Тампонажний розчин

Реферат: Тампонажний розчин для цементування свердловин містить цемент, бентоніт, воду та добавку. Як добавку використовують наноцелюлозу. UA 122443 U (54) ТАМПОНАЖНИЙ РОЗЧИН UA 122443 U UA 122443 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до газонафтовидобувної промисловості, а саме до тампонажних розчинів, для цементування нафтових і газових свердловин. Відомий тампонажний розчин [патент Російської Федерації № 2031893 МПК Е21В33/138, 1995], що містить портландцемент, суперпластифікатор С3 - в кількості від 0,5 до 1,0 % від маси портландцементу, і воду при водоцементному співвідношенні від 0,42 до 0,36. Недоліком даного тампонажного розчину є висока водовіддача, що не забезпечує якість кріплення свердловин. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі, що заявляється, за своєю технологічною суттю є тампонажний розчин [авторське свідоцтво СССР № 492646, Е21В 33/138, 1975], для цементування нафтових, газових свердловин, що містить цемент, бентоніт, воду та добавку, за яку використовується бутоксипохідне високодисперсного аморфного кремнезему. Недоліком цього розчину є те, що частинки аморфного кремнезему нерівномірно розподіляються в розчині і створюють тим самим неоднорідну структуру цементної матриці, що значно погіршує реологічні властивості розчину та призводить у короткостроковому терміні до надмірної втрати рідини (підвищеної фільтрації) і поганої плинності, а в довгостроковій перспективі усадку та утворення тріщин. В основу корисної моделі поставлено задачу покращення реологічних властивостей тампонажного розчину. Поставлена задача вирішується тим, що у тампонажному розчині для цементування свердловин, який містить цемент, бентоніт, воду та добавку, новим є те, що як добавку використовують наноцелюлозу, за наступного кількісного співвідношення компонентів, мас. ч.: цемент 100 бентоніт 1,3-1,5 наноцелюлоза 0,4-0,5 вода 44. З патентної і науково-технічної літератури не відомі тампонажні матеріали, що містять сукупність зазначених вище компонентів в запропонованому співвідношенні, що дозволяє зробити висновок про новизну технічного рішення, що заявляється. Наноцелюлоза являє собою відновлювальний екологічно чистий матеріал, що складається з нанофібрил, довжиною мікронного і шириною нанометрового діапазону виміру, та має унікальні 3 властивості. Зокрема її густина знаходиться на низькому рівні - 1,6 г/см , але за цього вона має високу міцність: модуль пружності - близько 150 ГПа, а міцність на розрив - до 10 ГПа [M.V. Panchuk, L.С. Shlapakl, А.М. Panchuk et al. Perspectives of use of nanocellulose in oil and gas industry // Journal of Hydrocarbon Power Engineering. 2016, Vol. 3, Issue 2, pp 79-84.]. В тампонажному розчині нанофібрили є армуючими елементами та утворюють тривимірну сітку нерозгалужених довгих міцних ниток молекул, що значно покращує просторову стабільність системи. Нанофібрилярна структура обумовлює велику питому площу поверхні, та спричиняє максимальну взаємодію між частинками наноцелюлози і компонентами розчину, що приводить до покращення реологічних властивостей тампонажного розчину, запобігає його осадженню та утворенню тріщин в цементному камені. Таким чином сукупністю відомих та пропонованих суттєвих ознак та їх причинно-наслідкових зв'язків отримано новий тампонажний розчин, що відповідає вимогам поставленої задачі корисної моделі. Тампонажний розчини готуються наступним чином. Кількість води розраховувалася на підставі співвідношення вода/цемент. Ця кількість використовується для розрахунку кількості бентоніту і наноцелюлози. Після чого бентоніт та наноцелюлоза окремо змішуються в достатній кількості води до отримання колоїдної суспензії. За цього вода відбирається від загальної кількості необхідної для приготування розчину і співвідношення її загальної кількості до кількості цементу не змінюється. На кінцевій стадії виготовлення тампонажного розчину, суміші змішують разом, для того, щоб отримати більш повну дисперсію і більш однорідну систему. Потім, після інтенсивного перемішування цементного порошку з залишковою кількістю води, додають розчини бентоніту та наноцелюлози і тампонажний розчин доводять до готовності. Пропонований тампонажний розчин має кращі реологічні властивості високу стабільність, добру прокачуваність та високу міцність затвердіння цементного каменю, що дозволяє забезпечити якісну герметизацію між колонного простору свердловини упродовж тривалого періоду її експлуатації. 55 1 UA 122443 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Тампонажний розчин для цементування свердловин, який містить цемент, бентоніт, воду та добавку, який відрізняється тим, що як добавку використовують наноцелюлозу, за наступного кількісного співвідношення компонентів, мас. ч.: цемент 100 бентоніт 1,3-1,5 наноцелюлоза 0,4-0,5 вода 44. Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2