Расширяющийся облегченный тампонажный цемент тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.11, кандидат технических наук Самсоненко, Наталья Владимировна

• Самсоненко, Наталья Владимировна
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Самсоненко, Наталья Владимировна

• ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1 .Требования, предъявляемые к тампонажным цементам

1.2. Классификация тампонажных цементов

1.3. Расширяющиеся тампонажные цементы

1.4. Облегченные тампонажные цементы и способы их получения.

1.5. Выводы и цель работы.

Ф 2.ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Характеристика исходных материалов

2.2. Методы исследований.

4 3. РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ПАРАМЕТРОВ ПОЛУЧЕНИЯ

РАСШИРЯЮЩЕГОСЯ КОМПОНЕНТА.

3.1. Кинетика расширения цементного камня на основе различных расширяющихся компонентов

3.2. Состав и физико-химические свойства сульфоалюминатно-известкового компонента.

• 3.3. Гидратация и твердение тампонажного цемента, содержащего сульфоалюминатно- известковый компонент.

3.4. Свойства расширяющегося цемента на основе клинкера различного минералогического состава.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ

В КАЧЕСТВЕ ДОБАВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ^ ОБЛЕГЧЕННОГО

• ТАМПОНАЖНОГО ЦЕМЕНТА. ф 4.1. Влияние различных материалов в качестве облегчающей добавки к тампонажному цементу

4.2. Влияние воздухововлекающих добавок на свойства тампонажных цементов

4.3. Исследование процесов гидратации и твердения расширяющегося облегченного цемента

5. ВЫПУСК ОПЫТНОЙ ПАРТИИ ЦЕМЕНТА И ЕЕ ИСПЫТАНИЕ.

5.¡.Разработкатехнологического регламента получения и технических условий на облегченный расширяющийся цемент.

5.2.Тампонажные свойства опытной партии цемента.

5.3. Испытание опытно-промышленной партии облегченного расширяющегося тампонажного цемента

6. ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Расширяющийся облегченный тампонажный цемент»

Актуальность темы. Цементирование является завершающей и наиболее ответственной операцией при строительстве нефтяных и газовых скважин. Для успешного его проведения необходимы тампонажные материалы с легко регулируемыми технологическими свойствами. Фундаментальными исследованиями Агзамова Ф.А., Ангелопулло O.K., Каримова Н.Х., Клюсова A.A., Кривобородова Ю.Р., Крылова В.И., Кузнецова Ю.С., Кузнецовой Т.В., Овчинникова В.П., Рахимбаева Ш.М., Рябоконя A.A., Фролова A.A., Бенстеда И. и др. разработано много разновидностей тампонажного цемента. Однако большое разнообразие горно-геологических условий залегания нефти и газа предопределяет дальнейшее совершенствование свойств тампонажного цемента, особенно это касается облегченных цементов, применяемых при цементировании скважин для предотвращения гидроразрыва высокопроницаемых пластов и пластов с низкими градиентами давлений.

Выпускаемые облегченные цементы по ряду причин не всегда обеспечивают качественное разобщение вскрываемых пластов. Применяемые облегчающие добавки увеличивают водосодержание цементных растворов, снижают прочность цементного камня, к тому же являются седиментационно не устойчивыми, характеризуются усадкой и повышенной проницаемостью цементного камня. В связи с этим проблема разработки и внедрения в практику расширяющегося облегченного тампонажного цемента является актуальной.

Работа проводилась в соответствии с программами НИОКР ОАО «Газпром» и РХТУ им. Д.И.Менделеева.

Цель работы. Разработка расширяющегося облегченного тампонажного цемента.

Для достижения поставленной цели предусматривалось: - Разработка состава и параметров получения расширяющегося компонента, определение кинетики и последовательности минералообразования при обжиге сульфоалюминатно-известкового компонента, изучение его физикохимических свойств, исследование влияния сульфоалюминатно-известкового компонента на процесс гидратации тампонажного цемента, определение свойств расширяющегося цемента на основе клинкеров различного минералогического состава с добавкой сульфоалюминатно-известкового компонента;

- Исследование различных материалов в качестве добавки для получения облегченного цемента: микрокремнезема, микросфер, термообработанной глины и др., их влияния на гидратацию тампонажного цемента, изучение влияния воздухововлекающей добавки на свойства облегченного цемента, разработка состава расширяющегося облегченного тампонажного цемента на основе сульфоалюминатно-известкого компонента и термообработанной глины;

- Разработка нормативно-технической документации (технологического регламента, технических условий), выпуск и испытание опытных партий цемента.

Научная новизна. Разработаны научно-технические основы создания расширяющегося облегченного тампонажного цемента, заключающиеся в направленном модифицировании цементного камня путем введения в состав цемента сульфоалюминтно-известкового расширяющегося компонента в сочетании с активной минеральной и воздухововлекающей добавками.

Сульфоалюминатно-известковый компонент обеспечивает появление расширения твердеющей системы в начальный период (4-6 час) структурообразования камня за счет гидратации оксида кальция, а в последующие сроки твердения (1-7 сут) - в результате формирования кристаллов эттрингита. Установлены физико-химические свойства сульфоалюминатно-известкового компонента, определено влияние его состава на процессы гидратации тампонажного цемента, скорость и величину расширения камня.

Установлено, что при гидратации расширяющегося тампонажного цемента формирование структуры твердения обусловлено процессами синтеза гидроалюминатов и гидросиликатов кальция, обеспечивающих рост прочности камня, гидроксида кальция и эттрингита, вызывающих появление внутренних напряжений. Скорости формирования указанных гидратных фаз должны быть взаимосогласованными, что обеспечивается заданным составом портландцементной составляющей и сульфоалюминатно-известковым компонентом цемента.

Установлена полифункциональность термообработанной глины в составе тампонажного цемента, обеспечивающая за счет формирования коагуляционной структуры цементного раствора его седиментационную устойчивость и снижение плотности, а за счет реакции взаимодействия с гидроксидом кальция образуются низкоосновные гидросиликаты кальция, упрочняющие цементный камень.

Установлено, что воздухововлекающая добавка в составе цемента обеспечивает формирование мелкопористой, малопроницаемой и однородной структуры камня. Выявлена прямая зависимость плотности тампонажного раствора и прочности камня от интенсивности воздухововлечения. Скоростная обработка материала в роторно-пульсационных аппаратах обеспечивает максимальное снижение плотности раствора и повышение прочности цементного камня.

Практическая значимость работы заключается в разработке технологии облегченного расширяющегося тампонажного цемента. Разработан технологический регламент получения сульфоалюминатно-известкового компонента, обеспечивающего расширение цементного раствора в начальный период структурообразования и при последующем твердении цементного камня. Определены технологические параметры получения активной минеральной добавки, введение которой в состав цемента совместно с воздухововлекающей добавкой позволяет регулировать плотность тампонажного раствора. Разработаны технические условия и выпущены опытно-промышленные партии расширяющегося облегченного тампонажного цемента, применение которого позволяет повысить качество разобщения пластов и долговечность цементного камня. Новизна технических решений подтверждается патентами РФ №№ 2192539, 2204694.

На защиту выносятся состав и свойства сульфоалюминатно-известкового компонента, параметры получения термообработанной глины, технология и свойства облегченного расширяющегося тампонажного цемента, результаты исследований гидратации и твердения разработанного цемента.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международной конференции по химии и технологии цемента (Москва, 2000 г.), на конференции «Освоение шельфа арктических морей России» (Санкт-Петербург, 2001 г.), на конференциях молодых ученых (РХТУ, 2000, 2001гг; МГСУ, 2001, 2002, 2003 гг.), на научно-технических совещаниях ОАО «Газпром», Международной научно-практической конференции «Нефть и газ Украины» (Ивано-Франковск, 2000 г.).

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 7 статьях, в том числе два патента РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературных источников, экспериментальной части, включающей три раздела, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 156 стр , включая 40 рис, 32 табл. и 16 стр. приложений.

Заключение диссертации по теме «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов», Самсоненко, Наталья Владимировна

6. ВЫВОДЫ

1. Разработаны научно-технические основы получения расширяющегося облегченного тампонажного цемента, заключающиеся в направленном модифицировании тампонажного раствора путем введения в состав цемента сульфоалюминтно-известкового расширяющегося компонента в сочетании с активной минеральной и воздухововлекающей добавками.

2. Определяющим фактором расширения является кинетика кристаллизации расширяющейся фазы, при этом в процессе гидратации расширяющегося цемента одновременно протекают два процесса: формирование структуры твердения обеспечивающей рост прочности цементного камня и развитие в формирующейся структуре гидратов с увеличенным объемом твердой фазы, приводящее к нарастанию внутренних напряжений и расширению цементного камня. Для получения оптимальных величин расширения и прочности скорости указанных процессов должны быть взаимосогласованы.

3. Регулирование процессов упрочнения и расширения достигается путем введения в состав тампонажного портландцемента сульфоалюминатно-известкового компонента. Оксид кальция интенсивно гидратируется и расширение начинается уже через 4 часа и протекает в течение 1 сут. Сульфоалюминат кальция обеспечивает расширение цементного камня в последующий период его твердения.

4. Термообработанная глина является полифункциональной добавкой при получении облегченного расширяющегося тампонажного цемента: снижает плотность раствора, регулирует скорость и величину расширения, связывая оксид кальция в низкосновные гидросиликаты кальция, обеспечивает прочность и долговечность цементного камня.

5. Введение в состав цемента воздухововлекающей добавки снижает плотность тампонажного раствора. Важнейшее влияние на плотность тампонажного раствора оказывает способ смешения исходных компонентов. Наибольшее снижение величины плотности раствора достигается при интенсивном его перемешивании с применением роторно-пульсационного аппарата или специально созданных быстроходных установок для цементирования скважин. Интенсивное воздухововлечение наряду с процессом расширения облегченного тампонажного цемента сопровождается перераспределением пор в массе камня, в результате которого количество малопроницаемых микропор увеличивается и уменьшается количество проницаемых микропор за счет кристаллизации продуктов гидратации цемента и связывания ионов Са2+ в растворе с ионами (8Ю4)П" с образованием гидросиликатов кальция. Это способствует повышению плотности и коррозионной стойкости цементного камня.

6. На основе выполненных исследований разработан оптимальный состав и технология облегченного расширяющегося цемента, основными компонентами которого являются портландцемент (60-70 мас.%), сульфоалюминатно-известковый материал (10-15%) и термообработанная при 600-800°С глина (20-30%). Тампонажный раствор на основе этого цемента характеризуется высокой седиментационной устойчивостью при плотности 1,45-1,65 г/см , а твердеющий камень - повышенной прочностью и водонепроницаемостью.

7. Разработаны технические условия и технологический регламент на производство облегченного расширяющегося цемента, выпущены опытные партии цемента и осуществлено их применение при цементировании скважин в объединении Оренбургнефть.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Самсоненко, Наталья Владимировна, 2006 год

1.Газопроявление в скважинах и борьба с ними. // Булатов А.И. и др. - М.: Недра, 1969.-278 с.

2. Гасан-Заде H.A., Агаев М.Х. К вопросу нарушения сплошности цементного камня. // Изв. ВУЗов, сер. Нефть и газ. 1973. - №3. - с.30-33.

3. Булатов А.И., Куксов А.К., Новохатский Д.Ф. О необходимости учета седиментационной устойчивости цементов. //Бурение. 1971. - №2. - 248 с.

4. Булатов А.И. Управление физико-механическими свойствами тампонажных систем. М.: Недра. - 1976. - 248 с.

5. Грачев В.В. Исследование и разработка методов повышения герметичности заколонного пространства. // Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук., М., 1981. 19 с.

6. Данюшевский B.C. Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов. М.: Недра. - 1978. - 293 с.

7. Данюшевская З.Л., Герасимова Г.П. Коррозионноустойчивость тампонажных цементов при повышенной температуре. // Тр. НИИЦемента, 1960.-вып.13.-с. 3-34.

8. Данюшевский B.C., Толстых И.Ф., Мильштейн В.М. Справочное руководство по тампонажным материалам. М.: Недра. - 1973. - 311 с.

9. Дмитриев A.M., Рояк С.М. О твердении низкоосновных вяжущих в условиях высоких температур и давлений. // Науч. сообщения НИИЦемента, 1962. -№ и.-с. 26-29.

10. Мавлютов М.Р., Кравцов В.М. Исследование коррозии мономинеральных цементов в условиях сероводородной агрессии. // Изв. вузов. Сер. Нефть и газ.-1981 .-№5.-с. 13-20.

11. Новохатский Д.Ф. Тампонажные шлаковые цементы и растворы для цементирования высокотемпературных скважин и технология их применения. // Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. Баку, 1975.-40 с.

12. М.Мавлютов М.Р., Кравцов В.М., Овчинников В.П. и др. Результаты испытаний опытной партии вяжущего при цементировании обсадных колонн. // Бурение. 1979. - №6. - 56 с.

13. Мавлютов М.Р., Агзамов Ф.А., Овчинников В.П., Кузнецов Ю.С. Долговечность цементного камня в нефтяных и газовых скважинах.-Уфа.: Изд-во УНИ, 1987.-94 с.

14. Крылов В.И. Изоляция поглощающих пластов в глубоких скважинах. М.: Недра. 1980. - 16 с.

15. Булатов А.И. Цементы для цементирования глубоких скважин. М.:

16. Гостоптехиздат, 1962. 267 с.

17. ГОСТ 1581-96 «Цемент тампонажный».

18. Bensted J. A review of novel cements with potential for use in oilwell cementing// Proceedings of the Third International Symposium on Chemicals in the Oil Industry.- London, 1988.-P. 14-33.

19. Antheunis D. Changing chemical needs of the oil produsing industry.= Proceedings of the Third International Symposium on Chemicals in the Oil Industry.-London, 1988.-P. 195-212.

20. Рояк C.M., РоякГ.С. Специальные цементы. M.: Стройиздат, 1984.- 275 с.

21. Рояк С.М. Тампонажные цементы Шестой Международный конгресс по химии цемента.- М.: Сторойиздат, 1974.- с.231-242

22. Клементьева B.C., Толочкова М.Г., Тарнаруцкий Г.М. Изменение свойств тампонажного портландцемента при хранении // Нефтяное хозяйство.- 1967.-№9.- С. 19-22.

23. Кривобородов Р.Т. Разработка технологии специальных цементов для нефтепромыслов Башкирии и Татарии на Стерлитамаксом цементном заводе// Афтореферат дисс.канд.наук.-1962.-С.27.

24. Клюсов А.А., Шаляпин М.М., Кузнецова Т.В. и др. Быстросхватывающиеся тампонажные материалы для низкотемпературных скважин .- М.: Обзорная информация. Газовая промышленность. Серия " Бурение газовых и газоконденсатных скважин".-1987.- 33 с.

25. Каримов Н.Х., Губин Н.А. Особенности крепления скважин в соленосных отложениях.-М.: Недра,1974. 114 с.

26. Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам.-М.: Недра, 1987.-373 с.

27. Сегалова Е.Е., Ребиндер П.П. Возникновение кристаллизационных структур твердения и условия развития их прочности.- В кн.: Новое в химии и технологии цемента. М., Госстройиздат, 1962.

28. Полак А.Ф. Твердение мономинеральных вяжущих веществ. М., Госстрой издат, 1966.

29. Кравченко И.В. Расширяющийся цемент. М., Госстрой издат, 1962.

30. Хаимов-Мальков В.Х. К вопросу о росте кристаллов в пористых средах. Рост кристаллов. М., изд-во АН СССР, 1954.

31. Козлова О.Г. Рост и морфология кристаллов. М., изд-во МГУ, 1972.

32. Шейкин А.Е. Структура, прочность и трещиностойкость цементного камня, М., Стройиздат, 1974.

33. Бабушкин В.И., Матвеев Г.М., Мчедлов Петросян О.П. Термодинамика силикатов. М., Стройиздат, 1972.

34. Михайлов В.В., Литвер С.Л. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции. М., Стройиздат, 1974

35. Scrivener K.L., Wieker W. Advances in Hydration at low, ambient and alaveted temperature / 9th International Congress on the Chemistry of Cement, Mew Dehli,1992, p.449-482.

36. Johansen V., Thaulow N. Heat curing and late formation of ettringate/ACI Spring Convention, Seattle, 1997.- 24 p.

37. Курдовски В., Норманд П., Дузцак С. Некоторые проблемы позднего образования эттрингита/ 2-ое Международное совещане по химии и технологии цемента, М., 2000.- с.40-46.

38. Mehta Р.К. Morphology of Calcium Sulfoaluminate Hydrates.- "J.Am. Cer. Soc.", 1969, 52, №9, pp.521, 522.

39. Красильников К.Г. У1 Международный конгресс по химии цемента. М., Стройиздат, 1976, т.З, с.207.

40. Каримов Н.Х., Рахимбаев Ш.М. Освоение метода определения и нормирования некоторых свойств тампонажных растворов//нефтяное хозяйство. 1978. -№7. - с.23-25.

41. Данюшевский B.C., Бакшутов B.C., Чхао П.Ф. и др. Тампонажный цемент с большой величиной расширения на основе окиси кальция//Цемент. -1972. №1.с.18-19

42. Кондо Р., Уэда Ш. V Международный конгресс по химии цемента. М., Стройиздат, 1973, с. 189.

43. Штарк Й., Больман К. Химия цемента и долговечность бетона. Позднее образование этгрингита в бетоне/ 2-ое Международное совещание по химии и технологии цемента. М., 2000.- 64-94.

44. Бабушкин В.И. О закономерности объемных изменений в структурирующихся коллоидных системах// Техника и технология силикатов, 2003, с.40-45

45. Мчедлов Петросян О.П., Филатов Л.Г. Расширяющиеся составы на основе портландцемента. М., Стройиздат, 1975.

46. Вяхирев В.И.,Ипполитов В.В., Фролов А.А. и др. Расширяющиеся тампонажные цементы/ ИРЦ Газпром. М., 1998.- 52 с.

47. Самченко C.B. Сульфоалюмоферритные цементы Цемент, 1986. - №3. -с.11-12.

48. Шейнин А.Е., Якуб Т.И. Безусадочный портландцемент.-М.: Стройиздат, 1970.- 157 с.

49. Бакшутов B.C. Минерализованные тампонажные растворы для цементирования скважин в сложных условиях.-М.: Недра, 1986.- 271 с.

50. Рахимбаев Ш.М. К вопросу о механизме сульфоалюминатной коррозии цемента//Изв.АН СССР. Сер. Неорганические материалы. 1969. - т.5. - в.2. -с.34-35.

51. Хаким М. Разработка состава расширяющейся добавки с использованием магнезиального известняка и цемента на его основе / Автореф.дисс. на соискание ученой степ, кандидата наук, М., 1987.- 15 с.

52. Каримов Н.Х. Разработка составов и технологии применения расширяющихся тампонажных материалов для цементирования глубоких скважин в сложных геологических условиях/ Авторе.дисс.на соискание ученой степени докт.наук. Уфа, 1986,- 49 с.

53. Красильников К.Г., Никитина JI.B., Скоблинская H.H. Физико-химия собственных деформаций цементного камня.-М.,Стройиздат.-1980.- 255 с.

54. Никитина JI.B. Лапшина А.И., Красильников К.Г. Зависимость между условиями кристаллизации эттрингита и развитием деформаций расширения при твердении сульфатсодержащих цементов. Труды НИИЖБ,М., 1972.-в.7.- с.18-25.

55. Бакшутов B.C. Кристаллохимия силикатных минералов тампонажных цементов/ Исследования тампонажных цементов// Труды МИНХиГП, 1982,1982.-С.53-63.

56. Патент 4.366.257 США. Способ изготовления известкового клинкера/ Ю.Сузукава, В.Кобайти, С.Охтана. Опубл. 28.12.82.

57. Кавано Г. Значение CaS04 в расширяющемся компоненте для системы алит -оксид кальция -сульфат кальция- промежуточное вещество. 6 Межд. Конгресс по химии цемента.- М.: Стройиздат, 1976.-е. 173-181.

58. Патент 57-135053 Японии/ Накамура Н., Сато М., Сайто Т. 0публ.20.08.82.

59. Knobloch S. Bristar -Tonnindustry-Zeitung, 1981.-№3.-р.184-186.

60. Kavano P.Gips and Lime.,1989.- №176.- p.41-48.

61. Патент 2095657 Великобритании. Опубл.6.10.83.

62. Розман Д.А. Регулироване свойств напрягающих и расширяющихся цементов путем изменения их зернового состава и ввода новых расширяющихся добавок /Автореф.дисс. на соискание ученой степени канд.наук,М., 1985.-20 с.

63. Данюшевский B.C. Выбор тампонажного цемента для различных условий бурения- РНТС, сер.Бурение, 1973, вып.11, с.8-15.

64. Данюшевский B.C. Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов.- М.: Недра, 1978.-293 с.

65. Каримов Н.Х., Хахаев Б.Н., Запорожец JI.C. Тампонажные смеси для скважин с аномальными пластовыми давлениями. М.: Недра.- 1977,- 192 с.

66. A.c. 884368 СССР, МКИ3 Е 21 В 33/138. Облегченный тампонажный раствор для низкотемпературных скважин/ Клюсов A.A. Б.И.,1981.- №32.

67. Кривобородов Ю.Р., Осокин А.П., Клюсов A.A. Тампонажные цементы.-М.: ВНИИЭСМ, 1997.-№2-3.-54 с.

68. Фролов A.A. Специальные тампонажне материалы для разобщения газосодержащих горизонтов месторождений Крайнего Севера// Изв. ВУЗов. Нефть и газ.-Тюмень: ТюмГНГУ, 200.-№5.- с.25-30.

69. Орешкин Д.В. Модифицированный цементный композиционный материал с полыми стеклянными микросферами.-Автореф.дисс.на соискание ученой степени канд.наук.-М, 1989.-20 с.

70. Фролов A.A., Янкевич В.Ф., Овчинников В.П., Овчинников П.В. Облегченный расширяющийся тампонажный раствор// Изв.ВУЗов.Нефть и газ.-Тюмень.: ТюмГНГУ, 1977.- №5.-с.77-79.

71. Вяхирев В.И. и др. Облегченные и сверхлегкие тампонажные растворы.-М.: Недра, 1999.-180 с.

72. Вяхирев В.И. и др. Облегченные тампонажные растворы для крепления газовых скважин.-М.: Недра, 2000.-134 с.

73. Фролов В.И. Опыт применения облегченных кремнеземсодержащими микросферами тампонажных растворов при цементировании газовых скважин месторождений Крайнего Севера//Бурение., М.,2001.-№5.-с.19-22.

74. Минъаиров K.J1. и др. Пластмассовые микробаллоны эффективная облегчающая добавка для цементных растворов// Бурение., 1971.-№3.-с.21-24.

75. Рахимбаев Ш.М., Булатов А.И., Ганиев Г.Г. Пути понижения давления при цементировании скважин//Бурение, 1970.-№2.-с.27-30.

76. Рахимбаев Ш.М. Временное руководство по цементированию скважин в сложных условиях.-Ташкент.: ФАН, 1974.-19 с.

77. Кривобородов Ю.Р. Тампонажный цемент для скважин с аномально высокими пластовыми давлениями// Техника и технология силикатов, 1999.-№1-2.- с.4-7.

78. Кривобородов Ю.Р. Тампонажные цементы для скважин с особыми горно-геологическими условиями//» Международное совещание по химии и технологии цемента,М., 2000- с.84-92.

79. Клюсов A.A. Разработка и исследование цементных тампонажных композиций, твердеющих при пониженных температурах.-Автореф. Дисс.на соискание ученой степ.докт.наук. М.,1993.-40 с.

80. Беллер H.H., Волостнов С.А., Шабанова J1.С. Облегченные тампонажные цементы с минеральными и полиминеральными матрицами в дисперсно-армированных композициях: Автореф. дис. на соиск. учен. Степ.кад.наук-Киев:Киси,1975.-20с.

81. Облегчающая добавка к тампонажным растворам/вяхирев В.И., Ипполитов В.В., Фролов A.A. и др.// Газовая промышленность-М.: Изд-во «Газ-Ойл Пресс-Сервис»,1997.-№6.0С.21-24.

82. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость-М.:Мир,1984.-320 с.

83. А.С. 613087 СССР, МКИ Е2 В 33/138 Способ получения тампонажного материала/ Горский А.Т.,Клюсов A.A. и др. Б.И. № 24, 1973.72.

84. Круглицкий H.H. и др. Физико-химическая механика тампонажных материалов.-Киев: Наукова Думка, 1974.- 151-154 с.

85. A.c. 1124117, МКИ3 Е 21 В 33/198. Тампонажный материал для крепления скважин/ В.И.Матыцин, В.И.Рябюченко, З.А.Литяева и др.(СССР). Опубл. 1984, №42.

86. Пупков B.C. Исследование факторов, влияющих на качество крепления наклонных скважин на площади Одопту// Труды СахалинНИИПИнефть. Геология и особенности разработки нефтяных месторождений Сахалина.-М.: ВНИИОЭНГ,1977, С.67-75.

87. Пупков B.C. К вопросу о седиментационной устойчивости тампонажных растворов // Труды СахалинНИИПИнефть. Геология и особенности разработки нефтяных месторождений Сахалина.-М.: ВНИИОЭНГ, 1977. С.82-85

88. Пупков B.C. и др. Пути повышения седиментационной устойчивости растворов в наклонных скважинах // ЭИ ВНИИЭгазпрома. Серия Геология, бурение и разработка газовых скважин морских нефтяных месторождений, 1955, вып.9.С.13-16.

89. А.С. 1201489 СССР, МКИ3 Е 21 В 33/138. Способ приготовления облегченного тампонажного раствора/ В.П.Гнездов, В.С.Пупков, Ю.С.Кузнецов и др. Опубл.БИ, 1985. №48.

90. А.С. 939729 СССР. МКИ3 Е 21 В 33/138. Тампонажный раствор для цементирования газовых и нефтяных скважин и способ его приготовления/ А.П.Тарнавский, П.Ф.Цыцымушкин, В.И.Авилов и др. Опубл. БИ,1982.№24.

91. A.c. 1254139. МКИ3 Е 21 В 33/138. Тампонажная смесь/ Н.Х.Каримов, М.А.Танкибаев, В.И.Петерс и др. Опубл. БИ,1986. №32.

92. А.С. 1138481 СССР, МКИ3 Е 21 В 33/138. Тампонажный состав/ Е.П.Катенев, А.А.Остапенко, Т.Н.Апексеенко и др. Опубл. БИ, 1985. № 5.

93. Ребиндер П.А. Поверхностно-активные вещества, их значение и применение в нефтяной промышленности -М.: Наука, 1978. 168 с.

94. A.c. 1682530 СССР. МКИ3 Е 21 В 33/138. Способ получения облегченной добавки тампонажных растворов/ В.А.Яковлев, Д.И.Швайка, Г.Х.Матвийчук и др. Опубл. БИ, 1991. №37.

95. A.c. 810943 СССР. МКИ3 Е 21 В 33/138. Способ получения облегченной тампонажной смеси для низкотемпературных скважин/ А.А.Клюсов, В.А.Кулявцев, П.Т.Шмыгля. Опуб.БИ,1981.№9.

96. A.c.884368 СССР. МКИ3 Е 21 В 33/138. Облегченный тампонажный раствор для низкотемпературных скважин/ А.А.Клюсов. Опубл. БИ, 1981.№32.

97. А.С.739216 СССР.МКИ3Е 21 В 33/138. Тампонажный раствор/ В.А. Яковлев, И.В. Дияк, Д.Н. Шлевин. Опубл.БИ, 1980.№21.

98. А.С.1453968 СССР. МКИ3 Е 21 В 33/138. Облегченный тампонажный раствор/ И.Г. Верещака, В.А. Яковлев, A.C. Сериков и др. Опубл. БИ, 1987.№32.

99. A.c. 1209827 СССР. МКИ3 Е 21 В 33/138. Тампонажный матерал/А.И. Булатов, Ю.А. Тарадыменко, В.В. Галимов и др. Опубл. БИ, 1986.№5.

100. A.c. 1274371 СССР. МКИ3 Е 21 В 33/138. Тампонажный раствор/ A.A. Клюсов, П.Н. Григорьев, Т.В. Кузнецова и др. Опубл.БИ, 1990.№37.

101. Клюсов A.A. К эффективности использования тампонажных растворов понижаенной плотности// ЭИ. Геология, бурение и разработка газовых и морских нефтяных месторождений.-1985. вып.10.С.9-11.

102. A.c. 1021766 СССР МКИ3 Е 21 В 33/138. Тампонажный раствор для холодных скважин/ A.A. Клюсов, B.C. Антонов, JI.M. Каргапольцева и др. Опубл. БИ,1983.№ 21.

103. Вяхирев В.И., Ипполитов В.В., Леонов Е.Г. и др. Облегчающая добавка к тампонажным растворам / Газовая промышленность.-М.:Газ-Ойл Пресс-Сервис, 1997. С21-24.

104. Фролов A.A., Янкевич В.Ф., Овчинников В.П., Овчинников П.В. Облегченный расширяющийся тампонажный раствор// Изв.Вузов: Нефть и газ.-Тюмень.: ТюмГНГУ, 1997.№5.С.77-79.

105. Крылов В.И. Осложнения при бурении скважин.- М.: Недра, 1965.-247 с.

106. Рахимбаев Ш.М., Булатов А.И., Ганиев Г.Г. Пути понижения давления при цементировании скважин/ бурение,1970.-№2.-С.27-33.

107. Фролов A.A. Совершенствование технических средств и технологий для цементирования газовых скважин месторождений Крайнего Севера.-Тюмень.: ТюмГНГУ, 2000.-164 с.

108. Вяхирев В.И., Фролов A.A., Кривобородов Ю.Р. и др. Расширяющиеся тампонажные цементы.-Обз.инф. Сер. Бурение газовых и газоконденсатных скважин.-М.: ИРЦ РАО «Газпром», 1998.-52 с.

109. Вяхирев В.И., Ипполитов В.В., Фролов A.A. и др. Облегчающая добавка к тампонажным растворам// Газовая промышленность, 1997.-№6.-С.21-24.

110. Фролов A.A. Специальные тампонажные материалы для разобщения газосодержащих горизонтов месторождений Крайнего Севера// Изв.Вузов: Нефть и газ, 2000.№5. С 23-30.

111. Фролов A.A., Овчинников В.П., Овчинников П.В. и др. Опыт применения облегченных кремнеземсодержащих растворов при цементировании скважин месторождений Крайнего Севера/ Бурение.-М., 2001.-№5.- С. 19-22.

112. Патент № 2139409 РФ, МПК 6 Е 21 В 33/138. Облегченная тампонажная смесь/ Вяхирев В.И., Ипполитов В.В., Рябоконь A.A. и др. Опубл.БИ,1999.№ 11.

113. Бережной А.И., Назаренко B.JI., Ржавский E.JI. и др. Использование дисперсных полимерных материалов для цементирования скважин/ Нефтяное хозяйство, 1971 .-№ 10.-С.42-44.

114. Минхайров K.JL, Бочкарев Г.П., Калявин P.M. и др. Пластмассовые микробаллоны с полыми микросферами/ ОНТС.Сер.Бурение.-М.: ВНИИОЭНГ,1971.-вы.З.- С.49-52.

115. A.c. 1263814 СССР. МКИ3 Е 21 В 33/138. Цементный раствор/ В.В. Грачев, Л.И. Макаров, В.Д. Малеванский. Опубл. БИ, 1986. № 38.

116. Фролов A.A. Результаты парименения облегченных цементных растворов с микросферами// Изв.Вузов, 1997.- №4.-С.24-27.

117. Фролов A.A. и др. Новые тампонажные мтериалы/ Тр.Межрегиональной конференции по проблемам газовой промышленности.-Ставрополь: ИЦ Газпрома, 1997.-С.25-28.

118. Облегчающая добавка/ В.И.Вяхирев, В.В. Ипполитов, A.A. Фролов и др.// Проводка нефтяных и газовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений.-Тюмень: ТюмГНГУ, 1997.-С.51-53.

119. Хангильдин Г.Н. Облегченные тампонажные растворы. -М.: ЦНИИЭТнефтегаз, 1963.-53 с.

120. Детков В.П. Цементирование наклонных скважин. М.: Недра, 1978.247 с.

121. Детков В.П., Макаров Л.В. О применении аэрированных цементных растворов при креплении скважин на нефть и газ/ НТС. Сер. «Нефть и газ», 1972,вып.12.-С.21-26.

122. ГОСТ 5382-91. «Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа».

123. Фатеева Е.С., Козлова В.К. Определение содержания некоторых материалов в клинкерах методом рационального химического анализа. // Цемент, 1966, №4. с. 13.

124. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1973. - 503 с.

125. Тейлор Х.Ф.У. Химия цементов-М.: Издательство «Мир», 1992 -605 с.

126. Рамачандран B.C. Применение дифференциального термического анализа в химии цемента. М.: Стройиздат,1977.- 407 с.

127. Горшков B.C., Савельев В.Г., Абакумов A.B. Вяжущие, керамика и стеклокристаллические материалы. Структура и свойства/Справочное пособие.-М.: Стройиздат, 1995.-576 с.

128. Лазарев А.Н. Колебательные спектры и строение силикатов.-Л.: Наука, 1968.-162 с.

129. Масленков Ф.И. Применение микрорентгеноспектрального анализа. М.: Металлургия, 1968.- 25 с.

130. Астреева О.М. Петрография вяжущих материалов. М.: Госстройиздат, 1959.-161 с.

131. Ларионовова З.М., Виноградов Б.Н. Петрография цемента и бетона.-М.: Стройиздат, 1974.-348 с.

132. Грицаенко Г.С., Звягин Б.Б., Боярская Р.В. и др. Методы электронной микроскопии минералов. М.: Наука, 1969. - 310 с.

133. Пилянкевич А.Н. Просвечивающая электронная микроскопия. Киев : Наукова думка, 1975. - 220 с.

134. Булатов А.Н. Формирование и работа цементного камня в скважине.-М.: Недра, 1990.-406 с.

135. Taylor H.P.W. The Chemistry of Cement.- London: Academic Press, 1990.475 p.

136. Клюсов A.A., Шаляпин M.M. и др. Тампонажные растворы пониженной плотности для цементирования газовых скважин. М.: ВНИИгазпром, 1982. -№8. -с. 1-18.

137. Каримов Н.Х., Данюшевский B.C. Разработка рецептур расширяющихся тампонажных цементов. // Обзорн. инф.: Бурение. ВНИИЩЭНГ. - 1980. - 48 с.

138. Каримов Н.Х. Оптимальная кинетика расширения тампонажных материалов. // Нефтяное хозяйство. 1985. - №11. - с. 22-25.

139. Каримов Н.Х. Обоснование необходимого расширения тампонажных материалов// Реф.Об.Бурение.-М.: ВНИИОЭНГ,1983.-№7.-С.35-36.

140. Кравченко И.В., Кузнецова T.B. Расширяющиеся цементы, их производство, свойства и применение. // Сб.: XI Менделеевский съезд, 1975. -№9.-с. 132-133.

141. Mehta Р.К., Pirtz D., Komandant C.J. Magnesium oxide additive for producing selfstress in mass concrete. // Proceed. 7th ICCC. -1980. v.3.- 136 -142.

142. Курбанов Я.М., Хахаев Б.Н. и др. Тампонажные растворы для глубоких нефтегазовых скважин.- М.: Недра, 1996.-239 с.

143. Мильштейн В.М. Практика цементирования нефтяных и газовых скважин.-М.: ВНИИОЭНГ, 1986.-67 с.

144. Мета П.К., Поливка М. Расширяющиеся цементы//Тр.Межд.Конгресса по химии цемента, М., 1976,-т.З.- с.158-172.

145. Ямадзаки Ю., Мондзи Т., Сугиура К. Поведение расширяющихся растворов и бетонов в начальные сроки твердения с использованием добавок системы СаОСа804-4Са03А120з'80з// Тр. Межд. Конгресса по химии цемента, М., 1976.-т.3.-с. 192-196.

146. Fukuda N. Sulphoaluminous Cements.- Bull. Chem. Soc. of Japan, 1961.-v.34.- p.138-145.

147. Накамура Т., Судо Д., Акиава Ш. Минералогический состав расширяющегося цементного клинкера с высоким содержанием SiCV/Tp.IbiToro Конгресса по химии цемента, М., 1973.- с.464-465.

148. Кузнецова Т.В. Химия, технология и свойства специальных цементов алюминатного и сульфоалюминатного твердения//Автореф. на соискание учен.степени докт.наук.-М., 1981.-40 с.

149. Безрукова С.Г. Напрягающий цемент на базе сульфоалюминатного клинкера//Автореф.на соискание учен.степени канд.наук.-М., 1982.-20 с.

150. Кузнецова Т.В. Химия и технология расширяющихся и напрягающих цементов.-М.: ВНИИЭСМ, 1980.- 60 с.

151. Хлусов В.Б. Расчет состава сырьевой смеси и сульфоалюминатного клинкера// Цементная промышленность,ВНИИЭСМ, 1977.- в.5.- с. 19-21

152. Кривобородов Ю.Р., Самченко C.B. Физико-химические свойства сульфатированных клинкеров,-М.: ВНИИЭСМ, 1991.-54 с.

153. Контроль цементного производства/ под редакцией А.Ф.Семендяева.-Л.:Стройиздат, 1972.- 280 с.

154. Шейкин А.Е.,Курбатова И.И. и др. Влияние сульфатсодержащих фаз на прочность цементного камня// Шестой международный конгресс по химии цемента, 1976.-т.2.-с.166-167.1. ОКП 5738801. Группа Ж 121. Й^УТВЕРЖДАЮныи директор "РАНКО"1. Мартынов В.Н.

155. ЦЕМЕНТ ТАМПОНАЖНЫЙ БЕЗУСАДОЧНЫЙ ПОНИЖЕННОЙ ПЛОТНОСТИ

156. Технические условия ТУ 5738-004-2066498-01 Опытная партия1. СОГЛАСОВАНО

157. Генеральный директор ОАО "1. ТУ им. Д.И. Менделееваебедев А.О.ор ЗАО/ © О * «л . . О1. Колесников В.А.едры ХТКВМ1. Кривобородов Ю.Р.20011. Область распространения

158. Настоящие технические условия распространяются на цемент тампонажный, безусадочный пониженной плотности, предназначенный для цементирования газо- и газоконденсатных, нефтяных скважин для условий с аномально низкими давлениями.2. Определения

159. В настоящих технических условиях приняты термины с соответствующими определениями по ГОСТ 30515.3. Нормативные ссылки

160. В настоящих технических условиях даны ссылки на следующие документы:

161. ГОСТ 1581-96 Портландцемента тампонажные. Технические условия ГОСТ 26798.1-96. Цементы тампонажные. Методы испытаний ГОСТ 4013-82. Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов. Технические условия

162. ГОСТ 6613-86 Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия.

163. ГОСТ 30515-97 Цементы. Общие технические условия. ГОСТ 310.1-76 Цементы. Методы испытаний. Общие положения. ГОСТ 310.4-76 Методы определения прочности при изгибе и сжатии ГОСТ 22236-85 Цементы. Правила приемки.

164. ГОСТ 22236~:8ь Цементы. Упаковка, маркировка, транспортировка и хранение. Правила безопасности в нефтегазовой промышленности. -М.: Недра, 19744. Технические требования

165. Упаковка и маркировка цемента по ГОСТ 30515.44 Правила приемки

166. Предел прочности образца цементного камня при изгибе и сжатии, сроки схватывания определяют по ГОСТ 26798.0-85 и ГОСТ 26798.2-85.

167. Растекаемость цементного теста определяют по ГОСТ 26796.1-85.

168. Химический состав цемента производят по ГОСТ 5381 и ГОСТ 5382.

169. Транспортирование и хранение

170. Транспортирование и хранение цемента по ГОСТ 305157.Гарантия изготовителя

171. Изготовитель гарантирует соответствие цемента требованиям настоящих технических условий при соблюдении правил его транспортирования и хранения в упакованном виде в течение 60 сут после отгрузки.1. ТУ 5738-004-2066498-011. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

172. Технические условия «Цемент тампонажный безусадочный пониженной плотности» разработаны Российским химико-технологическим университетом им. Д.И. Менделеева:

173. Кривобородовым Ю.Р, к.т.н., доц. (рук. темы), Кузнецовой Т.В., д.т.н., проф., Самсоненко Н.В., инж.

174. ЗАО «Научно-производственная акционерная компания «РАНКО»: Кулько С.М.

175. УТВЕРЖДАЮ Исполнительный директор ООО «Объединеннце'заво^ы Группы»1. Смиритк то выпуске опытной партии облегченного тампонажного цемента.

176. Выпуск разработанного цемента осуществлялся на основе портландцементного клинкера, расширяющейся добавки оксидно-сульфоалюминатного действия и термообработанной глины с добавлением при помоле указанной смеси воздухововлекающей добавки СНВ.

177. Оптимальный состав композиции содержал (%): Портландцементный клинкер 73 Расширяющийся компонент - 7 Термообработанная глина - 20 СНВ - 0,3

178. Испытание опытной партии производилось в соответствии с действующим стандартом на тампонажные цементы. Определялись плотность раствора, сроки схватывания, прочность, загустеваемость, растекаемость цементной суспензии.

179. Профессор кафедры ХТКВМ РХТУ им. Д.И.Менделеева,д.т.н. Ю.Р.Кривобородов

180. От филиала «Оренбургбургаз»:

181. Бокарев С.А. главный технолог, председатель- Бондарь В.А. начальник цеха крепления скважин- Айсина О.И. зав. лабораторией тампонажных растворов.

182. В качестве базового компонента при разработке облегченного безусадочного тампонажного материала с регулируемой плотностью раствора использован бездобавочный портландцемент Подольского цементного завода.

183. Лабораторные испытания проводились на минерализованной жидкости затворения с плотностью1040 кг/мЗ. Указанный рассол приготавливался путем растворения технической ЫаС1 в водопроводной воде.

184. Сроки схватывания по игле Вика и прочность камня на изгиб определялись при твердении раствора в водяной бане при температурах 32 и 75°С.

185. При температуре в водяной бане 32°С образцы камня для определения прочности на изгиб одни сутки твердели в формах, а вторые сутки извлеченными из форм.

186. При температуре в водяной бане 75° образцы камня для определения прочности па изгиб двое суток твердели в формах, а затем освобождались от форм и па 2 ч. помещались в холодную водопроводную воду.

187. Время начала загустевания раствора определялось па консистометре американского производства при температурах и давлениях соответственно 32°С и 44 МПа, 75°С и 70 МПа. 4. Результаты испытании.

188. Полученные при проведении предварительных лабораторных испытаний результаты приведены в таблице.

189. Использование НТФ в качестве замедлителя сроков загустевания и схватывания раствора при температуре твердения 75°С малоэффективно, а при концентрации >0,03% нежелательно.

190. Повышение водоцемептпого отношения до 0.7 несущественно влияет на снижение плотности раствора, по заметно на снижение прочности камня на изгиб в двухсуточном возрасте твердения при температуре 75°С.

191. Основные н 1.1 IIоды и предложении

192. От филиала «Оренбургбургаз»: От разработчиков тампонажногоматериала:- Бокарев С.А. МШ^- Кузнецова Т.В.- Бондарь В.А. ЩлРу ^— Кривобородов Ю.Р.- Айсина О.И. ЪЩ//- Самсоненко Н.В.- Самсоненко В.И.

193. В качестве базового компонента при разработке облегченного безусадочного тампонажного материала с регулируемой плотностью раствора использован бездобавочный портландцемент Подольского цементного завода.

194. Лабораторные испытания проводились на пресной (водопроводной) жидкости затворения с плотностью 1000 кг/м (пресной воде).

195. Время начала загустевания раствора при температуре 35°С не определялось, так как консистометр КЦ-3 при данной температуре не работает.

196. Сроки схватывания раствора при температуре 35°С определялись по игле Вика без давления, так как установка определения схватывания типа УС-1-М1 при данной температуре не работает.

197. С вышеуказанной целью раствор, налитый в форму, накрывался стеклом, а затем форма погружалась в водяную баню с температурой воды 35°С.

198. Прочность камня на изгиб и сжатие при температуре 35°С определялась в результате двухсуточного твердения раствора в водяной бане.

199. После заполнения форм раствором последние выдерживались на воздухе до одного часа, затем излишки раствора срезались, а формы накрывались стеклом и погружались в водяную баню с температурой воды 35°С.

200. По истечении двух суток твердения в водяной бане формы извлекались из воды, разбирались, балочки размером 40x40x160 мм оставлялись на воздухе до полного остывания, а затем испытывались на изгиб и сжатие.

201. При температуре 55°С и давлении 45 МПа время начала загустевания раствора определялось на консистометре КЦ-3.

202. При тех же значениях температуры и давления на установке сроков схватывания типа УС-1-М1 определялись сроки схватывания раствора.

203. Водоотделение раствора определялось за 2 часа нахождения последнего в двух стеклянных цилиндрах, т.е. по известной методике.

204. По истечении одних суток твердения в водяной бане формы извлекались из воды, разбирались, балочки размером 40x40x160 мм оставлялись на воздухе до полного остывания, а затем испытывались на изгиб и сжатие.

205. Прочность камня на изгиб определялась на машине МИИ-100, а прочность на сжатие на специальном прессе.4. Результаты испытаний.

206. Полученные при проведении предварительных лабораторных испытаний результаты приведены в таблице.