Тампонажний матеріал для водоізоляційних робіт

Реферат: Тампонажний матеріал для водоізоляційних робіт містить мікроцемент на основі портландцементів та модифіковану рідину. Додатково може містити мікроцемент на основі шлакових в'яжучих, а як модифікована рідина використовується модифікована рідина для замішування на водній основі, що містить хімреагенти - регулятори технологічних показників, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: мікроцемент 50,0-55,0 модифікована рідина 45,0-50,0. UA 106491 U (12) UA 106491 U UA 106491 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до газонафтовидобувної промисловості, а саме до складів, що використовуються для ізоляції водоприпливів в експлуатаційних нафтових, газових і газоконденсатних свердловинах, а також для ізоляції зон поглинань при спорудженні свердловин в умовах низьких, нормальних, помірних та підвищених температур (15160 °C). Відомий тампонажний матеріал (проспект фірми Halliburton, Diesel Oil-Cement Slurry // Cementing Technology Manual, Section 11, Halliburton, October 1993 p., с. 7-11), який містить портландцемент і модифіковану поверхнево-активною речовиною (ПАР) вуглеводневу рідину. Недоліком даного матеріалу є низька ефективність при проведенні водоізоляційних робіт з мінімальними показниками приймальності свердловини. Відомий тампонажний матеріал (патент Російської Федерації № 2139985, МПК Е21В33/138, опубл. 20.10.1999 р.), який містить гіпсоглиноземистий або напружуючий цемент і модифіковану поверхнево-активною речовиною (ПАР) вуглеводневу рідину, мас. %: гіпсоглиноземистий або напружуючий цемент 55-65 модифікована ПАР вуглеводнева рідина решта. Його недоліком є невисока термостійкість (до 60 °C) і, як наслідок, обмежений температурний діапазон застосування. Відомий тампонажний матеріал для ізоляції водоприпливів в свердловині, вибраний за прототип, (патент України № 62281 А, МПК С09К8/42, Е21В33/13, опубл. 15.12.2003 р.), який містить як в'яжуче тампонажний портландцемент, подрібнений до питомої поверхні 8001500 2 м /кг, і модифіковану ПАР вуглеводневу рідину, мас. %: тампонажний портландцемент 45-60 модифікована вуглеводнева рідина 40-55. Недоліками розчину за прототипом є низька міцність цементного каменю, навіть при умові якісного заміщення вуглеводневої рідини замішування тампонажного розчину пластовою водою, та повна відсутність цементного каменю без контактування розчину з водою. Крім цього, при застосуванні тампонажних розчинів на вуглеводневій основі завжди існує небезпека передчасного схоплення розчину через часткове заміщення вуглеводневої рідини водою в процесі закачування та продавлювання тампонажного розчину в заданий інтервал водоізоляції. Задачею корисної моделі є підвищення міцності цементного каменю без врахування впливу пластових вод на процес структуроутворення, виключення негативного фактору передчасного загуснення та схоплення розчину при умові забезпечення стабільності реологічних параметрів і високих ізоляційних властивостей, без негативного впливу на довкілля та здоров'я людей. Для вирішення поставленої задачі у тампонажному матеріалі для водоізоляційних робіт, який містить як в'яжуче тампонажний портландцемент, подрібнений до питомої поверхні 2 8001500 м /кг (далі мікроцемент), та модифіковану рідину, запропоновано як в'яжуче крім мікроцементів на основі портландцементів використовувати мікроцементи на основі шлакових в'яжучих, а як модифіковану рідину замішування використовувати модифіковану рідину на водній основі, що містить хімреагенти - регулятори технологічних показників, наприклад сповільнювачі, стабілізатор та піногасник, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: мікроцемент 5055 модифікована рідина замішування 4550. Для приготування запропонованого тампонажного матеріалу як мікроцементи використовують тампонажні портландцементи для низьких і нормальних або помірних температур ПЦТ - І (50, 100) за ДСТУ Б В.2.7-88-99, або інші тампонажні спеццементи на шлаковій основі (наприклад ШПЦС-120 за ТУ У 320.00136751.008-96), попередньо подрібнені на 2 кульовому млині або млині іншої конструкції, до питомої поверхні 8001500 м /кг. Допускається використання мікроцементів заводського виробництва, наприклад мікроцементів типу БТРУО (ΜΙΚΡΟ, МЕДІУМ) ЗАО "Химеко-ГАНГ". Як модифіковану рідину замішування використовують прісну або мінералізовану воду. До складу рідини замішування допускається включати хімреагенти - регулятори технологічних показників: сповільнювачі, прискорювачі, понижувачі водовідділення та фільтрації, пластифікатори, піногасники тощо. Кількість хімреагентів в складі рідини замішування повинно забезпечувати збереження технологічних параметрів розчину та каменю з нього в межах вимог ДСТУ, ТУ. 1 UA 106491 U 5 10 15 20 25 30 35 40 У заявленій рецептурі тампонажного матеріалу для водоізоляційних робіт (далі тампонажного матеріалу) мікроцемент за призначенням є компонентом, який є в'яжучим, відповідає за структуроутворення і забезпечує високу міцність цементного каменю при умові забезпечення стабільності реологічних параметрів і високих ізоляційних властивостей тампонажного матеріалу. Модифікована рідина замішування забезпечує гідратацію в'яжучого матеріалу та необхідні показники розчину, а саме розтічність, густину, водовідділення та час загуснення. Приготування запропонованого тампонажного матеріалу здійснюють безпосередньо біля свердловини, в спеціальній ємності, в наступній послідовності. Розрахункову кількість хімреагентів розчиняють в необхідній кількості води (прісної або мінералізованої). Отриманий розчин використовують як модифіковану рідину замішування (МРЗ) для тампонажного матеріалу. Мікроцементи вводяться в МРЗ поступово, при постійному перемішуванні. Замішування запропонованого тампонажного матеріалу здійснюють за допомогою цементувальних агрегатів за традиційною технологією. Вимірювання густини, розтічності та водовідділення запропонованого тампонажного матеріалу проводилось безпосередньо після його приготування згідно з ДСТУ Б В.2.7-86-99 "Цементи тампонажні. Методи випробувань", а міцності цементного каменю - після формування цементного каменю в відповідних баротермічних умовах, через 24 год. Дані про технологічні властивості запропонованого та відомого за прототипом тампонажних матеріалів наведені в таблиці. Кількість сповільнювача, приведеного в таблиці, взято від маси тампонажного матеріалу, а кількість стабілізатора та піногасника - від маси рідини замішування. Приклад приготування тампонажного матеріалу. Для приготування 1,0 л тампонажного матеріалу: 0,15 г піногасника, 0,75 г сповільнювача та 1,5 г стабілізатора розчиняють в 750,0 мл прісної води. Даний розчин використовують як МРЗ 750,0 г мікроцементу на основі ПЦТ 1-100. Отриманий тампонажний розчин тестують згідно з ДСТУ БВ.2.7-88-99 "Цементи тампонажні. Технічні умови" (див. таблицю, рецептура № 6). Досліджені рецептури тампонажних матеріалів представлені в дослідах 1-12. Вміст мікроцементу в кількості 50,055,00 мас. % забезпечує наступні показники тампонажного матеріалу: міцність цементного каменю при вигині через 24 годин (2,65,3 МПа); 3 густину тампонажного розчину 1470,01620,0 кг/м . При вмісті мікроцементу нижче 50 мас. % і, відповідно збільшенні вмісту МРЗ до 55 мас. % збільшується водовідділення та зменшується міцність цементного каменю (дослід 13). Вміст МРЗ в кількості 50,055,00 мас. % забезпечує високу розтічність, необхідний час загуснення при мінімальних показниках водовідділення. При зменшенні вмісту МРЗ до 40 мас. % різко зменшується показник розтічності та час загуснення (дослід 14). Запропонований тампонажний матеріал є простим в приготуванні, використовує компоненти, які відповідають СанПІН № 4617-88 "Граничнодопустимі концентрації шкідливих речовин у повітрі робочої зони". Він може бути ефективно застосований для проведення водоізоляційних робіт та ізоляції зон поглинань при спорудженні свердловин в нафтових та газових свердловинах, в умовах низьких, нормальних, помірних та підвищених температур (15160 °C) при зниженні витрат на ремонтно-ізоляційні роботи та покращенні екологічної ситуації на нафтогазових родовищах. 45 Таблиця Склад тампонажного матеріалу, % Хімреагенти у складі модифікованої рідини замішування, % Параметри тампонажного розчину Термобаричні умови випробувань Міцність Час каменю № Мікроцемент на Модифізагуснення при п/п основі: кована РозтічВодовідгод.-хв. вигині, Сповіль- Стабілі- ПіноГустина, Темпера- Тиск, рідина ність, ділення, ΜΠа нювач затор гасник кг/м3 тура, °C МПа ПЦТ І- ШПЦСзамішумм % 100 120 вання 1280ПРОТОТИП 210-250 22,75 атм. 2,0-2,7 1550 1 55 45 0,08 0,2 0,02 250 1620 0,0 75 30,0 2-40 4,6 2 55 45 0,10 0,2 0,02 250 1620 0,0 75 30,0 4-00 2,9 3 52 48 0,08 0,2 0,02 250 1550 0,0 75 30,0 2-35 4,4 4 52 48 0,10 0,2 0,02 250 1550 0,0 75 30,0 4-20 2,7 5 50 50 0,08 0,2 0,02 >250 1500 0,0 75 30,0 2-50 4,0 6 50 50 0,10 0,2 0,02 >250 1500 0,0 75 30,0 4-45 2,6 2 UA 106491 U Таблиця Склад тампонажного матеріалу, % № п/п 7 8 9 10 11 12 13 14 Хімреагенти у складі модифікованої рідини замішування, % Параметри тампонажного розчину Термобаричні умови випробувань Міцність Час каменю Мікроцемент на Модифізагуснення при основі: кована РозтічВодовідгод.-хв. вигині, Сповіль- Стабілі- ПіноГустина, Темпера- Тиск, рідина ність, ділення, ΜΠа нювач затор гасник кг/м3 тура, °C МПа ПЦТ І- ШПЦСзамішумм % 100 120 вання 55 45 0,08 0,2 0,02 250 1590 0,0 120 50,0 2-20 5,3 55 45 0,10 0,2 0,02 250 1590 0,0 120 50,0 4-00 3,4 52 48 0,08 0,2 0,02 250 1520 0,0 120 50,0 2-50 5,0 52 48 0,10 0,2 0,02 250 1520 0,0 120 50,0 4-Ю 3,0 50 50 0,08 0,2 0,02 >20 1470 0,0 120 50,0 3-00 4,9 50 50 0,10 0,2 0,02 >250 1470 0,0 120 50,0 4-25 2,8 Позамежовий діапазон 45 55 0,10 0,02 0,02 >250 1360 2,1 65 30,0 5-10 4,0 60 40 0,10 0,02 0,02 220 1730 0,0 65 30,0 2-05 5,1 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Тампонажний матеріал для водоізоляційних робіт, що містить мікроцемент на основі портландцементів та модифіковану рідину, який відрізняється тим, що може містити мікроцемент на основі шлакових в'яжучих, а як модифікована рідина використовується модифікована рідина для замішування на водній основі, що містить хімреагенти - регулятори технологічних показників, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: мікроцемент 50,0-55,0 модифікована рідина 45,0-50,0. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3