Полегшена тампонажна суміш

Реферат: Полегшена тампонажна суміш містить портландцемент тампонажний, полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocell, піногасник DELFOAM, а як полегшуючу добавку використано мінеральний реагент на основі КЕКу. UA 73438 U (12) UA 73438 U UA 73438 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до будівництва нафтових і газових свердловин, а саме до тампонажних матеріалів, які використовують для цементування обсадних колон із застосуванням полегшених тампонажних матеріалів. Відомі полегшені тампонажні матеріали, які містять портландцемент і полегшені добавки органічного походження: бітуми і тверді асфальтени [Булатов А.И., Данюшевский B.C. Тампонажный материал. М.: Недра, 1987 - С. 280]. Використання цих добавок дозволяє отримати тампонажний матеріал, розчин якого є седиментаційно-стабільним з густиною 1500 3 кг/м із задовільними реологічними характеристиками. Недоліком відомих полегшених тампонажних матеріалів є те, що цементний камінь, отриманий з їх розчину за фізико-механічними властивостями не відповідає вимогам ДСТУ Б В.2.7-88-99 "Портландцементи тампонажні. Технічні вимоги". Відомий полегшений тампонажний матеріал, що містить портландцемент і мелене кам'яне вугілля [Данюшевский B.C., Толстых И.Ф, Мильштейн Б.М. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1973 - С. 83-87.]. Даний полегшений тампонажний матеріал дозволяє отримати прокачуваний цементний розчин із скороченими термінами схоплення без покращення фізико-механічних властивостей каменю. Недоліком відомого полегшеного тампонажного матеріалу є занижена міцність, що стає причиною відсутності надійного ізоляційного екрану, що у свою чергу призводить до неякісного цементування. Найбільш близькою за технічною суттю і призначенням до полегшеної тампонажної суміші, що пропонується, є полегшена тампонажна суміш, що містить портландцемент та відходи печей 6 графітизації електродного виробництва (патент Росії № 2129206, МПК Е21В 33/138, 1999 р., опубл. 20.04.1999 р.). Недоліком даної полегшеної тампонажної суміші є низькі фізико-механічні властивості цементного каменю, а процес твердіння тампонажних розчинів, які готують з цієї суміші, у зв'язку з наявністю контракційних ефектів, супроводжується значною усадкою цементного каменю. В основу корисної моделі поставлена задача розроблення полегшеної тампонажної суміші для приготування тампонажного розчину з покращеними фізико-механічними властивостями при формуванні безусадочного цементного каменю із одночасною утилізацією залишків переробки нафтових шламів та емульсій, яка забезпечує підвищення якості цементування свердловин. Поставлена задача вирішується тим, що полегшена тампонажна суміш, яка містить портландцемент тампонажний і полегшуючу добавку, додатково містить полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocell, піногасник DELFOAM, а як полегшуючу добавку використано мінеральний реагент на основі КЕКу, при наступному співвідношенні компонентів, м. ч.: портландцемент тампонажний 80-75 мінеральний реагент на основі КЕКу 20-25 полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocell 0,3-0,35 піногасник DELFOAM 0,15. Мінеральний порошок на основі КЕКу - продукт мікшування та осушування неплинного залишку переробки нафтових шламів та емульсій оксидом кальцію з використанням відцентрових сил в динамічному режимі. КЕК - (від англійського cake - брикет, осад або активний мул, зневоднений до 60-85 % вологості). Walocell - полімер на основі метилгідроксіетилцелюлози у вигляді порошку білого кольору, розчинний у воді. Піногасник DELFOAM - порошок білого кольору добре розчинний у воді, який зменшує поверхневий натяг рідини. Полегшену тампонажну суміш готують наступним чином. Сухі компоненти суміші засипають у пропорційному відношенні у спеціалізований вузол замішування з наступним перемішуванням до отримання однорідної суміші. Приготовану гомогенну суміш фасують у мішки або транспортують насипом з подальшим використанням під час цементування обсадних колон. Використання полегшеної тампонажної суміші полягає у розчиненні розрахункової кількості сухої полегшеної тампонажної суміші у визначеній кількості рідини. 1 UA 73438 U 5 10 15 20 25 30 35 Приклад приготування тампонажного розчину з полегшеної тампонажної суміші: В цементно-змішувальну машину завантажують необхідну кількість полегшеної тампонажної суміші. За допомогою цементувального агрегату подають воду у кількості, необхідній для 3 досягнення потрібної густини полегшеного тампонажного розчину 1500-1520 кг/м при водосумішевому відношенні 0,85. Після цього, для вирівнювання структурно-реологічних параметрів, суспензію подають в осереднюючу ємкість. Гомогенізований розчин нагнітають у свердловину. При цьому тампонажний розчин характеризується наступними параметрами: 3 густина - 1520 кг/м , розтічність - 210 мм, водовідділення - 0,5 мл. Цементування свердловини тампонажним розчином, приготованим на основі запропонованої полегшеної тампонажної суміші, виконують за загальноприйнятою технологією. Порівняння характеристик тампонажних розчинів, приготованих на основі відомої та запропонованої полегшеної тампонажної суміші, наведено у таблиці. Досліджено тампонажні розчини з відомої полегшеної тампонажної суміші, а також вісім композицій запропонованої полегшеної тампонажної суміші з граничними і середніми значеннями складових компонентів, а також їх вміст вище верхнього і нижче нижнього значень при температурі 22±2 °C (див. таблицю). Властивості приготованих тампонажних сумішей тестовано згідно ДСТУ Б В.2-86-99 "Портландцементи тампонажні. Методи випробувань". Верхня границя вмісту мінерального порошку на основі КЕКу складає 25 м.ч. При вмісті вище 25 м.ч. знижуються характеристики міцності цементного каменю. Нижня границя вмісту мінерального порошку на основі КЕКу становить 20 м.ч. При вмісті менше 20 м.ч. зростає густина тампонажного розчину та зменшується кількість продукту, спрямованого на утилізацію. Верхня границя вмісту полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocell складає 0,35 м.ч. При вмісті полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocell вище 0,35 м.ч. виникають труднощі з приготуванням тампонажного розчину. Нижня границя вмісту полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel складає 0,3 м.ч. При вмісті менше 0,3 м.ч. порушується седиментаційна стійкість тампонажного розчину. Вміст піногасника DELFOAM становить 0,15 м.ч. згідно з технічними умовами на його використання. Тампонажний розчин на основі полегшеної тампонажної суміші характеризується покращеними структурно-реологічними властивостями, незначним водовідділенням, а цементний камінь - задовільними фізико-механічними властивостями і відсутністю значної усадки. Запропонований склад полегшеної тампонажної суміші технічно і технологічно зручний для виконання робіт з цементування свердловин. Технічний результат від використання запропонованої полегшеної тампонажної суміші забезпечується підвищенням якості цементування за рахунок покращення структурнореологічних параметрів тампонажного розчину та формування безусадочного цементного каменю з покращеними фізико-механічними властивостями., а також можливістю утилізації залишків переробки нафтових шламів та емульсій. 2 UA 73438 U Таблиця Порівняльні характеристики розчинів на основі відомої та запропонованої полегшеної тампонажної суміші Склад тампонажної суміші, м.ч. Властивості тампонажного розчину Відходи строки графіт- Мінеральсхоплення, міцність полімерПорт изації ний розтіч- водовідчас хв. на згин ний Піногасник густина, ч/ч ланд електреагент ність, ділення, загуснення, у віці 2 реагент DELFOAM кг/м3 цемент родного на основі мм мл хв. діб, Walocell поч. кін. виробКЕКу МН/м2 ництва Відома тампонажна суміш 1 80 20 1500 240 8,0 255 480 605 1,12 Запропонована тампонажна суміш 2 3 80 80 20 20 0,3 0,35 0,15 0,15 1520 1530 220 210 0,5 0 310 325 475 495 560 575 1,25 1,19 4 75 5 75 25 0,3 0,15 1500 215 1 360 525 595 1,17 25 0,35 0,15 1510 205 0 385 540 640 1,13 Позамежевий діапазон вмісту компонентів 6 70 30 0,3 0,15 1450 245 2,5 450 >540 >540 0,9 7 8 70 85 30 15 0,25 0,3 0,15 0,15 1460 1760 250 200 4,8 2,0 440 300 >540 >540 360 450 0,95 2,3 9 85 15 0,4 0,15 1660 175 0,5 400 395 2,05 530 *Для полегшених тампонажних сумішей густина тампонажного розчину на їх основі повинна становити менше 1650 кг/м3 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Полегшена тампонажна суміш, що містить портландцемент тампонажний і полегшуючу добавку, яка відрізняється тим, що додатково містить полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocell, піногасник DELFOAM, а як полегшуючу добавку використано мінеральний реагент на основі КЕКу, при наступному співвідношенні компонентів, м. ч.: портландцемент тампонажний 80-75 мінеральний реагент на основі 20-25 КЕКу полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози 0,3-0,35 Walocell піногасник DELFOAM 0,15. 10 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3