in the following ratio components, wt. %:

портландцемент Portland cement 36-4036-40 указанный кварцевый песок specified quartz sand 60-6460-64

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

1. Кварцевый песок следующего фазово-минералогического состава: примерно 50% - зерна кварца; примерно 25% - зерна кварц-полевошпатной природы; примерно 11% минералы группы карбонатов, примерно 7% включения халцедона, примерно 7% рудных минералов с размером зерен не более 2,5 мм различных поставщиков (например ООО "Юником", Санкт-Петербург, ООО «Кыштымский каолин», г. Кыштым Челябинской области, ООО «КОПИА», г. Санкт-Петербург), подвергают предварительной электронно-лучевой обработке с применением плазменных разрядов с использованием резонансно-трансформаторного ускорителя электронов РТЭ-1 В при энергии электронов 900 кэВ, токе 1 мА и значении поглощенной дозы 600 кГр.1. Quartz sand of the following phase-mineralogical composition: approximately 50% - quartz grains; about 25% - grains of quartz-feldspar nature; about 11% of the carbonate group minerals, about 7% of the inclusion of chalcedony, about 7% of ore minerals with a grain size of no more than 2.5 mm from various suppliers (for example, Unikom LLC, St. Petersburg, Kyshtymsky kaolin LLC, Kyshtym Chelyabinsk regions, LLC “KOPIA”, St. Petersburg), are subjected to preliminary electron beam treatment using plasma discharges using a resonant transformer electron accelerator RTE-1 V at an electron energy of 900 keV, a current of 1 mA and an absorbed dose of 600 kGy .

2. Готовят образцы цементно-песчаного тампонажного раствора при водоцементном отношении - 0,35-0,4. При этом используется пикалевский цемент ПЦ400 Д0-Д20 или ПЦ500 Д0-Д20 и обработанный потоком ускоренных электронов с дозой 600 кГр кварцевый песок, содержащий халцедон.2. Prepare samples of cement-sand cement slurry with a water-cement ratio of 0.35-0.4. In this case, Pikalev cement PTs400 D0-D20 or PTs500 D0-D20 and quartz sand treated with a stream of accelerated electrons with a dose of 600 kGy containing chalcedony are used.

3. После набора образцами марочной прочности оценивают их физико-технические показатели в соответствии с ГОСТ 26798.1-96 и ГОСТ 310.4-81, результаты представлены в таблице.3. After a set of brand strength samples, their physical and technical indicators are evaluated in accordance with GOST 26798.1-96 and GOST 310.4-81, the results are presented in the table.

Из таблицы видно, что наилучшими физико-механическими характеристиками обладают образцы тампонажного состава с кварцевым песком с халцедоном, обработанным потоком ускоренных электронов с дозой 600 кГр. Активирующий эффект связан с тем, что при электронно-лучевой обработке изначально инертный заполнитель в виде кварцевого песка становится реакционно-способным и образует с щелочными соединениями поровой жидкости в смеси расширяющийся щелочно-силикатный гидрогель, приводящий к увеличению линейного расширения образцов. Увеличение прочностных характеристик может быть связано с дополнительным взаимодействием силикатного гидрогеля с гидроксидом кальция с образованием новых гидросиликатов кальция и способствуетупрочнению системы.The table shows that the best physico-mechanical characteristics have samples of grouting composition with quartz sand with chalcedony treated with a stream of accelerated electrons with a dose of 600 kGy. The activating effect is due to the fact that during electron beam treatment, an initially inert aggregate in the form of quartz sand becomes reactive and forms an expanding alkaline silicate hydrogel with alkaline compounds of the pore liquid in the mixture, leading to an increase in the linear expansion of the samples. The increase in strength characteristics may be due to the additional interaction of silicate hydrogel with calcium hydroxide with the formation of new calcium hydrosilicates and contributes to the strengthening of the system.

Claims

The composition of the plugging action containing Portland cement, sand, characterized in that the sand contains quartz sand with a grain size of not more than 2.5 mm, containing chalcedony, pre-treated with an accelerated electron stream with an absorbed dose of 600 kGy, in the following ratio of components, wt . %:

Portland cement 36-40 specified quartz sand 60-64