Тампонажний розчин з розширювальними властивостями

Тампонажний розчин з розширювальними властивостями, що містить тампонажний портландцемент, розширювальну добавку, нітрилотриметилфосфонову кислоту (НТФК) і воду, який відрізняється тим, що як розширювальну добавку застосовують добавку ДР-100 при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: тампонажний портландцемент 46,64-63,33 розширювальна добавка ДР-100 3,33-19,99 НТФК 0,013-0,04 вода решта. (19) (21) u200814189 (22) 09.12.2008 (24) 25.06.2009 (46) 25.06.2009, Бюл.№ 12, 2009 р. (72) ГОРДІЄВСЬКИЙ РУСЛАН ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ФУГЛЕВИЧ ОЛЕГ МИРОНОВИЧ, ТОКАРЄВ ВОЛОДИМИР ВІКТОРОВИЧ, МЕДВЕДЄВ МАКСИМ В'ЯЧЕСЛАВОВИЧ, МЕЛЬНИК МИХАЙЛО ПЕТРОВИЧ, КУШНАРЬОВ ВАЛЕРІЙ ЛЕОНІДОВИЧ, МАЦАЛАК МИХАЙЛО МИКОЛАЙОВИЧ, БІЛОУСОВ ГЕННАДІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, ХАКІМОВ ЛЕОНІД ЗАКІРОВИЧ, ЖУКОВ ІВАН ІВАНОВИЧ (73) ДОЧІРНЯ КОМПАНІЯ "УКРГАЗВИДОБУВАН 3 тил-фосфонову кислоту (НТФК) (див. патент Росії №2082872 С1, МПК 6 Е21В 33/138, публ.27.06.1997 р.). Недоліком даного розчину є його швидке загустівання (час прокачуваності не перевищує 1 год 40хв). Крім того, велика кількість складових розчину ускладнює процес його приготування, контроль за параметрами та потребує залучення додаткової тампонажної техніки. Задачею корисної моделі є спрощення приготування тампонажного розчину при збереженні його технологічних параметрів (густини, водовідділення, розтічності) і міцнісних властивостей отриманого цементного каменя, збільшенні часу прокачуваності та коефіцієнта розширення. Для вирішення поставленої задачі пропонується тампонажний розчин з розширюючими властивостями, що містить тампонажний портландцемент, розширюючу добавку, нітрилотриметилфосфонову кислоту (НТФК) і воду, стосовно корисної моделі в якості розширюючої добавки застосовують добавку ДР-100 при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: тампонажний портландцемент 46,64-63,33 розширююча добавка ДР-100 3,33-19,99 НТФК 0,013-0,04 вода решта Для приготування запропонованої рецептури тампонажного розчину з розширюючими властивостями (далі - тампонажного розчину) використовують тампонажний портландцемент типу ПЦТ-І100 ДСТУ Б В.2.7-88-99 (ГОСТ 1581-96) виробництва Здолбунівського ВАТ "Волинь". У заявленій рецептурі тампонажного розчину добавка ДР-100 за призначенням є розширюючою добавкою, тобто надає цементному каменю властивості розширюватись. У порівнянні з відомими розширюючими добавками на основі оксиду кальцію вона має наступні переваги: дозволяє регулювати час загущення тампонажного розчину в необхідному діапазоні; основне розширення (до 95%) тампонажного розчину (цементного каменю) відбувається в період від початку до кінця схоплення тампонажного розчину; забезпечує порівняно більші коефіцієнти розширення. Розширююча добавка ДР-100 випускається за ТУ 5744-002-82475767-08, погодженим головним Центром державного санітарно-епідеміологічного нагляду Міноборони Росії. Виготовляється шляхом сумісного помелу карбонатних порід з додаванням стабілізуючих добавок (регулятора гідратації оксидів кальцію та понижувача водовідділення). Вміст вільного оксиду кальцію не перевищує 35%. Добавка ДР-100 відноситься до групи безпечних мате 42027 4 ріалів, не містить токсичних компонентів і іонів хлору. Не володіє корозійною дією по відношенню до стальної арматури. Виробник (постачальник) ДР-100 ТОВ «Оптима-про», Україна. Нітрилотриметилфосфонова кислота (НТФК) виступає у заявленій рецептурі тампонажного розчину в якості сповільнювача термінів тужавлення та пластифікатора, виготовляється ВАТ "Хімпром", Росія. У запропонованій рецептурі тампонажного розчину ДР-100 надає цементному каменю властивості розширюватись, покращує технологічні параметри розчину, а добавка НТФК дозволяє регулювати час прокачуваності в необхідному діапазоні при збереженні міцнісних характеристик цементного каменю. Тампонажний розчин містить воду у кількості, що забезпечує задану густину тампонажного розчину при розтічності Д ³ 230мм. Тампонажний розчин запропонованої рецептури готують наступним чином. Розрахункову кількість НТФК розчиняють у воді. Отриманий розчин використовують в якості рідини замішування тампонажного розчину. Розширююча добавка ДР-100 перемішується з тампонажним портландцементом в сухому вигляді, згідно з рецептурою. Тампонажна суміш готуються шляхом не менше як 3-х разового перетарювання з бункера в бункер цементозмішувальних машин. Фізичні і механічні властивості тампонажного розчину і цементного каменю визначаються згідно ДСТУ БВ.2.7-86-99 "Цементи тампонажні. Методи випробувань". Розширення цементного каменю вимірювалося за допомогою лабораторного пристрою, сконструйованого на базі консистометра КЦ-3, який дозволяє визначати коефіцієнт розширення при температурі до 200°С і тиску до 100МПа. Дані про технологічні властивості запропонованого та відомого по прототипу тампонажних розчинів наведені в таблиці «Технологічні параметри тампонажних розчинів». Приклад приготування тампонажного розчину. Для приготування 1л тампонажного розчину: 0,49г НТФК розчиняють в 607мл прісної води. Даний розчин використовують в якості рідини замішування 1213г тампонажної суміші, з яких 1031г портландцементу ПЦТ I-100 і 182г ДР-100. Отриманий тампонажний розчин тестують згідно ДСТУ БВ.2.7-88-99 "Цементи тампонажні. Технічні умови" (див. таблицю, рецептура №10). 5 42027 6 Таблиця Технологічні параметри тампонажних розчинів Технологічні параметри тампонажного розчину Вміст компонентів, мас. % № п/п ПЦТ І-100 1 ДР100 В/С НТФК Умови випробувань Прокачуванність, год-хв Розширення, % Границя міцності на згин ч/з 24 год, ПРОТОТИП 30 до 1-40 до 11 до 7,2 75 75 75 75 75 75 75 75 75 60 60 60 60 60 60 40,0 40,0 40,0 40,0 40,0 40,0 40,0 40,0 40,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 30,0 2-00 3-40 5-50 2-10 4-00 5-30 1-50 2-40 3-20 2-00 2-50 3-40 2-00 2-20 2-40 1,2 1,0 0,8 2,6 2,0 1,5 7,5 7,0 6,0 12,0 10,0 8,6 18,5 16,4 15,0 7,2 7,0 6,6 7,1 7,2 7,6 6,1 6,0 6,2 5,4 5,0 4,8 5,2 4,8 4,5 75 60 40 зо 6-00 0-50 0,2 20,0 7,4 1,9 Густина, кг/м Розтічність, мм Водовідділення, % Температура, °С Тиск, МПа 17501780 Вода 180-290 0,0 75,0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 63,33 63,32 63,31 59,99 59,48 59,97 56,66 56,65 56,64 53,33 53,32 53,31 46,66 46,65 46,64 3,33 3,33 3,33 6,66 6,66 6,66 9,99 9,99 9,99 13,33 13,33 13,33 19,99 19,99 19,99 0,013 0,027 0,040 0,013 0,021 0,040 0,013 0,027 0,040 0,013 0,027 0,040 0,013 0,027 0,040 33,33 33,32 33,32 33,33 33,32 33,32 33,33 33,32 33,32 33,33 33,32 33,32 33,33 33,32 33,32 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 1845 1846 1843 1843 1844 1845 1840 1842 1843 1835 1838 1838 1825 1830 1830 17 18 65,31 43,32 1,33 23,32 0,040 0,040 33,32 33,32 0,50 0,50 1845 1830 Заявлюваний діапазон 240 2,0 250 2,5 >250 3,5 250 3,2 >250 3,4 >250 3,5 240 2,6 >250 3,0 >250 3,4 230 2,6 240 2,8 250 3,2 240 1,6 250 2,0 >250 3,2 Позамежовий діапазон >250 2,0 250 2,5 Запропоновані рецептури тампонажних розчинів представлені в дослідах 2-16. Вміст ДР-100 в кількості 3,33-19,99 мас.% забезпечує: коефіцієнт розширення в межах 0,8-18,5 %, величину границі міцності цементного каменю на згин через 24 год (4,5-7,6МПа); величину водовідділення тампонажного розчину £ 3,5 при розтічності ³ 230мм. Водоцементне відношення дорівнює 0,5. При вмісті ДР-100 нижче 3,33 мас.% - значно зменшується коефіцієнт-розширення (дослід 17), а при перевищенні 19,99 мас.% різко падає міцність цементного каменю і зменшується прокачуваність (дослід 18). Вміст тампонажного портландцементу в межах 46,64-63,33 мас.% - є оптимальним для надання тампонажному розчину при нормованій розтічності достатніх міцністних показників цементного каменю (досліди 2-16). Вміст НТФК в межах 0,013-0,04 мас.% є оптимальним для надання тампонажному розчину до Комп’ютерна верстка А. Крулевський статнього часу прокачуваності при конкретних умовах цементування. На основі результатів проведених дослідів можна стверджувати, що тампонажний розчин може бути ефективно застосований в умовах помірних вибійних температур (до 100°С). Запропонований тампонажний розчин є простим в приготуванні, використовує компоненти, які відповідають СанПІН №4617-88 "Граничнодопустимі концентрації шкідливих речовин у повітрі робочої зони". Запропонований тампонажний розчин з розширюючими властивостями може бути ефективно застосований для цементування обсадних колон в складних гірничо-геологічних умовах при помірних вибійних температурах (до 100°С), що дозволить підвищити якість і довговічність кріплення нафтових, газових і газоконденсатних свердловин. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601