PL236862B1 - Kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu cementowego - Google Patents

Kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu cementowego Download PDF

Info

Publication number
PL236862B1
PL236862B1 PL420758A PL42075817A PL236862B1 PL 236862 B1 PL236862 B1 PL 236862B1 PL 420758 A PL420758 A PL 420758A PL 42075817 A PL42075817 A PL 42075817A PL 236862 B1 PL236862 B1 PL 236862B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
parts
cement
water
composition
mixture
Prior art date
Application number
PL420758A
Other languages
English (en)
Other versions
PL420758A1 (pl
Inventor
Marcin Kremieniewski
Marcin Rzepka
Original Assignee
Inst Nafty I Gazu Panstwowy Inst Badawczy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Nafty I Gazu Panstwowy Inst Badawczy filed Critical Inst Nafty I Gazu Panstwowy Inst Badawczy
Priority to PL420758A priority Critical patent/PL236862B1/pl
Publication of PL420758A1 publication Critical patent/PL420758A1/pl
Publication of PL236862B1 publication Critical patent/PL236862B1/pl

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu cementowego, przeznaczonego do uszczelniania otworów wiertniczych, głównie do uszczelniania otworów kierunkowych, horyzontalnych, ale także do otworów pionowych.
Szczególne warunki stosowania oraz wymagania dotyczące eksploatacji stawiane zaczynom do uszczelniania kolumny rur w otworach o znacznym odchyleniu od pionu (horyzontalnych i kierunkowych) wymuszają konieczność zapewnienia wysokiej stabilności sedymentacyjnej zaczynu cementowego przy jednoczesnym zachowaniu gazoszczelności tworzącego się płaszcza cementowego. Dodatkowo kamień cementowy powinien wykazywać wysoką trwałość przez wiele lat w zróżnicowanych warunkach termicznych oraz ciśnieniowych, pomiędzy górotworem, który posiada parametry fizykochemiczne zasadniczo zmienne na całej długości otworu wiertniczego, a zasadniczo gładką powierzchnią stalowej rury okładzinowej posiadającą niską adhezję do zaczynów cementowych i charakteryzującą się odmiennymi własnościami fizykochemicznymi zarówno od właściwości górotworu, jak i zaczynu cementowego.
Znane z praktyki przemysłowej zaczyny cementowe do uszczelniania rur okładzinowych w otworach kierunkowych i horyzontalnych, stanowią mieszaninę wody zarobowej, w której rozpuszczone są różne kompozycje środków modyfikujących. Są to zwykle takie środki jak: upłynniający, odpieniający, przeciwfiltracyjny, regulujący czas wiązania oraz spęczniający.
Materiałem wiążącym w powszechnie stosowanych zaczynach cementowych jest cement portlandzki klasy CEM I 32, 5R lub cement wiertniczy G. Jako środek upłynniający stosuje się modyfikowane sulfoniany polinaftalenowe, środkiem (redukującym pianę) odpieniającym jest zazwyczaj produkt oksyetylenowania i oksypropylenowania nasyconego alkoholu tłuszczowego, natomiast środkiem stosowanym w celu obniżenia filtracji (przeciwfiltracyjnym) jest mieszanina organicznych polimerów i modyfikowanych kopolimerów rozpuszczalnych w wodzie. W celu uzyskania wymaganego czasu wiązania stosuje się chlorek wapnia (jako przyspieszacz wiązania) lub lignosulfoniany wapnia i sodu (jako opóźniacze wiązania), środkiem spęczniającym, który powoduje ekspansję zaczynu jest mieszanina związków chemicznych i środków mineralnych.
Z opisu patentowego, nr RU2039207 znane są kompozycje zaczynów cementowych z dodatkiem polietylenu, polielektrolitu kationowego, w których stabilność opadania wynosi 2% do 3,5% a gęstość. 1.52-1.64 g / cm3. Kompozycja według wynalazku ma zastosowanie do izolacji przepuszczalnej warstwy i górnych warstwc szybów naftowych i gazowych. Zawiera ona cement portlandzki w ilości 49, 7-66,3% obj. wagowej, polietylen rozpuszczalny w wodzie oraz kationowy polielektrolit na bazie chlorku dimetylodialliloamoniowego, kwas nitrylotrimetylofosfonowy i wodę.
Znane jest rozwiązanie z opisu patentowego numer PL 191511 B1, w którym opisano wysokowydajne spoiwo mineralne przeznaczone do łączenia spękanych skał górotworu, wypełniania pustych przestrzeni oraz do tamowania przepływu podziemnych wód i gazów. Istota tego spoiwa polega na tym, że jako składniki wiążące zawiera w stosunku wagowym składników: 30-35% anhydrytu, 24-0% cementu glinowego oraz 30-35% cementu portlandzkiego. Natomiast jako komponenty przyspieszające proces tężenia zawiera 2-4% bentonitu i 0,5-1,0% zagęstnika SHN oraz jako komponent stabilizujący stałość objętości i wytrzymałości 5-7% pyłu krzemionkowego.
W innym rozwiązaniu opisanym w zgłoszeniu patentowym US20150198010A zawarte są informacje dotyczące poprawy stabilności zawiesin poprzez zwiększenie lepkości cieczy zarobowej a tym samym zaczynu cementowego za pomocą dodatków polimerowych celulozowych.
W literaturze branżowej oraz patentowej nie ma wielu wzmianek zaczynach wysokostabilnych, przeznaczonych do stosowania w górnictwie otworowym, są jedynie zaczyny o podwyższonej stabilności sedymentacyjnej Nie natrafiono jednak na doniesienia literaturowe o kompozycjach wysokostabilnego zaczynu cementowego z dodatkiem biopolimeru ksantanowego, oraz dodatkami lateksu i chlorku potasu.
Przykładowe powyższe rozwiązania, ze względu na niewielką grubość przestrzeni pierścieniowej i wtłaczanego w tą przestrzeń zaczynu cementowego, nie posiadają głębokiej penetracji zaczynu w głąb otworu. Ponadto w znaczny sposób ulegają sedymentacji, co nie pozwala na uszczelniania rur w otworach kierunkowych, horyzontalnych oraz pionowych.
Celem wynalazku jest stworzenie kompozycji wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu cementowego jako materiału uszczelniającego, która zawiera znaną wodę zarobową i rozpuszczone w niej znane środki modyfikujące, zwłaszcza takie jak: upłynniający, odpieniający, przeciwfiltracyjny, regulujący wiązanie, spęczniający, utworzy zaczyn cementowy nieulegający sedymentacji i nadający
PL 236 862 B1 się do uszczelniania rur w otworach kierunkowych, horyzontalnych oraz pionowych. Zaczyn ten, nie będzie wykazywał segregacji ziaren o różnych gęstościach pod wpływem sił grawitacji, wytworzony z takiego zaczynu kamień cementowy będzie charakteryzował się jednolitą mikrostrukturą niezależnie od punktu pomiaru w otworze wiertniczym.
Cel ten osiągnięto w rozwiązaniu według wynalazku, w którym kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu na bazie cementu wiertniczego charakteryzuje się tym, że zawiera 50 cz. wagowych wody do której dodano 100 cz. wag. cementu wiertniczego G, oraz w stosunku do cementu dodano; 0,3-0,5 cz. wag. produktu oksyetylenowania i oksypropylenowania nasyconego alkoholu tłuszczowego, 0,1-0,25 cz. wag. modyfikowanych sulfonianów polinaftalenowych, 0,2-0,4 cz. wag. mieszaniny organicznych polimerów oraz modyfikowanych kopolimerów oraz 2,0-4,0 cz. wag. chlorku wapnia, 0,05-0,15 cz. wag. biopolimeru ksantanowego, 0,2-0,4 cz. wag. mieszaniny związków chemicznych i środków mineralnych, 10-20 cz. wag. wodnej dyspersji kopolimeru butadienowo-styrenowo-amidowego z dodatkiem środków modyfikujących a także 1-2 cz. wag. roztworu wodnego mieszaniny etoksylowanych alkoholi nienasyconych, 10-25 cz. wag. mielonego cementu portlandzkiego, a także w stosunku do ilości wody 3,0 cz. wag. chlorku potasu.
W innym korzystnym wykonaniu kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu w miejsce chlorku wapnia, zawiera 0,05-0,25 cz. wag. lignosulfonianów wapnia i sodu.
Zaletą takiego rozwiązania jest stworzenie kompozycji wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu cementowego zawierającego wodę zarobową i rozpuszczone w niej środki modyfikujące, która utworzy zaczyn nieulegający sedymentacji, nadający się do uszczelniania rur w otworach kierunkowych, horyzontalnych oraz pionowych. Ponadto zaczyn ten nie wykazuje segregacji ziaren o różnych gęstościach pod wpływem sił grawitacji i charakteryzuje jednolitą wartością takich parametrów jak wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na zginanie, przyczepność do rur stalowych czy przyczepność do skał.
PL 236 862 Β1
Przykład wykonania zaczynu według wynalazku przedstawiono poniżej.
Kompozycja pierwsza:
woda wodociągową 0, 500 nd
środek odpieniający (produkt oksyetylenowania i oksypropylenowania nasyconego alkoholu tłuszczowego) 3 kg
środek upłynniający (modyfikowane sulfoniany polinaftalenowe) 2 kg
środek przeciwfiltracyjny (mieszanina organicznych polimerów oraz modyfikowanych kopolimerów) 2 kg
środek przyspieszający wiązanie (chlorek wapnia) 2 0 kg
środek spęczniający (mieszanina związków chemicznych i środków mineralnych) 3 kg
lateks wiertniczy (wodna dyspersja kopolimeru butadienowo-styrenowo-amidowego z dodatkiem środków modyfikujących) 100 kg
stabilizator lateksu (roztwór wodny mieszaniny etoksylowanych alkoholi nienasyconych) 10 kg
zasolenie wody zarobowej (chlorek potasu) 15 kg
biopolimer ksantanowy (nazwa handlowa Rhodopol) 1 kg
mikrocement (cement portlandzki o powierzchni właściwej ok. 1200 m2/kg) 200 kg
cement wiertniczy G 1000 kg
PL 236 862 Β1
Kompozycja druga:
woda wodociągowa 0, 500
środek odpieniający (produkt oksyetylenowania i oksypropyienowania nasyconego alkoholu tłuszczowego) 3 kg
środek upłynniający (modyfikowane sulfoniany polinaftalenowe) 1 kg
środek przeciwfiloracyjny (mieszanina organicznych polimerów oraz modyfikowanych kopolimerów) 2 kg
środek opóźniający wiązanie (lignosulfoniany wapnia i sodu) 1 kg
środek spęczniający (mieszanina związków chemicznych i środków mineralnych) 3 kg
lateks wiertniczy (wodna dyspersja kopolimeru butadienowo-styrenowo-amidowego z dodatkiem środków modyfikujących) 100 kg
stabilizator lateksu (roztwór wodny mieszaniny etoksylowanych alkoholi nienasyconych) 10 kg
zasolenie wody zarobowej (chlorek potasu) 15 kg
biopolimer ksantanowy (nazwa handlowa Rhodopol) 1,5 kg
mikrocement (cement portlandzki o powierzchni właściwej ok. 1200 m2/kg) 200 kg
cement wiertniczy G 1000 kg
Wytwarzanie kompozycji wysokostabilnych sedymentacyjnie zaczynów cementowych
Do podanej wyżej ilości wody zarobowej (wody wodociągowej) w trakcie mieszania dodano w ilościach podanych w powyższej tabeli w kolejności: środek odpieniający o nazwie handlowej PSP061 (firmy Polski Serwis Płynów Wiertniczych - według karty charakterystyki substancji chemicznej z dnia (07.05.2003), środek upłynniający o nazwie handlowej PSP 046 (firmy Polski Serwis Płynów Wiertniczych), środek przeciwfiltracyjny o nazwie handlowej PSP 031 (firmy Polski Serwis Płynów Wiertniczych), środek spęczniający o nazwie handlowej PSPQ 1 (firmy Polski Serwis Płynów Wiertniczych). Ponadto w celu uzyskania wymaganej stabilności sedymentacyjnej zaczynu cementowego oraz homogenicznej struktury powstającego kamienia cementowego zastosowano dodatek biopolimeru ksantanowego dostępnego pod handlową nazwą Rhodopol firmy Rhodia, a także: chlorek potasu KC1, chlorek wapnia CaCb (firmy Polski Serwis Płynów Wiertniczych) kompozycja pierwsza, a w kompozycji drugiej w miejsce chlorku wapnia zastosowano środek opóźniający wiązanie o nazwie handlowej PSP 013 (firmy Polski Serwis Płynów Wiertniczych). W obydwu kompozycjach zastosowano lateks wiertniczy o nazwie handlowej PSP 104 (firmy Polski Serwis Płynów Wiertniczych), który poprawia szczelności matrycy cementowej i stanowi wodną dyspersję kopolimeru butadienowo-styrenowo-amidowego z do
PL 236 862 Β1 datkiem środków modyfikujących oraz mikrocement (tj. zmielony cement portlandzki o powierzchni właściwej ok. 1200 m2/kg). Na końcu do obu kompozycji dodano stabilizator lateksu o nazwie handlowej PSP 103 (firmy Polski Serwis Płynów Wiertniczych). Całość miesza się około 10 minut do całkowitego rozpuszczenia składników i ujednorodnienia mieszaniny. Następnie ciągle mieszając wprowadza się mikrocement oraz cement wiertniczy G firmy Dyckerhoff. Tak przygotowane zaczyny cementowe miesza się dalsze 20 minut a następnie wprowadza się do otworu wiertniczego wypełniając przestrzeń pomiędzy rurami okładzinowymi a skałą.
Zaczyny o powyższym składzie posiadają następujące parametry
Parametr określany dla zaczynów cementowych Jednostka Kompozycja pierwsza Kompozycj a druga
Temperatura badania [°C] 30 50
Ciśnienie badania [MPa] 5 18
Gęstość [kg/mJ] 1885 1840
Odstój wody [ % ] 0, 0 0, 0
Stabilność sedymentacyjna Różnica gęstości [kg/m3] Pomiędzy górną a środkowa częścią kolumny pomiarowej 0,0 0, 0
Różnica gęstości [kg/m3] Pomiędzy środkową a dolną częścią kolumny pomiarowej 0, 0 0, 0
Czas gęstnienia (konsystencja)* 30 Bc [h: minuty] 2:48 3 : 27
100 Bc [h: minuty] 3:34 3 : 55
FiItracja [cmJ/30 minut] 35 45
Wytrzymałość na ściskanie po 7 dniach [MPa] 11,2 13,7
Przepuszczalność dla gazu po 7 dniach [mD] 0, 071 0, 092
*) Podano wartości konsystencji w jednostkach Beardena (Bc) wg. normy EN-PN- 10426
Przedmiot według wynalazku może być stosowany do uszczelniania rur okładzinowych w otworach kierunkowych i horyzontalnych.

Claims (2)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu na bazie cementu wiertniczego znamienna tym, że zawiera 50 cz. wagowych wody do której dodano 100 cz. wag. cementu wiertniczego G, oraz w stosunku do cementu dodano; 0,3-0,5 cz. wag. produktu oksyetylenowania i oksypropylenowania nasyconego alkoholu tłuszczowego, 0,1-0,25 cz. wag. modyfikowanych sulfonianów polinaftalenowych, 0,2-0,4 cz. wag. mieszaniny organicznych polimerów oraz modyfikowanych kopolimerów oraz 2,0-4,0 cz. wag. chlorku wapnia, 0,05-0,15 cz. wag. biopolimeru ksantanowego, 0,2-0,4 cz. wag. mieszaniny związków chemicznych i środków mineralnych, 10-20 cz. wag. wodnej dyspersji kopolimeru butadienowo-styrenowo-amidowego z dodatkiem środków modyfikujących a także 1-2 cz. wag. roztworu wodnego mieszaniny etoksylowanych alkoholi nienasyconych, 10-25 cz. wag. mielonego cementu portlandzkiego, a także w stosunku do ilości wody 3,0 cz. wag. chlorku potasu.
  2. 2. Kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu według zastrz. 1 znamienna tym, że w miejsce chlorku wapnia, zawiera 0,05-0,25 cz. wag. lignosulfonianów wapnia i sodu.
PL420758A 2017-03-06 2017-03-06 Kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu cementowego PL236862B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL420758A PL236862B1 (pl) 2017-03-06 2017-03-06 Kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu cementowego

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL420758A PL236862B1 (pl) 2017-03-06 2017-03-06 Kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu cementowego

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL420758A1 PL420758A1 (pl) 2018-09-10
PL236862B1 true PL236862B1 (pl) 2021-02-22

Family

ID=63445835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL420758A PL236862B1 (pl) 2017-03-06 2017-03-06 Kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu cementowego

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL236862B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL420758A1 (pl) 2018-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7350573B2 (en) Servicing a wellbore with wellbore fluids comprising perlite
US7833344B2 (en) Ultra low density cement compositions and methods of making same
AU2007270995B2 (en) Storable nonaqueous cement slurries and methods of using same
EP0659702B1 (en) Method of cementing a subterranean zone
SA519402352B1 (ar) تركيبات الملاط الأسمنتي، الأسمنت المعالج وطرق استخدامها
PL240804B1 (pl) Sposób cementowania w złożu podziemnym i kompozycja cementująca o opóźnionym wiązaniu
RU2625408C2 (ru) Использование метилгидроксиэтилцеллюлозы в качестве добавки к цементу
US11814572B2 (en) Methods of cementing a wellbore without using a spacer fluid with a chain extended non-ionic surfactant
US20140352963A1 (en) Powder Defoaming Compositions and Methods of Reducing Gas Entrainment In Fluids
AU2011284547A1 (en) A cement composition containing a substituted ethoxylated phenol surfactant for use in an oil-contaminated well
RU2385894C1 (ru) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА ПЛОТНОСТЬЮ 1450-1500 кг/м3
US11028311B2 (en) Methods of cementing a wellbore
US20170334777A1 (en) Industrial fluids with dilution resistance and tunable viscosity, and methods of making and using industrial fluids
RU2468187C1 (ru) Основа отверждаемого тампонажного раствора
PL236862B1 (pl) Kompozycja wysokostabilnego sedymentacyjnie zaczynu cementowego
AU2017405325B2 (en) Viscosity modifiers and methods of use thereof
NO321189B1 (no) Bronnsementsammensetning og fremgangsmate for sementering i en underjordisk bronn
US12552979B2 (en) Methods of servicing a wellbore with compositions comprising a suspension of metal oxide and a salt solution
WO2012071128A1 (en) Methods for disposing of produced water recovered during hydrocarbon drilling, production or related operations
PL236864B1 (pl) Kompozycja niefrakcjonującego zaczynu cementowego
RU2620693C1 (ru) Тампонажный состав для крепления продуктивной зоны скважины
RU2489468C1 (ru) Способ приготовления тампонажного состава для изоляции и предупреждения обвалообразований в кавернозной части ствола скважин, преимущественно пологих и горизонтальных
PL240600B1 (pl) Kompozycja lekkiego zaczynu uszczelniającego
PL242989B1 (pl) Kompozycja zaczynu ultraszczelnego
PL236863B1 (pl) Kompozycja niskosedymentacyjnego zaczynu cementowo- -lateksowego z dodatkiem szkła wodnego