Полегшений тампонажний розчин

Реферат: UA 71326 U UA 71326 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до нафтогазової галузі і може використовуватись під час кріплення обсадних колон нафтових і газових свердловин, ускладнених присутністю пластів, схильних до гідророзриву. Відомий полегшений тампонажний розчин, який містить компоненти при наступному співвідношенні, мас. %: портландцемент тампонажний - 48,8-51,8, алюмосилікатні порожні мікросфери - 5,8-9,1, монасил - 0,6-1,2, вода - 39,4-41,2 (патент РФ 2325420 "Полегшений тампонажний розчин", кл. Е21В 33/138, авт. Штоль В.Ф. та інші, заявка 2006142103/03 від 08.12.2006, опубл. 27.05.2008). Недоліком тампонажного розчину є схильність полегшуючої домішки до руйнування під дією тиску, що обмежує застосування мікросфер глибинами кріплення колон до 2000 м. Відомий полегшений тампонажний розчин, вибраний за прототип, який мстить компоненти при наступному співвідношенні, мас. %: вода 2,0-37,5 диз. паливо 8,2-20,3 ПАР 0,3-2,0 окислений петролатум (бітум) 0,1-1,0 цемент решта, (авт. свідоцтво СРСР 684128, кл. Е21В 33/138, авт. Оголіхін Е.О. та інші, заявка 2198532/2203 від 11.12.75 р., опубл. 05.09.79 р.). Тампонажний розчин за прототипом забезпечує надійну герметичність свердловин і регулювання густини розчину у широких межах. Як відомо, петролатум - це суміш вуглеводнів ряду високомолекулярних парафінів, церезинів та залишкових олив. Окислений петролатум являє собою вуглеводневий колоїд і за загальноприйнятою термінологією є звичайним бітумом. Саме окислений бітум у сполученні з вуглеводнями дизельного палива та ПАР у співвідношенні, зазначеному у розчині за прототипом, забезпечують утворення стабільної оберненої емульсії з низьким показником фільтрації. Під час кріплення свердловини утворення мінерального в'яжучого може початися тільки після руйнування оберненої емульсії та обернення фаз, чому сприяє підвищення вибійної температури. Недоліками тампонажного розчину за прототипом є довгий термін тужавіння (при низьких температурах - до місяця і більше, поки триває руйнування оберненої емульсії), низька міцність цементного каменю та високі витрати на його приготування. Задачею даної корисної моделі є зниження терміну тужавіння та підвищення міцності цементного каменю при зменшенні витрат на приготування тампонажного розчину. Для вирішення поставленої задачі до відомого полегшеного тампонажного розчину, що містить воду, вуглеводні, вуглеводневий колоїд та цемент, згідно з корисною моделлю, додають негашене вапно та водорозчинний комплексний реагент-понижувач фільтрації, що складається з синергетичної суміші гуматів та полісахаридів, а як вуглеводні використовують сиру нафту і/або газовий конденсат та як вуглеводневий колоїд використовують порошок бітуму і/або асфальту, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вода 18,0-27,5 вуглеводні (сира нафта і/або газовий конденсат) 3,0-10,0 негашене вапно 0,5-6,0 вуглеводневий колоїд (порошок бітуму і/або асфальту) 5,0-40,0 водорозчинний комплексний реагент-понижувач фільтрації (суміш гуматів і полісахаридів, взятих у співвідношенні 10 до 1 відповідно) 1,0-6,6 цемент 34,0-55,4. У даному технічному рішенні співвідношення вуглеводнів та вуглеводневих колоїдів не забезпечує утворення розчину бітуму або асфальту у вуглеводневій фазі і відповідно оберненої емульсії, а тільки розм'якшення частинок бітуму або асфальту до пластичного стану. Зменшення вмісту вуглеводнів та заміна дизпалива на сировинний матеріал - сиру нафту та газовий конденсат - значно знижує вартість тампонажного розчину. Крім того, присутність вуглеводнів попереджує можливе спінювання тампонажного розчину. 1 UA 71326 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Для зниження показника фільтрації тампонажного розчину пропонується використовувати стійкий до солей і дії вапна комплексний реагент-понижувач фільтрації, який складається з синергетичної суміші гуматів (вуглелужний реагент (ВЛР) або гуматно-калієвий реагент (ГКР)) і полісахаридів (крохмалю, карбоксиметилцелюлози (КМЦ) тощо), взятих у співвідношенні 10 до 1 відповідно, як і у патенті України на корисну модель № 45748. Крохмалі використовують: харчовий крохмаль за ДСТУ 4286:2004, екструзійний крохмаль за ТУ 15.6-31333288.001-2004, модифікований крохмаль за ТУ У 156.6-21407680-001:2005. КМЦ виготовляється за ТУ 3-30233-2000. Гумати лужних металів ВЛР та ГКР виготовляються за ТУ У 26.8.-2369072-002. Крім того, комплексний реагент-понижувач фільтрації виконує функцію сповільнювача тужавіння. Для регулювання та прискорення процесу тужавіння у полегшений тампонажний розчин вводять негашене вапно (ГОСТ 9179-77). Цей компонент додатково підвищує міцність цементного каменю. Як вуглеводневий колоїд використовують порошок бітуму виробництва іранської фірми "Petro Toloe Jam" або порошок асфальту підприємства "Титан-Буд", або порошок високоокисленого бітуму згідно з ТУ 38 УРСР 2-01-84-75, або інший подібний продукт. Фізичні і механічні властивості отриманих за запропонованими рецептурами тампонажних розчинів і цементного каменю визначали згідно з ДСТУ БВ.2.7-86-99 "Цементи тампонажні. Методики випробувань". Дані про компонентний склад та технологічні властивості тампонажних розчинів на основі портландцементу наведені відповідно у табл. 1 та 2. Приклад приготування. У посудину ємністю 1 л залили 220 мл технічної води і при перемішуванні лабораторною мішалкою додали 20 г ВЛР та 2 г КМЦ і перемішували протягом 30 хв. Далі у ємність з розчином додали 60 г негашеного вапна. Після гасіння та гідратації вапна протягом 5 хв. у ємність додали 200 г будівельного порошкового бітуму, попередньо помеленого в охолодженому стані, і додали 50 г сирої нафти Юліївського родовища. Після перемішування протягом 15 хв. були заміряні технологічні параметри полегшеного тампонажного розчину згідно з ДСТУ БВ.2.7-86-99 "Цементи тампонажні. Методики випробувань" (див. п. 4 у табл. 2). З результатів реалізації в лабораторних умовах складів запропонованої рецептури (див. табл. 1), представлених у табл. 2, видно, що додавання порошкових бітуму та асфальту разом з 3 вуглеводнями ефективно знижує густину тампонажного розчину до величини ρ=1310 кг/м . Подальше збільшення концентрації понижувачів густини не доцільне внаслідок зменшення міцності цементного каменю до критичної величини. Вміст комплексного реагенту-понижувача водовіддачі у межах 1-6,6 мас. % забезпечує задовільний рівень водовіддачі тампонажного розчину і відсутність водовідділення. Збільшення концентрації комплексного реагенту-понижувача водовіддачі економічно недоцільне, а зменшення пов'язане зі збільшенням водовіддачі тампонажного розчину. Вміст негашеного вапна у межах 0,5-6,0 мас. % у достатній мірі прискорює процес тужавіння при відносно низький температурі проведення досліджень (50 °C) і забезпечує міцність цементного каменю у відповідності з вимогами до кріплення свердловин. Збільшення концентрації вапна за рахунок вмісту цементу призводить до зниження міцності цементного каменю. Тампонажний розчин за прототипом (див. п. 7 табл. 1 і 2) в умовах даного експерименту (протягом 48 год. при 50° С) не забезпечив утворення цементного каменю. Таким чином, запропонований полегшений тампонажний розчин забезпечує значне зниження густини при задовільних технологічних параметрах і низьких витратах на приготування. Запропонований полегшений тампонажний розчин має очевидні переваги над аналогічними системами і його застосування під час кріплення свердловин в інтервалах залягання пластів з аномально низькими пластовими тисками, а також в інтервалах похилих та горизонтальних ділянок стовбурів забезпечить одержання високого технологічного та економічного ефекту. 2 UA 71326 U Таблиця 1 Склад тампонажного розчину, мас. % В'яжучі речовини 1 2 3 4 5 6 7* Вуглеводневі Вуглеводневі колоїди речовини Сира Газ. Будів. Асфальт Цемент Вапно ВОБ нафта конденсат бітум порошк. 55,4 0,5 5 5 52,5 1 5 10 42,6 5 10 15 44,8 6 5 20 40,9 3 3 30 34 2 5 40 15* 1 Комплексний реагентпонижувач водовіддачі ВЛР Крохмаль 6 5 4 2 1 0,8 1* 0,6 0,5 Вода КМЦ 27,5 26 0,4 26 0,2 22 0,1 22 0,08 18 7* - склад тампонажного розчину за прототипом, у якому 15* - дизельне паливо, а 1* сульфанол. Таблиця 2 Параметри тампонажного розчину та цементного каменю 1 2 3 4 5 6 7* Густина, 3 кг/м 1794 1692 1460 1470 1436 1310 Водовіддача, Міцність каменю на згин Водовідділення, % 3 см /30хв. (48 год.), МПа 250 15 0 6 245 14 0 5 240 12 0 4 240 18 0 3,2 235 22 0 2,3 210 21 0 2,1 За термін експерименту цементний камінь не утворився Розтічність, мм 7* - тампонажний розчин за прототипом. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Полегшений тампонажний розчин, що містить воду, вуглеводні, вуглеводневий колоїд та цемент, який відрізняється тим, що додатково містить негашене вапно та водорозчинний комплексний реагент-понижувач фільтрації, що складається з синергетичної суміші гуматів та полісахаридів, а як вуглеводні використовуються сира нафта і/або газовий конденсат та як вуглеводневий колоїд використовується порошок бітуму і/або асфальту, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: вода 18,0-27,5 вуглеводні (сира нафта і/або газовий 3,0-10,0 конденсат) негашене вапно 0,5-6,0 вуглеводневий колоїд (порошок бітуму і/або 5,0-40,0 асфальту) водорозчинний комплексний реагентпонижувач фільтрації (суміш гуматів і 1,0-6,6 полісахаридів, взятих у співвідношенні 10 до 1 відповідно) цемент 34,0-55,4. 3 UA 71326 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко 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 4