Тампонажний матеріал з розширюючими властивостями

Реферат: Тампонажний матеріал з розширюючими властивостями, що містить в'яжуче і розширюючу домішку. Як розширюючу домішку застосовують домішку РМУ. UA 80619 U (12) UA 80619 U UA 80619 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до газонафтовидобувної промисловості, а саме до тампонажних матеріалів для цементування нафтових і газових свердловин при низьких, нормальних, помірних та підвищених температурах в ускладнених потенційними флюїдоперетоками гірничогеологічних умовах, які потребують високої надійності розмежування пластів. Відомий тампонажний матеріал, який включає портландцемент, гіпс та функціональну 6 добавку - гідрокарбоалюмосилікатний матеріал (патент Російської Федерації № 2111341, МПК Е21В33/138, публ. 20.05.1998р.), при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: портландцемент 8696, гіпс 27, гідрокарбоалюмосилікатний матеріал 27. Недоліками даного матеріалу є обмежений температурний діапазон застосування (до 100 °C), порівняно низькі коефіцієнти лінійного розширення (до 1 %) та міцнісні властивості цементного каменю (до 3,0 МПа). Відомий також тампонажний матеріал, який включає портландцемент, гіпс, цеоліт та суперпластифікатор С-32 (патент Російської Федерації № 2361899, МПК С09K8/467, публ. 20.07.2009р.), при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: портландцемент 2230, гіпс 5060, цеоліт 1820, суперпластифікатор С-3 2. Недоліками даного матеріалу є низька допустима температура застосування (умови криолітозони), порівняно низькі коефіцієнти лінійного розширення (до 0,5 %) та міцнісні властивості цементного каменю (до 4,0 МПа). Відомий тампонажний матеріал, вибраний нами як найближчий аналог (патент Російської 7 Федерації № 2153061, МПК Е21В33/138, публ. 20.07.2000р.), який вміщує в'яжуче та розширюючу добавку продукт обпалювання крейди з адипінатом натрію в співвідношенні, мас. %: в'яжуче 9098 продукт обпалювання крейди 955 адипінат натрію в співвідношенні 210. Недоліками даного матеріалу є порівняно низькі коефіцієнти лінійного розширення (до 2,0 %), особливо при низьких температурах та обмежений температурний діапазон застосування (до 100 °C). Крім того, добавка містить дефіцитну складову - адипінат натрію, який не випускається в широкому промисловому масштабі. Задачею корисної моделі є збільшення коефіцієнтів лінійного розширення та температурного діапазону застосування матеріалу від 5 до 125 °C, при збереженні технологічних параметрів тампонажного розчину (густини, водовідділення, розтічності) і міцнісно-адгезійних властивостей отриманого цементного каменю. Для вирішення поставленої задачі пропонується у тампонажному матеріалі, що містить в'яжуче і розширюючи домішку, згідно з корисною моделлю, використовують домішку РМУ при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: в'яжуче 80,090,0 розширююча домішка РМУ 10,020,0. Для приготування запропонованого тампонажного матеріалу з розширюючими властивостями (далі - ТМРВ), як в'яжуче використовують тампонажний портландцемент для низьких і нормальних, або помірних, або підвищених температур за ДСТУ Б В.2.7-88-99, або інші тампонажні спеццементи, призначені для відповідних умов застосування. РМУ за призначенням є розширюючою домішкою, 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; використовується в широкому температурному діапазоні: від 5 до 125 °C. РМУ випускається за ТУ 20.5-34971107-003:2012 і є продуктом сумісного помелу випалу карбонатної породи при температурі 1200-1400 °C, мінеральних та органічних добавок, узятих в певних співвідношеннях і виготовляється по технологічній документації, затвердженій підприємством-виробником. Вид добавок (що прискорюють, уповільнюють, пластифікують, 1 UA 80619 U 5 10 15 20 25 30 35 40 стабілізують і т.д.) і їх кількість підбирається таким чином, щоб готовий продукт відповідав технічним вимогам даних технічних умов. РМУ також може бути отримана шляхом змішування усіх компонентів, заздалегідь підготовлених відповідним чином. Домішка РМУ належить до групи безпечних матеріалів, не містить токсичних компонентів і іонів хлору. Не має корозійної дії по відношенню до стальної арматури. Виробляється в Україні. При використанні ТМРВ, допускається до складу тампонажного розчину включати хімреагенти - регулятори технологічних показників: сповільнювачі, прискорювачі, понижувачі водовідділення та фільтрації, пластифікатори, піногасники і т.д.). Кількість хімреагентів в складі тампонажного розчину повинно забезпечувати збереження технологічних параметрів розчину та каменю з нього в межах вимог ДСТУ, ТУ. Запропонований ТМРВ використовують наступним чином. Домішку РМУ перемішують з в'яжучим в сухому вигляді, згідно заданої пропорції. ТМРВ готується шляхом не менше як 3-х разового перетарювання з бункера в бункер цементозмішувальних машин, або за допомогою спеціальних змішувальних пристроїв. Розрахункову кількість хімреагентів (при необхідності), у заданій послідовності, розчиняють у воді. Отриманий розчин використовують як рідину замішування тампонажного розчину на основі ТМРВ. 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 °C і тиску до 100 МПа. Дані про технологічні властивості тампонажних розчинів на основі запропонованого ТМРВ та відомого по прототипу тампонажних матеріалів, наведені в таблиці "Технологічні параметри тампонажних розчинів на основі ТМРВ". Приклад приготування тампонажного розчину на основі ТМРВ для помірних температур. Для приготування 1 л тампонажного розчину 1024 г портландцементу ПЦТ 1-100 і 181 г РМУ-65 перемішують до утворення однорідної суміші (ТМРВ). 0,7 г НТФК розчиняють в 615 мл прісної води. Даний розчин використовують в якості рідини замішування 1205 г ТМРВ. Отриманий тампонажний розчин тестують згідно ДСТУ БВ.2.7-88-99 "Цементи тампонажні. Технічні умови" (див. таблицю, рецептура № 5). Запропоновані рецептури тампонажних розчинів на основі ТМРВ представлені в таблиці (рецептури 210). Вміст РМУ-65 в кількості 10,020,0 мас. % забезпечує: коефіцієнт розширення в межах 2,08,0 %, величину границі міцності цементного каменю на згин через 24 год. (5,06,9 МПа); величину водовідділення тампонажного розчину  2,6 при розтічності  220250 мм. Водоцементне відношення дорівнює 0,500,52. При вмісті РМУ-65 нижче 10,0 мас. % - значно зменшується коефіцієнт розширення (рецептура 11), а при перевищенні 20,0 мас. % зменшується міцність цементного каменю і зменшується прокачуваність (рецептура 12). Вміст тампонажного портландцементу в межах 80,0+90,0 мас. % - є оптимальним для надання тампонажному розчину, при нормованій розтічності, достатніх міцнісних показників цементного каменю (рецептури 2+10). Вміст традиційного сповільнювача НТФК в кількості до 0,06 % від маси ТМРВ забезпечує регулювання часу загуснення в необхідному діапазоні (до 6 год. 20 хв.). 2 UA 80619 U Таблиця 1 Технологічні параметри тампонажних розчинів на основі ТМРВ в/с, № СповільСклад ТМРВ, рідина рецепнювач % замішутури НТФК вання 1 4 5 1 прототип 0,50 2 3 4 5 6 7 8 9 10 90 90 90 85 85 85 80 80 80 10 10 10 15 15 15 20 20 20 0,04 0,06 0,04 0,06 0,04 0,06 0,50 0,50 0,50 0,51 0,51 0,51 0,52 0,52 0,52 11 12 5 ПЦТ РМУІ-100 65 2 3 95 75 5 25 0,06 0,06 0,50 0,53 Параметри розчину Режим випробувань 3 Д, мм ρ, кг/м В, % t, С 6 7 8 9 180- 18003,0 250 1850 Заявлюваний діапазон 220 1830 2,2 65 250 1830 2,4 65 250 1830 2,6 65 220 1820 2,0 65 230 1820 2,3 65 240 1820 2,4 65 200 1810 1,6 65 210 1810 2,0 65 230 1810 2,0 65 Позамежовий діапазон 250 1840 2,9 65 230 1810 1,5 65 Ρ, ΜПа 10 Час загуснення Т, год.-хв. Міцність каменю Коефіна згин цієнт через 24 розшигод. Рзг, рення, % МПа 11 12 13 5,0 2,0 30 30 30 30 30 30 30 30 30 1-10 4-20 6-20 1-15 2-20 3-30 1-00 2-00 2-30 6,9 6,5 6,3 6,0 5,7 5,2 5,7 5,2 5,0 2,5 2,2 2.0 4,8 3,7 3,2 8,0 5,5 4,6 30 30 7-40 1-20 7,2 3,2 0,8 5,8 Запропонований ТМРВ є простим в приготуванні, використовує компоненти, які відповідають СанПІН № 4617-88 "Гранично-допустимі концентрації шкідливих речовин у повітрі робочої зони". ТМРВ може бути ефективно застосований для цементування обсадних колон нафтових і газових свердловин в умовах, які потребують високої надійності розмежування пластів, що дозволить підвищити якість кріплення і забезпечити довговічність свердловин. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Тампонажний матеріал з розширюючими властивостями, що містить в'яжуче і розширюючу домішку, який відрізняється тим, що як розширюючу домішку застосовують домішку РМУ при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: в'яжуче 80,090,0 розширююча домішка РМУ 10,020,0. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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