Буферна рідина

Реферат: Буферна рідина містить реагент-стабілізатор, наповнювач - продукт флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" і воду. Як реагент-стабілізатор вона містить полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel. UA 68493 U (54) БУФЕРНА РІДИНА UA 68493 U UA 68493 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі будівництва нафтових і газових свердловин, а саме до цементування обсадних колон і встановлення цементних мостів. Відома буферна рідина, до складу якої входить наповнювач - зола винесення 6 теплоелектростанцій (ТЕС), реагент-стабілізатор КССБ і вода (Патент України №29682, МПК Е21В 33/138, опубл. 15.11.2000 р., бюл. №6). Недоліком даної буферної рідини є її невисока відмивальна здатність глинистої кірки. Найбільш близькою до запропонованої є буферна рідина, що включає реагент-стабілізатор карбоксиметилцелюлозу, наповнювач - продукт флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" і воду (Патент України 7 №59963, МПК Е21В 33/138 (2006.01), опубл. 10.06.2011 р., бюл. №11). Недоліком даної буферної рідини є недостатня відмивальна і виносна здатність крихт глинистої кірки. В основу створення корисної моделі поставлена задача підвищення якості цементування, яке досягається за рахунок високого ступеня відмивальної та виносної здатності і очищення стінок свердловини від крихт глинистої кірки, що дозволяє підвищити контактне зчеплення цементного каменю з обсадною колоною і стінками свердловини. Поставлена задача вирішується тим, що у буферній рідині, яка містить реагент-стабілізатор, наповнювач - продукт флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" і воду, як реагент-стабілізатор вона містить полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel при наступному співвідношенні компонентів, мас %: полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel-0,1-0,15; продукт флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В - 0,5-1,0; гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" - 0,5-1,5; вода - решта. Walocel полімер на основі метилгідроксіетилцелюлози у вигляді порошку білого кольору, розчинний у воді. Продукт флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В, що використовується в даній корисній моделі, є відходом виробництва, який утворюється під час безреагентної флотації золи винесення ТЕС, утвореної в результаті спалювання кам'яного вугілля з наступною сепарацією у водному середовищі. Продукт флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В є порошком сірого кольору, який не злежується і має форму мікросферичних утворень з розміром від 20 до 200 мкм. Продукт флотації золи винесення має наступний хімічний склад: мас %: SiO2 - 56,39; Аl2О3 26,23; Fe2O3 - 7,32; Мn3О4 - 0,05; ТіО2 - 1,99; СаО - 1,23; Mg - 1,59; Na2O - 0,60; K2О - 2,75; Р2О5 3 0,15; сірка як SO3 - 0,15. Питома поверхня ПФЗ-В складає від 2000 до 2500 см /г, питома вага 3 2,45 см /г. Гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" - це спеціально оброблені гідрофобізовані синтетичні волокна, хімічно інертні і не токсичні, повністю сумісні як з водними розчинами, так і розчинами на вуглеводневій основі. Гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" характеризується тим, що абсолютно не впливає на реологічні параметри буферної рідини, але при цьому суттєво збільшує її виносну здатність. Буферну рідину готують наступним чином. У розрахунковій кількості води розчиняють полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel в необхідній кількості, потім розчиняють гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" в необхідній кількості, після чого у розчин додають наповнювач - продукт флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В до необхідної густини розчину. Приклади приготування запропонованої буферної рідини: Приклад 1 В одному кубічному метрі води розчиняють 1 кг полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel, після чого до водного розчину полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel додають 5 кг гідрофобізованого синтетичного полімерного волокна "Мікрофібра", після цього у розчин додають 5 кг наповнювача - продукту флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В. Після ретельного перемішування отриману суміш протискують в обсадну колону, заміщуючи тим самим буровий розчин. При 3 3 цьому буферна рідина має густину - 1050 кг/м , умовну в'язкість - 30 с, водовіддачу - 2,0 см /30 3 хв, седиментаційну стійкість - 0,08 г/см . Після витіснення бурового розчину буферною рідиною, виконують цементування за загальноприйнятою технологією. Приклад 2 В одному кубічному метрі води розчиняють 1,5 кг полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel, після чого до водного розчину полімерного реагенту на 1 UA 68493 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel додають 15 кг гідрофобізованого синтетичного полімерного волокна "Мікрофібра". В отриманий розчин додають 10 кг наповнювача - продукту флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В. Після ретельного перемішування отриману суміш протискують в обсадну колону, заміщуючи тим самим буровий розчин. Після витіснення бурового розчину проводять цементування за загальноприйнятою технологією. При 3 3 цьому буферна рідина має густину - 1150 кг/м , умовну в'язкість - 40 с, водовіддачу - 1,0 см /30 3 хв, седиментаційну стійкість - 0,15 г/см . Результати досліджень рецептур буферної рідини та її властивостей наведено у таблицях 1, 2, 3. У прикладах використані верхні і нижні значення компонентів. Верхня границя вмісту полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel складає 0,15 мас % при процентному вмісті продукту вище 0,15 % виникають ускладнення під час протискування буферної рідини. Нижня границя полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel у буферній рідині складає 0,1 мас. %. При процентному вмісті полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel менше 0,1 мас. % мікросфери продукту флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В не перебувають у зваженому стані, що перешкоджає нормальному протискуванню буферної рідини. Верхня границя вмісту продукту флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В складає 1,0 мас. %, при процентному вмісті вище рекомендованої межі погіршується седиментаційна стійкість буферної рідини. Нижня границя вмісту продукту флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В складає 0,5 мас. %. При зменшенні вмісту продукту флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В буферна рідина втрачає свою відмивальну здатність. Верхня границя вмісту гідрофобізованого синтетичного полімерного волокна "Мікрофібра" складає 1,5 мас. %. Вміст більш ніж 1,5 мас. % призводить до закупорювання всмоктувальних ліній насосів цементувальних агрегатів. Нижня границя гідрофобізованого синтетичного полімерного волокна "Мікрофібра" складає 0,5 мас. %. Зменшення нижньої границі призводить до погіршення виносних властивостей даної буферної рідини. У таблиці 1 наведено результати лабораторних досліджень відмивальної здатності буферної рідини, які проводились на приладі для визначення відмивальної здатності буферної 5 рідини (а.с. СРСР №1582082, МПК Е01N 15/02 від 25.02.1988 р.). Виносна здатність буферної рідини визначалась в лабораторних умовах. Готувались дві проби буферної рідини. До складу першої проби входили продукт флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" і полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel. У другій пробі - реагент на основі карбоксиметилцелюлози. У дві проби додавали крихти шламу і глинистої кірки. В обох випадках вони розподілялись по всьому об'єму і знаходились у завислому стані. З результатів досліджень видно, що буферна рідина з додаванням полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel і гідрофобізованих синтетичних полімерних волокон "Мікрофібра" має вищу виносну здатність як шламу, так і крихт глинистої кірки. У таблицях 2, 3 наведена сумісність буферної рідини із цементним і буровим розчинами. Випробування на сумісність наведені в консистометрі КЦ-3 при температурі від 50 до 75 °C і тиску від 30 до 45 МПа. Результати випробувань з визначення часу загуснення суміші з різними складами тампонажних і бурових розчинів показують, що запропонована буферна рідина сумісна з ними, не впливає на час загуснення тампонажних і бурових розчинів. Таким чином, запропонований склад буферної рідини є технічно і технологічно зручним для виконання робіт з цементування свердловин. Технічний результат від використання запропонованої буферної рідини забезпечується підвищенням якості цементування, яке досягається за рахунок високого ступеня відмивальної та виносної здатності, очищення стінок свердловини від крихт глинистої кірки, що дозволяє підвищити контактне зчеплення цементного каменю з обсадною колоною і стінками свердловини. 2 UA 68493 U Таблиця 1 Склад, властивості, відмивальна здатність розробленої буферної рідини Склад буферної рідини, мас. % ч/ч Walocel 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,1 0,1 0,1 0,12 0,12 0,12 0,15 0,15 0,15 "Мікро- ПФЗВода фібра" В 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5 0,5 98,5 0,75 97,75 1,0 97,0 0,5 97,5 0,75 96,75 1,0 96,0 0,5 96,5 0,75 95,75 1,0 95,0 Властивості буферної рідини ВідмиТемпераСедимента- вальна тура Умовна Водовідздатність, Густина, ційна досліду, °C в'язкість, дача, 3 % кг/м стійкість, 3 с см /30хв 3 г/см 1050 30 2,0 0,1 30 1090 30 2,0 0,1 32 1150 30 1,5 0,1 34 1050 35 1,5 0,2 31 22 1100 35 1,0 0,2 34 1150 37 1,5 0,2 38 1050 38 1,0 0,3 29 1100 40 1,0 0,3 34 1150 40 1,0 0,3 38 Продовження таблиці 1 Склад, властивості, відмивальна здатність буферної рідини (за найближчим аналогом) Склад буферної рідини, мас. % Властивості буферної рідини ВідмиТемперавальна Водовідч/ч тура Умовна ПФЗГустина, дача, Седиментаційна здатність, КМЦ "Мікрофібра" Вода досліду, °C в'язкість, 3 3 3 % В кг/м см /30 стійкість, г/см с хв 0,50,5- 98,510501 0,5-1,5 22 30-40 2,0-1,0 0,08-0,15 31-38 2,5 1,0 95,0 1150 Таблиця 2 Вплив розробленої буферної рідини на час тужавіння тампонажних розчинів ч/ч 1 2 Співвідношення тамУмови досліду Час загустівання Тампонажний розпонажного розчину і суміші (тампонажчин (склад, гусрозробленої буфер- Температура, °C Тиск, МПа ний розчин + буфетина) ної рідини рна рідина), год.-хв ПЦТ-І - 100 - 100 % 1:9 75 45 3-50 НТФК - 0,05 % 1:1 75 45 3-25 *В/Ц - 0,5 9:1 75 45 3-10 3 ρ=1820 кг/м ПЦТ-І - 100 - 100 % 1:9 50 30 4-50 НТФК - 0,05 % 1:1 50 30 4-30 *В/Ц - 0,5 9:1 50 30 4-10 3 ρ=1820 кг/м *В/Ц - водоцементне відношення 5 3 UA 68493 U Продовження таблиці 2 Вплив буферної рідини на час тужавіння тампонажних розчинів (за найближчим аналогом) ч/ч 1 2 Співвідношення Умови досліду Час загустівання тампонажного Тампонажний суміші розчину і розробленої розчин (склад, (тампонажний буферної рідини за Температура, °C Тиск, МПа густина) розчин + буферна найближчим рідина), год.-хв аналогом ПЦТ-І - 100 - 100 % 1:9 75 45 3-00 НТФК - 0,05 % 1:1 75 45 3-00 * В/Ц - 0,5 9:1 75 45 3-00 3 ρ=1800 кг/м ПЦТ-І - 100-100 % 1:9 50 30 2-30 НТФК - 0,05 % 1:1 50 30 2-30 *В/Ц - 0,5 9:1 50 30 2-30 3 ρ=1820 кг/м *В/Ц - водоцементне відношення Таблиця 3 Вплив розробленої буферної рідини на час загустівання бурового розчину в контактних зонах ч/ч 1 2 3 Буровий розчин (склад, густина) Бентонітовий глинопорошок, вода, Na2CO3, КМЦ, КССБ, 3 ρ=1250 кг/м Бентонітовий глинопорошок, вода, Na2CO3, NaOH, графіт, 3 ρ=1200 кг/м Бентонітовий глинопорошок, Na2CO3, нафта, лігноксин, 3 ρ=1150 кг/м Співвідношення Умови досліду Час загустівання бурового розчину і суміші (буровий розробленої Температура, °C Тиск, МПа розчин + буферна буферної рідини рідина), год.-хв 1:9 75 45 4-10 1:1 75 45 3-45 9:1 75 45 3-40 1:9 1:1 75 75 45 45 4-20 3-45 9:1 75 45 3-40 1:9 1:1 75 75 45 45 4-00 3-40 9:1 75 45 3-20 Продовження таблиці 3 Вплив буферної рідини на час загустівання бурового розчину в контактних зонах (за найближчим аналогом) ч/ч Буровий розчин (склад, густина) 1 Бентонітовий глинопорошок, Na2CO3, нафта, лігноксин, ρ=1150 3 кг/м Співвідношення Умови досліду Час загустівання бурового розчину і суміші (буровий розробленої Температура, °C Тиск, МПа розчин + буферна буферної рідини рідина), год.-хв 1:9 75 45 2-40 1:1 75 45 2-40 9:1 75 4 45 2-40 UA 68493 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Буферна рідина, що містить реагент-стабілізатор, наповнювач - продукт флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" і воду, яка відрізняється тим, що як реагент-стабілізатор вона містить полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel 0,1-0,15 продукт флотації золи винесення теплоелектростанцій ПФЗ-В 0,5-1,0 гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" 0,5-1,5 вода решта. Комп’ютерна верстка А. Рябко 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