Буферна суміш

Реферат: Буферна суміш, що включає полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад Walocel), піногасник (наприклад DELFOAM), армуючі волокна (наприклад гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра"). Додатково містить мелену цегляну крихту (цем'янку). UA 106108 U (12) UA 106108 U UA 106108 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до нафтогазовидобувної промисловості, а саме - до сухих сумішей для приготування буферних рідин, які використовують під час цементування обсадних колон і встановлення цементних мостів при будівництві свердловин. Відома буферна рідина на основі сухої суміші, що включає пісок, активовану помелену глину, напівводяний гіпс, сіліпон [патент РФ № 2324721, МПК С09К 2/40, опубл. 20.05.2008]. Однак, буферна рідина на основі цієї суміші характеризується невисокою відмивальною, утримуючою та виносною здатністю крихт глинистої кірки. Найбільш близькою по технічній суті та за результатом, що досягається, до запропонованої (тобто прототипом) є стабілізована буферна суміш (СБС), що містить кварцовий пісок, золу винесення теплоелектростанцій, полімерний реагент на основі метилгідроксіетил-целюлози Walocel, піногасник DELFOAM, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" [патент України № 70694, МПК Е21В 33/128, С09К 8/02, опубл. 25.06.2012, Бюл. № 12]. Зазначена буферна суміш характеризується задовільними технологічними властивостями буферної рідини на її основі та забезпечує можливість регулювання густини в широкому діапазоні. Однак, ця буферна рідина не має високу відмивальну здатність та не забезпечує кольорову індикацію буферної рідини. В основу корисної моделі поставлена задача створити буферну суміш, яка дасть можливість приготувати буферну рідину з високою відмивальною та виносною здатністю для очищення стінок свердловини від щільної глинистої кірки, що призводить до покращення контактного зчеплення цементного каменю з обсадною колоною і стінками свердловини, а за рахунок цього до підвищення якості цементування свердловини. Крім того, запропонована буферна суміш забезпечує чітку кольорову індикацію буферної рідини, що дозволяє чітко фіксувати зони розмежування технологічних рідин. Поставлена задача вирішується тим, що буферна суміш, що включає полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад Walocel), піногасник (наприклад DELFOAM), армуючі волокна (наприклад гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра"), згідно з корисною моделлю, додатково містить мелену цегляну крихту (цем'янку) при наступному співвідношенні компонентів, м. ч.: мелена цегляна крихта (цем'янка) 100 полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад Walocel) 0,25 - 0,35 піногасник (напиклад DELFOAM) 0,15 армуючі волокна (наприклад гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра") 0,04 - 0,06. 30 35 40 45 Суттєвими відмінними ознаками корисної моделі є те, що буферна суміш, що включає полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад, Walocel), піногасник (наприклад, DELFOAM), армуючі волокна (наприклад гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра"), додатково містить мелену цегляну крихту (цем'янку) при наступному співвідношенні компонентів, м. ч.: мелена цегляна крихта (цем'янка) 100 полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад Walocel) 0,25 - 0,35 піногасник (напиклад DELFOAM) 0,15 армуючи волокна (наприклад гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра") 0,04 - 0,06. Для приготування буферної суміші, що використовують для отримання буферних рідин, застосовують: - мелену цегляну крихту (цем'янку) - продукт обпалювання глинистих порід, що містить активні кремнезем і глинозем. Цем'янку отримують у результаті помелу продукту биття звичайної глиняної цегли, черепиці та інших відходів керамічної промисловості (СТ РК 11682006 Смеси сухие строительные. Технические условия). Цем'янка має відмінні абразивні властивості. Вона надає буферній рідині забарвлення червоного кольору, забезпечуючи їй таким чином кольорову індикацію, що дозволяє чітко фіксувати зони розмежування бурового розчину - буферної рідини - цементного розчину; - Walocel - полімер на основі метилгідроетилцелюлози у вигляді порошку білого кольору, розчинний у воді; 1 UA 106108 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - піногасник DELFOAM - неіоногенна поверхнево-активна речовина - порошок білого кольору, добре розчинний у воді, який зменшує поверхневий натяг між різними рідинами; - гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" - це спеціально оброблені гідрофобізовані синтетичні волокна, хімічно інертні і нетоксичні, повністю сумісні як з водними розчинами, так і з розчинами на вуглеводневій основі. Гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" характеризується тим, що не впливає на реологічні параметри буферної рідини, але при цьому суттєво збільшує її виносну здатність. Буферну суміш готують наступним чином. Сухі компоненти суміші у визначеному співвідношенні подають у спеціалізований вузол змішування з наступним перемішуванням до отримання однорідної суміші. Приготовлену буферну суміш фасують у мішки з подальшим використанням під час цементування обсадних колон і встановлення цементних мостів. При цьому значно спрощується транспортування та приготування буферної рідини в умовах свердловини, оскільки компоненти буферної суміші транспортують у сухому вигляді, а необхідний склад суміші і співвідношення компонентів забезпечують під час її приготування. Використання буферної суміші полягає у приготуванні на її основі буферної рідини шляхом замішування розрахункової кількості сухої буферної суміші у визначеній кількості рідини замішування безпосередньо на свердловині. Приклад приготування буферної рідини на основі запропонованої буферної суміші. У цементно-змішувальну машину завантажують необхідну кількість (наприклад 5 т) буферної суміші. Насосом цементувального агрегату подають воду для досягнення потрібної 3 густини буферної рідини - 1350 кг/м при водосумішевому відношенні 1,5. Після цього для вирівнювання густини суспензію подають в осереднюючу ємкість. Після гомогенізації буферну рідину на основі буферної суміші нагнітають у свердловину, заміщуючи буровий розчин. Отримана таким чином буферна рідина характеризується наступними параметрами: густина 3 3 1350 кг/м , розтічність - 220 мм, водовіддача - 6 см за 30 хв., седиментаційна стійкість - 0,01 3 г/см . Після заміщення бурового розчину буферною рідиною на основі запропонованої буферної суміші закачують тампонажний розчин і здійснюють цементування свердловини за загальноприйнятою технологією. Результати досліджень властивостей буферних рідин на основі запропонованої буферної суміші та буферної суміші за прототипом наведено в таблиці 1. У прикладах використано верхні, середні та нижні значення вмісту компонентів запропонованої суміші, а також їх значення нижче нижчого та вище верхнього. Вміст цем'янки у буферній суміші становить 100 м.ч. В буферній рідині цем'янка є абразивним наповнювачем та надає рідині забарвлення червоного кольору. Верхня границя вмісту полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel становить 0,35 м.ч. При вмісті продукту вище 0,35 м.ч. ускладнюється процес приготування буферної рідини на основі запропонованої буферної суміші в результаті зростання її реологічних параметрів. Нижня границя полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel складає 0,25 м. ч. При вмісті полімерного реагенту на основі Walocel менше 0,25 м. ч. порушується седиментаційна стійкість суспензії. Вміст DELFOAM складає 0,15 м. ч. згідно з технічними умовами на його використання. Верхня границя вмісту гідрофобізованого синтетичного полімерного волокна "Мікрофібра" становить 0,06 м. ч. Вміст, більше ніж 0,06 м. ч., призводить до ускладнення під час приготування буферної рідини на основі буферної суміші, що пов'язано з роботою цементувальних агрегатів. Нижня границя вмісту гідрофобізованого синтетичного полімерного волокна "Мікрофібра" складає 0,04 м. ч. Зменшення нижньої границі призводить до погіршення виносних та утримуючих властивостей буферної рідини на основі запропонованої буферної суміші. Відмивальну здатність буферних рідин досліджували на приладі для визначення відмивальної здатності буферної рідини згідно з патентом на корисну модель України № 79917 5 (МПК G 01 N 15/02 від 13.05.2013 p., автори - Ставичний Є.М. та інші). З результатів досліджень встановлено, що буферна рідина на основі запропонованої буферної суміші має кращу відмивальну здатність порівняно з прототипом на 47-53 % (таблиця 1). У таблицях 2, 3 наведено результати дослідження сумісності буферної рідини на основі запропонованої буферної суміші із тампонажним і буровим розчинами. Випробування на сумісність проведено в консистометрі КЦ-3 при температурі 50 °C, 75 °C та 90 °C і тиску, відповідно, 30 МПа, 45 МПа та 82 МПа. 2 UA 106108 U 5 10 Результати випробувань з визначення часу загуснення буферної рідини на основі буферної суміші з різними складами тампонажних і бурових розчинів показують, що буферна рідина на основі запропонованої буферної суміші є індиферентною до існуючих матеріалів і не впливає на час загуснення тампонажних і бурових розчинів. Таким чином, буферна рідина на основі запропонованої буферної суміші є технічно і технологічно зручною для виконання робіт з цементування свердловин. Таким чином, від використання запропонованої буферної суміші досягають технічного результату, який полягає у тому, що приготована на її основі буферна рідина має високу відмивальну та виносну здатність для очищення стінок свердловини від щільної глинистої кірки, що призводить до покращення контактного зчеплення цементного каменю з обсадною колоною і стінками свердловини, а за рахунок цього - до підвищення якості цементування свердловини. Крім того, використання запропонованої буферної суміші забезпечує кольорову індикацію буферної рідини, що дозволяє чітко фіксувати зони розмежування технологічних рідин. Таблиця 1 Склад суміші, м.ч. Властивості буферної рідини на основі суміші Номе відмивал зола водосумі р густин водовідд ьна кварцов цем'я винес DELFO "Мікрофі шеве розтічні водовідділ 3 дослі Walocel а, ача, см здатність ий пісок нка ення AM бра" відношен 3 сть, мм ення, мл ду кг/м за 7,5 хв при ТЕС ня Т=21, % Прототип (буферна рідина на основі СБС) 0,151 30-40 70-60 0,15 0,05-0,15 0,45 1650 8,5 47 0,25 2 3 4 5 6 100 100 100 100 100 Буферна рідина на основі розробленої буферної суміші 0,20 0,15 0,03 1,50 1350 240 0,04 0,25 0,15 0,04 1,50 1350 230 0,01 0,30 0,15 0,05 1,50 1350 220 0,01 0,35 0,15 0,06 1,50 1350 210 0,01 0,40 0,15 0,08 1,50 1350 160 0 7,0 7,0 6,0 6,5 4,0 73 72 70 69 59 15 Таблиця 2 Вплив буферної рідини на основі запропонованої буферної суміші на час загуснення тампонажних розчинів Номер досліду Тампонажний розчин (склад, густина) Співвідношення тампонажного розчину і буферної рідини Умови досліду Час загуснення суміші (тампонажний розчин + буферна рідина), год.-хв температура, °C 1 2 3 4 ПЦТ-І-100-100 % НТФК - 0,03 % * В/Ц - 0,5 3 ρ=1820 кг/м ПЦТ-І-100-100 % НТФК - 0,03 % *В/Ц-0,5 3 ρ =1820 кг/м ПЦТ-ІІ-50-100 % НТФК - 0,03 % *В/Ц-0,5 3 р=1820 кг/м ПЦТ-ІІ-50-100 % НТФК - 0,03 % *В/Ц-0,5 3 ρ = 1820 кг/м тиск, МПа 75 45 2-55 1:9 75 45 3-50 1:1 75 45 3-20 9:1 75 45 3-10 50 30 4-00 1:9 50 30 4-40 1:1 50 30 4-20 9:1 50 30 3-50 3 UA 106108 U Продовження таблиці 2 КРТМ-ПВ- 100 % НТФК - 0,05 % 5 *В/Ц-0,54 (густина води 3 замішування 1120 кг/м ) 3 ρ = 1800 кг/м КРТМ-ПВ- 100 % НТФК - 0,05 % 6 *В/Ц-0,54 (густина води 3 замішування 1120 кг/м ) 3 ρ = 1800 кг/м РТС-150ПВ-100 % Пластифікатор -0,2 % 7 НТФК - 0,08 % *В/Ц-0,48 3 ρ = 1810 кг/м РТС-150ПВ-100 % Пластифікатор -0,2 % 8 НТФК - 0,08 % *В/Ц-0,48 3 ρ = 1810 кг/м В/Ц - водоцементне відношення 75 45 5-00 1:9 75 45 5-40 1:1 75 45 5-20 9:1 75 45 5-15 90 82 5-15 1:9 90 82 6-15 1:1 90 82 6-00 9:1 90 82 5-40 Таблиця 3 Вплив буферної рідини на основі розробленої буферної суміші на загустівання бурового розчину в контактних зонах Тип бурового розчину Буферна рідина на основі запропонованої буферної суміші Подвійно-інгібований 3 ρ= 1220кг/м ,Т= 104 с 3 В = 4 см за 30 хв СНЗ1/10=146/144 дПа Соленасичений 3 ρ= 1600 кг/м , Τ = 60-80 с 3 В = 6-8 см за 30 хв СНЗ1/10=50/70 ДПа Полімеркалієвий 3 ρ =1230 кг/м , Τ = 92 с 3 В = 4 см за 30 хв СНЗ1/10=16/47 дПа Лігносульфонатний 3 ρ= 1240 кг/м , Τ = 80 с 3 В = 4,5 см за 30 хв СНЗ1/10=66/98 дПа Розтічність суспензій за Співвідношення Розтічність, мм конусом АзНДІ (Т = 22 °C), бурового розчину і Τ = 22 °C Τ = 50 °C мм буферної рідини 220 185 240 180 230 1:9 220 220 1:1 220 220 9:1 220 220 1:9 205 250 1:1 205 250 9:1 190 250 1:9 250 250 1:1 250 250 9:1 220 240 9:1 200 220 1:1 215 220 1:9 250 220 180 200 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Буферна суміш, що включає полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад Walocel), піногасник (наприклад DELFOAM), армуючі волокна (наприклад гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра"), яка відрізняється тим, що додатково містить мелену цегляну крихту (цем'янку) при наступному співвідношенні компонентів, м. ч.: 10 4 UA 106108 U мелена цегляна крихта (цем'янка) полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад Walocel) піногасник (напиклад DELFOAM) армуючі волокна (наприклад гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра") 100 0,25 - 0,35 0,15 0,04 - 0,06. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 5