Тампонажний розчин

Реферат: UA 72710 U UA 72710 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі буріння нафтових і газових свердловин, зокрема до корозійностійких тампонажних розчинів, призначених для цементування обсадних колон у хемогенних відкладах у термічному інтервалі до 60 °C. З аналізу існуючого рівня техніки в даній галузі відомий спосіб одержання тампонажного розчину для цементування калійно-магнієвих сольових порід, який включає замішування магнезіального цементу на насиченому водному розчині хлористого магнію [1]. Цементний камінь із такого тампонажного матеріалу має добре зчеплення з солями різного мінерального складу (галіт, сильвініт, бішофіт, карналіт), високі показники міцності, але швидко руйнується при контакті з прісними і маломінералізованими водами, тому не може бути використаний для кріплення свердловин, які мають в розрізах водоносні горизонти. Найбільш близьким за рецептурою до запропонованого тампонажного розчину є тампонажний матеріал, одержаний способом замішування суміші магнезіального цементу і кислого меленого доменного шлаку на насиченому водному розчині хлористого магнію. Такий тампонажний матеріал містить від 37 до 50 масових часток відсотків кислого шлаку [2]. Цей тампонажний матеріал прийнято як найближчий аналог. Недоліком такого тампонажного матеріалу є низький поріг прокачуваності (40 хв. при температурі 50 °C) і низька корозійна стійкість у розчинах солей, які містять хлористий магній при тривалих термінах зберігання. Задачею корисної моделі є створення корозійностійкого, в жорстких умовах магнезіальної та сульфатної агресії, тампонажного розчину, здатного прокачуватись при температурах до 50 °C (статична температура застосування - до 60 °C). Поставлена задача вирішується тим, що тампонажний розчин містить каустичний магнезит, наприклад, марки ПМК-83, кислу золу-винос, наприклад, Курахівської ТЕС, мідний купорос, нітрилотриметилфосфонову кислоту, насичений водний розчин природного бішофіту і воду при наступному співвідношенні компонентів, мас. часток %: каустичний магнезит 25-40 кисла зола-винос ТЕС 60-75 мідний купорос 2 нітрилотриметилфосфонова кислота 1 насичений водний розчин природного бішофіту 55-65 вода 5-10. Каустичний магнезит, наприклад, марки ПМК-83, являє собою порошок білого або жовтуватого кольору, розмелений до проходження через сито № 008 не менше ніж 75 % із залишком на ситі № 02 не більше ніж 5 %. Уміст MgO в каустичному магнезиті даної марки - не менше ніж 83 %, решта - СаСО3 та СаО. Кисла зола-винос, наприклад, Курахівської ТЕС, являє собою порошок темно-сіруватого 3 2 кольору з густиною 1980-2000 кг/м , з питомою поверхнею 380-420 м /кг. Хімічний склад золи, мас. часток %: SiO2 - 52,0-54,0; Аl2О3 - 15,0-24,0; Fe2O3 - 17,0-23,0; СаО - 2,2-2,8; MgO - 2,0-3,0; K2O+Na2O 1,7-3,4; в. п. п. - 3,4-3,7. Насичений водний розчин природного бішофіту являє собою жовтувато-коричневу рідину, яка вміщує розчинені солі, наприклад: MgCl2 - 360-380 г/л; КСl - 20-22 г/л; NaCl - 30-33 г/л; MgSO4 - 20-23 г/л. Використання в рецептурі тампонажного розчину каустичного магнезиту, кислої золи-виносу ТЕС, мідного купоросу, нітрилотриметилфосфонової кислоти, насиченого водного розчину природного бішофіту і води дозволяє, порівняно з прототипом, одержати корозійностійкий, у тому числі й у жорстких умовах магнезіальної та сульфатної агресії, тампонажний розчин, здатний прокачуватись при температурах до 50 °C, із статичною температурою застосовування до 60 °C. Новий тампонажний розчин був випробуваний у лабораторних умовах. За базу порівняння приймали тампонажний матеріал за найближчим аналогом. Визначались час загущення тампонажного розчину та корозійна стійкість сформованого каменю. Приклади здійснення. Приклад 1 Беруть 147,0 г (25 %) каустичного магнезиту марки ПМК-83 й 441,2 г (75 %) кислої золивиносу Курахівської ТЕС, і ретельно перемішують. Одержану тампонажну суміш замішують із насиченим водним розчином природного бішофіту при В/С=0,60, якого добавляють 353,0 г 1 UA 72710 U 5 10 15 20 25 30 35 40 (60 %). Потім беруть 11,8 г (2 % від загальної маси сухого матеріалу) мідного купоросу і 5,9 г (1 % від загальної маси сухого матеріалу) нітрилотриметилфосфонової кислоти і розчиняють в 59,0 г (10 %) технічної води. Воду з розчиненими реагентами добавляють до замішаного тампонажного складу, який потім ретельно перемішують до одержання однорідного розчину. Параметри одержаного розчину відповідають існуючим стандартам, його термін прокачування при температурі 50 °C і тиску 20 МПа більший ніж 3-50 год.-хв., границя міцності сформованого каменю через 2 доби зберігання у воді становить 2,34 МПа, через 1 місяць - 3,32 МПа, через 3 місяці - 3,51 МПа, через 6 місяців - 3,27 МПа, через 9 місяців - 3,35 МПа, через 12 місяців - 3,47 МПа; в насиченому розчині природного бішофіту через 2 доби - 2,58 МПа, через 1 місяць - 3,10 МПа, через 3 місяці - 3,30 МПа, через 6 місяців - 3,54 МПа, через 9 місяців - 3,74 МПа, через 12 місяців - 3,78 МПа. Приклад 2 Беруть 235,3 г (40 %) каустичного магнезиту марки ПМК-83 й 353,0 г (60 %) кислої золивиносу Курахівської ТЕС, і ретельно перемішують. Одержану суміш замішують із 353,0 г (60 %) насиченого водного розчину природного бішофіту. Потім беруть 11,8 г (2 %) мідного купоросу і 5,9 г (1 % від загальної сухої маси в'яжучого) нітрилотриметилфосфонової кислоти і розчиняють в 59,0 г (10 %) технічної води. Воду з розчиненими в ній реагентами добавляють до замішаного тампонажного складу, який потім ретельно перемішують до одержання однорідного розчину. Параметри одержаного розчину відповідають існуючим стандартам, його термін прокачування при температурі 50 °C і тиску 20 МПа дорівнює 3-10 год.-хв., границя міцності сформованого каменю через 2 доби зберігання у воді становить 2,62 МПа, через 1 місяць - 3,13 МПа, через 3 місяці - 3,32 МПа, через 6 місяців - 3,08 МПа, через 9 місяців - 3,17 МПа, через 12 місяців - 3,29 МПа; в насиченому розчині природного бішофіту через 2 доби - 3,00 МПа, через 1 місяць - 3,66 МПа, через 3 місяці - 3,82 МПа, через 6 місяців - 3,99 МПа, через 9 місяців - 4,20 МПа, через 12 місяців - 4,32 МПа. Приклад 3 Беруть 171,4 г (30 %) каустичного магнезиту марки ПМК-83 й 400,0 г (70 %) кислої золивиносу Курахівської ТЕС, і ретельно перемішують. Одержану суміш замішують із 371,4 г (65 %) насиченого водного розчину природного бішофіту. Потім беруть 11,8 г (2 %) мідного купоросу і 5,9 г (1 % від загальної сухої маси в'яжучого) нітрилотриметилфосфонової кислоти і розчиняють в 57,1 г (10 %) технічної води. Воду з розчиненими в ній реагентами добавляють до замішаного тампонажного складу, який потім ретельно перемішують до одержання однорідного розчину. Параметри одержаного розчину відповідають існуючим стандартам, його термін прокачування при температурі 50 °C і тиску 20 МПа більший ніж 3-50 год.-хв., границя міцності сформованого каменю через 2 доби зберігання у воді становить 2,51 МПа, через 1 місяць - 3,24 МПа, через 3 місяці - 3,42 МПа, через 6 місяців - 3,16 МПа, через 9 місяців - 3,25 МПа, через 12 місяців - 3,38 МПа; в насиченому розчині природного бішофіту через 2 доби - 2,81 МПа, через 1 місяць - 3,39 МПа, через 3 місяці - 3,57 МПа, через 6 місяців - 3,80 МПа, через 9 місяців - 3,99 МПа, через 12 місяців - 4,07 МПа. Інші дані лабораторних досліджень тампонажного розчину наведені в таблиці. Компоненти взяті у вагових відсотках від загальної маси тампонажного складу. Таблиця Технологічні властивості тампонажного розчину Час Вміст активної загуснення Середовище мінеральної тампонажного зберігання домішки, мас. розчину, год.зразків часток % хв. кислий вода доменний розчин МаСl 0-49** шлак (за розчин MgCl2 прототипом) 50 кислий вода доменний розчин МаСl 0-40** шлак (за розчин MgCl2 прототипом) 37 Границя міцності на згин МПа, через: 2 1 3 6 9 місяців доби місяць місяці місяців 12 місяців 2,54 3,24 3,42 4,48 3,67 4,89 3,27 4,93 3,31 5,05 3,42 4,98 2,73 3,23 2,84 2,23 1,83 руйнування 2,83 3,62 3,21 5,53 3,28 5,70 3,32 6,28 3,52 6,72 3,61 6,88 4,12 5,87 5,37 4,78 руйнування руйнування 2 UA 72710 U Продовження таблиці кисла золавинос Курахівської ТЕС 78 75 60 57 >3-50 >3-50 3-10 2-50 вода насичений водний розчин природного бішофіту вода насичений водний розчин природного бішофіту вода насичений водний розчин природного бішофіту вода насичений водний розчин природного бішофіту 2,30 3,27 3,45 3,21 3,29 3,40 2,54 3,06 3,24 3,49 3,52 3,30 2,34 3,32 3,51 3,27 3,35 3,47 2,58 3,10 3,30 3,54 3,74 3,78 2,62 3,13 3,32 3,08 3,17 3,29 3,00 3,66 3,82 3,99 4,20 4,32 2,68 3,10 3,18 2,97 2,99 2,85 3,05 3,77 3,91 4,15 4,35 4,46 *режим випробування: температура 50 °C, тиск 20 МПа; **за даними досліджень ПолтНТУ 5 10 15 20 З таблиці видно, що досліджуваний тампонажний розчин має прокачуваність, достатню для проведення процесу цементування. Сформований камінь із такого матеріалу має високу корозійну стійкість як у воді, так і в середовищі насиченого водного розчину природного бішофіту. Оптимальний уміст каустичного магнезиту - 25-40 мас. часток %, кислої золи-виносу ТЕС - 60-75 мас. часток %, і при подальшому збільшенні або зменшенні вмісту цих компонентів параметри сформованого каменю (корозійна стійкість у воді та в середовищі насиченого водного розчину природного бішофіту) погіршуються. Оптимальний вміст мідного купоросу - 2 мас. частки %, нітрилотриметилфосфонової кислоти - 1 мас. частка %, і при подальшому їх збільшенні час загуснення не змінюється, при зменшенні вмісту цих реагентів час загуснення зменшується. Оптимальний вміст насиченого водного розчину природного бішофіту - 55-65 мас. часток %, води - 5-10 мас. часток %, їх подальше збільшення або зменшення призводить до надмірного збільшення або зменшення до критичного рівня рухливості (розтічності) тампонажного розчину. Таким чином, запропонована корисна модель, порівняно з найближчим аналогом, дозволяє одержати корозійностійкий, у тому числі в жорстких умовах магнезіальної й сульфатної агресії, тампонажний розчин, здатний прокачуватись при температурах до 50 °C із статичною температурою використання 60 °C. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР № 209360, кл. Е21В 33/13, 1966. 2. Авторське свідоцтво СРСР № 601392, кл. Е21В 33/138, 1977. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Тампонажний розчин, що включає каустичний магнезит, активну мінеральну домішку, мідний купорос, нітрилотриметилфосфонову кислоту, водний розчин солі й воду, який відрізняється тим, що як активну мінеральну домішку він містить кислу золу-винос ТЕС, а як водний розчин солі - насичений водний розчин природного бішофіту при наступному співвідношенні компонентів, мас. часток %: 30 3 UA 72710 U каустичний магнезит кисла зола-винос ТЕС мідний купорос нітрилотриметилфосфонова кислота насичений водний розчин природного бішофіту вода 25-40 60-75 2 1 55-65 5-10. Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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