Распространение настоящего стандарта осуществляется в соответствии с
действующим законодательством и с соблюдением правил, установленных ОАО
«Газпром»
Содержание
Введение IV
Область применения 1
Нормативные ссылки 1
Термины и определения 3
Обозначения и сокращения 3
Классификация и назначение 4
Технические требования 5
Методы контроля (испытаний) 6
Правила приемки 7
Требования безопасности 8
Требования к упаковке, хранению, маркировке 8
Указания по утилизации 8
Приложение А (рекомендуемое) Форма протокола испытаний 9
Приложение Б (рекомендуемое) Облегчающие материалы для тампонажных
растворов 10
Библиография 11
III
Введение
Создание надежной и герметичной крепи газовых и газоконденсатных
скважин во многом определяется герметичностью кольцевого
пространства, заполненного тампонажным камнем, в том числе камнем
облегченных тампонажных растворов, применяемых при цементировании
обсадных колонн в эксплуатационных и поисково-разведочных скважинах
при наличии проницаемых пластов с низкими градиентами давлений
гидроразрыва.
Для приготовления тампонажных растворов на основе облегченных
тампонажных цементов в настоящее время используется достаточно
широкий ассортимент облегчающих добавок. Облегченные цементы
приготавливаются на месторождениях путем смешивания в сухом виде
тампонажных портландцементов и облегчающих добавок на специальных
смесительных установках или многократной перетаркой с использованием
цементно-смесительных машин. В настоящее время отсутствуют
требования к характеристикам облегчающих добавок для приготовления
облегченных тампонажных цементов, а технические условия на
производство добавок не учитывают специфики их применения в качестве
компонента облегченного тампонажного раствора, предназначенного для
выполнения изоляционных работ при цементировании обсадных колонн.
В связи с изложенным разработан настоящий стандарт, регламентирующий
технические требования к облегчающим добавкам для тампонажных
растворов с целью обеспечения качественного цементирования обсадных
колонн в скважинах с низкими градиентами давлений гидроразрыва
пород.
СТАНДАРТ ОТКРЫТОГО АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА «ГАЗПРОМ»
ОБЛЕГЧАЮЩИЕ ДОБАВКИ ДЛЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ. ТЕХНИЧЕСКИЕ
ТРЕБОВАНИЯ
Дата введения – 2008-05-01
Область применения
Настоящий стандарт распространяется на облегчающие добавки
для тампонажных растворов, применяемых при цементировании
обсадных колонн в интервалах поглощающих пластов и пластов с
низкими градиентами давлений гидроразрыва при строительстве
скважин на месторождениях ОАО «Газпром».
Стандарт устанавливает технические требования к облегчающим
добавкам для тампонажных растворов, методы их контроля
(испытаний) и предназначен для применения при разработке
рабочих проектов на строительство скважин и формировании
заказов заводам – изготовителям облегчающих добавок.
Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на
следующие стандарты: ГОСТ 2.114-95 Единая система
конструкторской документации. Технические условия ГОСТ
12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие
санитарно-гигиени-
ческие требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные
вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.4.021-75 Система стандартов безопасности труда. Системы
вентиляционные.
Общие требования
ГОСТ 12.4.034-2001 Система стандартов безопасности труда.
Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Классификация и
маркировка
ГОСТ 12.4.103-83 Система стандартов безопасности труда. Одежда
специальная защитная, средства индивидуальной защиты ног и рук.
Классификация
ГОСТ 310.2-76 Цементы. Методы определения тонкости помола ГОСТ
1581-96 Портландцементы тампонажные. Технические условия
ГОСТ 6613-86 Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками.
Технические условия
Издание официальное
ГОСТ 9758-86 Заполнители пористые неорганические для
строительных работ. Методы испытаний
ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов
ГОСТ 15846-2002 Продукция, отправляемая в районы Крайнего Севера
и приравненные к ним местности. Упаковка, маркировка,
транспортирование и хранение
ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции.
Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и
определения
ГОСТ 24297-87 Входной контроль продукции. Основные положения
ГОСТ 26798.1-96 Цементы тампонажные. Методы испытаний
ГОСТ 30566-98 Порошок перлитовый фильтровальный. Технические
условия
ГОСТ Р 8.563-96 Государственная система обеспечения единства
измерений. Методики выполнения измерений
ГОСТ Р 12.4.013-97 Система стандартов безопасности труда. Очки
защитные. Общие технические условия
ГОСТ Р 52108-2003 Ресурсосбережение. Обращение с отходами.
Основные положения СТО Газпром 2-3.2-016-2005 Буровые растворы.
Методика выполнения измерений
массовой доли влаги в глинопорошках
СТО Газпром 2-3.2-017-2005 Буровые растворы. Методика выполнения
измерений тонкости помола глин, глинопорошков сухим методом
СТО Газпром РД 2.1-155-2005 Тампонажные растворы. Методика
выполнения измерений прочности тампонажного камня на сжатие
ультразвуковым методом на анализаторе
№ 5265 U фирмы CHANDLER ENGINEERING
СТО Газпром РД 2.1-156-2005 Тампонажные растворы. Методика
выполнения измерений водоотдачи тампонажного раствора на тестере
М 7120 фирмы CHANDLER ENGINEERING
СТО Газпром РД 2.1-157-2005 Тампонажные растворы. Методика
выполнения измерений реологических параметров (динамическое
напряжение сдвига, эффективной вязкости) на реометре № 7400
фирмы CHANDLER ENGINEERING
Примечание – При пользовании настоящим стандартом целесообразно
проверить действие ссылочных стандартов по соответствующим
указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный
документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим
стандартом следует руководствоваться замененным (измененным)
стандартом. Если ссылочный документ отменен без замены, то
положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части,
не затрагивающей эту ссылку.
Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 16504, ГОСТ Р
8.563, а также следующие термины с соответствующими
определениями:
облегчающие добавки: Дисперсные неорганические и
органические материалы с плотностью от 300 до 2600 кг/м3,
вводимые в тампонажный цемент для регулирования плотности
тампонажного раствора.
облегченный цементный раствор: Однородная
смесь облегченного тампонажного цемента с водой или водными
растворами специальных реагентов для цементирования обсадных
колонн в скважинах.
водотвердое отношение: Отношение
массы воды к массе облегченного тампонажного цемента.
сопротивление разрушению: Гидростатическое
давление, при котором разрушается более 50 облегчающей
добавки, представляющей собой газонаполненные микросферы с
прочной непроницаемой оболочкой.
методика выполнения измерений: Совокупность
операций и правил, выполнение
которых обеспечивает получение результатов измерений с
установленной погрешностью (неопределенностью).
[ГОСТ Р 8.563-96, статья 3.1]
3.7 протокол
испытаний: Документ, содержащий необходимые сведения
об объекте
испытаний, применяемых методах, средствах и условиях
испытаний, результаты испытаний, а также заключение по
результатам испытаний, оформленный в установленном порядке.
[ГОСТ 16504-81, статья 24]
3.8 входной
контроль: Контроль продукции поставщика, поступившей
к потребителю
или заказчику и предназначаемой для использования при
изготовлении, ремонте или эксплуатации продукции.
[ГОСТ 16504-81, статья 100]
Обозначения и сокращения
В настоящем стандарте использованы следующие обозначения и
сокращения: В/Т – водотвердое отношение
МВИ – методика выполнения измерений
МС – микросферы
ПЦТ I-50 – портландцемент тампонажный бездобавочный для низких и
нормальных температур
ПЦТ I-100 – портландцемент тампонажный бездобавочный для
умеренных температур ПЦТ I-G-CC-1 – портландцемент тампонажный
бездобавочный с нормированными
требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44, высокой
сульфатостойкости ПЦТ III-Об 4 – портландцемент тампонажный со
специальными добавками облегчен-
По плотности облегчающие добавки условно классифицируются на
четыре группы:
1-я группа – тонкодисперсные, или самораспускающиеся,
гидрофильные материалы с плотностью от 2000 до 2600 кг/м3(глинопорошки,
диатомит, трепел, опока, цеолит, конденсированный
микрокремнезем и другие), обеспечивающие в смеси с
цементом снижение плотности раствора за счет повышенного
В/Т (от 0,7 до 1,5);
2-я группа – тонкодисперсные материалы с плотностью от
1000 до 2000 кг/м3(гильсонит,
зола уноса тепловых электростанций, угольный порошок,
кероген, шлам-лигнин, торф, резиновая крошка и другие),
обеспечивающие в смеси с цементом снижение плотности
раствора за счет низкой плотности добавки и повышенного
В/Т (от 0,6 до 0,8);
3-я группа – сыпучие материалы (вермикулит, вспученный
перлитовый песок, керамзит), содержащие газовые
включения и представляющие собой гранулы с открытой и
закрытой пористостью и невысокой прочностью оболочки,
обеспечивающие в смеси с цементом снижение плотности
раствора за счет наличия газовой составляющей и
повышенного В/Т (от 0,6 до 0,9);
4-я группа – легкие дисперсные материалы с плотностью
менее 1000 кг/м3(бороси-
ликатные стеклянные микросферы, полимерные микросферы,
пламилон, зольные алюмосиликатные микросферы типа МС и
другие), представляющие собой заполненные газом сферы с
непористой прочной оболочкой и обеспечивающие снижение
плотности раствора за счет низкой плотности добавки при
В/Т от 0,5 до 0,7.
Облегчающие добавки 1-й и 2-й групп применяются для
приготовления облегченных тампонажных растворов с плотностью
от 1500 до 1650 кг/м3при
цементировании обсадных колонн в интервалах горных пород с
умеренными и повышенными температурами.
Облегчающие добавки 3-й и 4-й групп применяются для
приготовления облегченных тампонажных растворов с плотностью
от 1200 до 1500 кг/м3при
цементировании обсадных колонн в интервалах горных пород с
низкими, нормальными и умеренными температурами.
Технические требования
Технические показатели для облегчающих добавок различных
групп в зависимости от технических показателей тампонажного
раствора и камня приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 – Требования к техническим показателям
Наименование технического показателя
Норма для облегчающей добавки
1-я группа
2-я группа
3-я группа
4-я группа
1 Массовая доля остатка на сите по ГОСТ 6613, -,
не более:
№ 010 (0,10 мм)
10
10
–
–
№ 050 (0,50 мм)
–
–
–
5
№ 063 (0,63 мм)
–
–
15
–
2 Удельная поверхность*, м2/кг,
не менее
750
–
–
–
3 Массовая доля влаги (влажность), -, не более
10
8
5
5
4 Насыпная плотность, кг/м3,
не более
–
–
200
500
5 Массовая доля фракции плотностью более 1000
кг/м3,
-, не более
–
–
10
10
6 Водоотделение облегченного тампонажного
раствора, мл, не более (при плотности раствора,
кг/м3):
1400±20
–
–
7,5
5,0
1500±20
5,0
5,0
5,0
5,0
1600±20
5,0
5,0
5,0
5,0
7 Предел прочности при изгибе/сжатии камня
облегченного тампонажного раствора в возрасте 2
сут, МПа, не менее:
- для низких и нормальных температур
0,7/2,0
0,7/2,0
0,7/2,0
0,72,0
- для умеренных и повышенных температур
1,0/2,5
1,0/2,5
1,0/2,5
1,0/2,5
8 Сопротивление разрушению, МПа, не менее:
- добавки для приготовления облегченного
тампонажного раствора при цементировании
обсадных колонн с глубиной спуска до 2000 м
–
–
–
15
- добавки для приготовления облегченного
тампонажного раствора при цементировании
обсадных колонн с глубиной спуска от 2000 до
3000 м
–
–
–
25
Окончание таблицы 6.1
Наименование технического показателя
Норма для облегчающей добавки
1-я группа
2-я группа
3-я группа
4-я группа
- добавки для приготовления облегченного
тампонажного раствора при цементировании
обсадных колонн с глубиной спуска от 3000 до
4000 м
–
–
–
35
* Для высокодисперсных облегчающих добавок с
размером зерен 10 мкм и менее. Примечания
Градация температур по ГОСТ 1581.
Показатели водоотделения и предела прочности при изгибе
камня определяются для тампонажного раствора,
приготовленного из смеси портландцемента и облегчающей
добавки при растекаемости раствора от 180 до 220 мм.
Технические показатели поставляемых облегчающих добавок и
методы контроля должны быть отражены в технических условиях
на продукцию, оформленных в соответствии с требованиями ГОСТ
2.114.
Выбор группы облегчающих добавок и их количества
определяется требуемой плотностью облегченного тампонажного
раствора и соответствием показателей характеристик раствора
и камня требованиям ГОСТ 1581, предъявляемым к цементам типа
ПЦТ III-Об.
Глинопорошки для приготовления облегченных тампонажных
растворов не должны содержать модифицирующих добавок (типа
полимеров, кальцинированной соды).
Методы контроля (испытаний)
При оценке технических показателей облегчающих добавок
следует использовать методы испытаний, приведенные в таблице
7.1.
Таблица 7.1 – Методы испытаний
Наименование технического показателя
Норма для облегчающей добавки
1-я группа
2-я группа
3-я группа
4-я группа
1 Массовая доля остатка на сите
СТО Газпром 2-3.2-017
ГОСТ 9758
ГОСТ 30566
2 Удельная поверхность
ГОСТ 310.2
–
–
–
3 Массовая доля влаги (влажность)
СТО Газпром 2-3.2-016
ГОСТ 9758
ГОСТ 30566
4 Насыпная плотность
–
–
ГОСТ 9758
5 Массовая доля фракции плотностью более 1000
кг/м3
–
–
ГОСТ 9758
6 Водоотделение
ГОСТ 26798.1
7 Предел прочности при изгибе
ГОСТ 26798.1
8 Сопротивление разрушению
–
–
–
ТУ 6-48-108-94 [1]
Приготовление облегченного тампонажного цемента для
определения показателей водоотделения раствора и предела
прочности камня необходимо производить путем смешивания
портландцемента типа ПЦТ I-50 (для низких и нормальных
температур), типа ПЦТ I-100 (для умеренных температур) или
типа ПЦТ I-G-CC-1 (для низких, нормальных и умеренных
температур) и облегчающей добавки в соотношении,
обеспечивающем после затворения получение облегченного
тампонажного раствора заданной плотности.
Тампонажный раствор для определения показателей
водоотделения и предела прочности камня при изгибе/сжатии
следует приготавливать путем затворения облегченного
тампонажного цемента водой при подобранном В/Т по ГОСТ
26798.1, обеспечивающем получение раствора с растекаемостью
не менее 180 мм и не более 220 мм.
Для оценки влияния облегчающей добавки на параметры
применяемого при креплении скважин тампонажного раствора
необходимо проводить лабораторные испытания с учетом
конкретных термобарических условий цементирования в
соответствии с требованиями РД 39-00147001-767-2000 [2,
раздел 6] и ПБ 08-624-03 [3, пункт 2.7.4].
Результаты испытаний необходимо оформлять протоколом по
форме, приведенной в приложении А.
Правила приемки
Приемку облегчающих добавок следует производить с учетом
требований разделов 6, 7 настоящего стандарта с выполнением
процедуры и порядка входного контроля качества облегчающей
добавки, предусмотренными ГОСТ 24297. Входной контроль
качества облегчающей добавки должна осуществлять
производственная лаборатория с использованием МВИ,
разработанных и метрологически аттестованных по ГОСТ Р
8.563, в следующем порядке:
Порядок отбора и подготовки проб производить в соответствии
с требованиями ГОСТ 9758.
При входном контроле должны проводиться исследования влияния
облегчающей добавки на параметры применяемого для крепления
скважин тампонажного раствора с учетом термобарических
условий цементирования. При испытаниях следует
руководствоваться ГОСТ 26798.1, СТО Газпром РД 2.1-155, СТО
Газпром РД 2.1-156, СТО Газпром РД 2.1-157, НД
00158758-253-2004 [4] и НД 00158758-254-2004 [5].
Результаты входного контроля должны фиксироваться в журнале
лаборанта (оператора) и оформляться протоколом с приложением
акта отбора проб.
Требования безопасности
Безопасность применяемых утяжелителей должна быть
подтверждена санитарноэпидемиологическим заключением и
свидетельством о государственной регистрации материала.
Указанные документы должны быть оформлены с учетом
требований Федерального закона «О
санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» [6] и
СП 2.6.1.799-99 [7].
Не допускаются к применению утяжелители, классифицированные
1-м, 2-м классами опасности по ГОСТ 12.1.007.
Работающие с утяжелителями должны быть обеспечены средствами
индивидуальной защиты: специальной одеждой, в том числе
головными уборами, полихлорвиниловыми перчатками и
рукавицами по ГОСТ 12.4.103, респираторами по ГОСТ 12.4.034,
защитными очками по ГОСТ Р 12.4.013.
Помещения для работы с утяжелителями должны быть оборудованы
приточно-вытяжной вентиляцией по ГОСТ 12.4.021,
обеспечивающей состояние воздушной среды в соответствии с
ГОСТ 12.1.005.
Требования к упаковке, хранению, маркировке
Облегчающие добавки должны поставляться в упаковке по ГОСТ
15846, исключающей проникновение влаги при транспортировании
и хранении.
Хранение облегчающих добавок должно осуществляться в
соответствии с требованиями ГОСТ 15846.
При отгрузке облегчающей добавки должна быть предусмотрена
маркировка тары. Содержание, место и способ нанесения
транспортировочной маркировки должны соответствовать
требованиям ГОСТ 14192.
Указания по утилизации
Утилизация остатков облегчающих добавок, не пригодных к
дальнейшему использованию по прямому назначению, должна быть
регламентирована рабочим проектом на строительство скважин.
При утилизации остатков облегчающих добавок необходимо
соблюдать требования ГОСТ Р 52108.
Приложение А
(рекомендуемое)
Форма протокола испытаний
Наименование испытательной лабораторииНомер
аттестата аккредитацииЮридический
адрес
ПРОТОКОЛ
испытание проб (образцов)
ЗаказчикНаименование
пробы (образца)Дата
выработкиВеличина
партииДата
получения пробыДата
и место отбора пробыРегистрационный
номер пробы (образца)Дата
проведения испытанийДополнительная
информацияПроба
испытана на соответствие (наименование НД)Результаты
испытаний:
Наименование показателей
Результат испытаний
Нормируемые показатели
Методы испытаний
Заключение
Руководитель организации
Руководитель испытательной лаборатории
Дата
Приложение Б
(рекомендуемое)
Облегчающие материалы для тампонажных растворов
Таблица Б.1
Вид облегчающей добавки
Плотность, кг/м3
Удельная поверхность, м2/кг
Количество добавки к цементу, -
Рекомендуемая плотность раствора, кг/м3
Рекомендуемая температура
применен°ия
раствора, С
Диатомит
2100–2300
450
25–50
1400–1600
75
Трепел
2200–2400
1600–3200
30–50
1400–1600
75
Опока
2200–2600
1600–2000
30–50
1400–1600
75
Мел
2400–2600
600–1000
30–50
1600–1650
15–100
Зола уноса пылеугольных топок
1950–2200
2000–2200
20–50
1480–1640
15–200
Микрокремнезем
280–500
12000–16000
10–30
1400–1600
15–200
Микросферы алюмосиликатные
250–430
2500–4000
10–35
1250–1600
15–75
Микросферы стеклянные
120–200
3500–5000
2–10
1300–1720
15–200
Библиография
[1] Технические условия
АО «НПО Стеклопластик» ТУ 6-48-108-94
Микросферы стеклянные
[2] Руководящий документ ОАО «Газпром»
РД 39-00147001-767-2000
Инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин
[3] Правила безопасности Госгортехнадзора России ПБ 08-624-03
Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности
[4] Нормативный документ ООО «ТюменНИИгипрогаз» НД 00158758-253-2004
Тампонажные растворы. Методика выполнения измерений времени загустевания
тампонажных растворов на герметизированном консистометре высокого
давления № 7025-А10 фирмы CHANDLER ENGINEERING (США)
[5] Нормативный документ ООО «ТюменНИИгипрогаз» НД 00158758-254-2004
Тампонажные растворы. Методика выполнения измерений времени прочности
тампонажного камня на сжатие на автоматическом электроприводном
гидравлическом прессе № 4207 фирмы CHANDLER ENGINEERING (США)
[6] Федеральный закон от 30.03.1999 г. № 52-ФЗ «О
санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»
[7] Государственные санитарноэпидемиологические правила и нормативы СП
2.6.1.799-99
Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Основные санитарные
правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99)
ОКС 75.020
Ключевые слова: облегчающая добавка, тампонажный раствор, технические
требования, классификация, методы контроля, правила приемки, упаковка,
хранение