Герметизуючий склад

Реферат: Герметизуючий склад містить портландцемент або шлакопортландцемент, магнезіальне в'яжуче MgO як розширюючу домішку, крохмаль, високодисперсний цемент та гідрофобізуючу добавку. UA 82501 U (12) UA 82501 U UA 82501 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до нафтової і газової промисловості і може бути використана при капітальному ремонті свердловин, а саме при заповненні пустот та каверн в гірничих пластах для ліквідації міжколонних перетоків, тимчасової або довготривалої ізоляції пластових вод та інше. 7 Відомий склад (патент Російської Федерації № 2204694, МПК Е21В33/138, публ. 20.05.2003р.), що містить, мас. %: тампонажний портландцемент 49,0-74,9 розширюючу домішку сульфоалюмінатновапняковий спек 5-20 поверхнево-активну речовину (ПАР) абієтат натрію 0,1-1,0 термооброблену глину 20,0-30,0. Однак, такий склад має недостатню адгезію до металу. Відомий склад для ліквідації поглинань промивальної рідини (патент України № 23338, МПК С09К8/42, Е21В33/138, публ. 25.05.2007р.), що включає, мас. %: портландцемент 30,0-35,0 горілу породу 30,0-35,0 гумусовий каустобіоліт з вмістом вуглецю до 80 % 15,0-20,0 гексаметофосфат лужний 4,0-5,0 воду до 100,0. Недоліком даного складу є використання гумусового каустобіоліту, що має низьку здатність до розширення, адгезії до металу. Найбільш близьким до заявленого є герметизуючий склад (патент України № 54882, МПК Е21В33/138, С09К8/42, публ. 25.11.2010р.), що містить, мас. %: портландцемент або шлакопортландцемент 80-90 розширюючу домішку магнезіальне в'яжуче MgO 10-20 крохмаль 0,2-2,0. Недоліком даного складу є недостатня його проникна здатність, що призводить до надходження води через більш дрібні канали негерметичності цементного кільця та поступового вимивання і наступного руйнування утвореного герметизуючого цементного каменю. Крім того, низька седиментаційна стабільність приготовлених на основі складу нафтоцементних розчинів ускладнює підготовчі роботи на свердловині та доставку в місце проведення водоізоляційних робіт. Задачею корисної моделі є підвищення седиментаційних властивостей приготовлених на основі герметизуючого складу нафтоцементних розчинів та покращення його проникної здатності при збереженні показників розширення, адгезії до металу труб, гірської породи та показників міцності цементного каменю. Поставлена задача вирішується тим, що у герметизуючий склад, який містить портландцемент або шлакопортландцемент, розширюючу домішку - магнезіальне в'яжуче MgO та крохмаль, згідно з корисною моделлю, додатково вводиться високодисперсний цемент та гідрофобізуюча добавка при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: портландцемент або шлакопортландцемент 40-65 високодисперсний цемент 15-40 магнезіальне в'яжуче MgO 10-20 крохмаль 0,2-2,0 гідрофобізуюча добавка 0,05-0,50. Введення до складу високодисперсного цементу дозволяє підвищити седиментаційні властивості приготовлених на його основі нафтоцементних розчинів, а також підвищити проникну здатність утвореного цементного каменю. Гідрофобізуюча добавка, наприклад ПАР з гідрофобізуючими властивостями, введена з метою регулювання термінів тужавіння. Для приготування герметизуючого складу використовують портландцемент, наприклад марки ПЦТ-1-1-100 ДСТУ Б.В.2.7-88-99 (ГОСТ 1581-96), або шлакопортландцемент, наприклад ЦТТ-160 (ТУ 39-001477001-170-97), магнезіальне в'яжуче MgO - порошок магнезитовий каустичний марки ПМК 83-87 (ГОСТ 1216-87), крохмаль (ГОСТ 10163-76). 1 UA 82501 U 5 10 15 20 Як високодисперсний цемент використовують, наприклад, мікроцемент марки Rheocem 800, суміш марки "Мікро", що виготовлена згідно з ТУ 2458-066-54651030-2010, ультрацемент тампонажний, що виготовлений згідно з ТУ5739-019-56864391-2010. Як гідрофобізуючі добавки використовують милонафт, асідол, кубові залишки жирних кислот, окиснений петролатум, олеїнову кислоту тощо. Водовідштовхувальна плівка, що утворюється на поверхні цементу, не є суцільною, дозволяючи цементу твердіти при замішуванні водою. Введення гідрофобізучих добавок в рекомендованій кількості не погіршує показники цементу по строках тужавіння і міцності утвореного цементного каменю. Для перевірки технологічних властивостей складу проводилися лабораторні дослідження седиментаційної стабільності, якості адгезії цементного каменю даного складу та складу прототипу, термінів тужавіння та коефіцієнту лінійного розширення утвореного цементного каменю, проникної здатності нафтоцементних розчинів. В дослідженнях як високодисперсний цемент використали суміші марки "Мікро", як гідрофобізуючу добавку - ПАР "Пдрофобізатор АБР", що виготовлений згідно з ТУ 2483-081-17197708-03. Лабораторні дослідження з визначення седиментаційної стабільності та проникної знатності запропонованого складу та складу за найбільш близьким аналогом проводили на приготовлених на основі складу нафтоцементних розчинах (в яких суміш усіх компонентів складу змішували з дизельним пальним у співвідношенні 1:1). Дослідження з визначення якості адгезії цементного каменю, термінів тужавіння та коефіцієнту лінійного розширення проводили на водоцементних сумішах, в яких суміш усіх компонентів складу змішували з водою у співвідношенні 1:1. Результати досліджень седиментаційної стабільності нафтоцементних розчинів, приготовлених з використанням герметизуючого складу прототипу та запропонованого складу, наведені в таблиці 1. Таблиця 1 Герметизуючий склад ШПЦ - 88 %, MgO-10 %, Крохмаль - 2 % ШПЦ - 80 % MgO-18 % Крохмаль - 2 % ШПЦ - 62,5 %, Високодисперсний цемент - 15 %, MgO-20 %, Крохмаль - 2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,5 % ШПЦ - 40 %, Високодисперсний цемент-37,9 %, MgO-20 %, Крохмаль - 2 %, Гідрофобізуючий ПАР - 0,1 % ШПЦ - 40 %, Високодисперсний цемен - 40 %, MgO-17,5 %, Крохмаль - 2 %, Гідрофобізуючий ПАР - 0,5 % Кількість відстояної рідини, мл Добовий 10 хв. 20 хв. 30 хв. 40 хв. 60 хв. відстій, % 4 8 13 20 28 43 4 10 15 19 25 40 2 4 6 11 15 20 1 5 8 11 13 1 3 5 8 10 25 30 35 Результати досліджень седиментаційної стабільності вказують на низьку стабільність нафтоцементних розчинів, приготовлених на основі складу прототипу. Використання в запропонованому складі високодисперсного цементу в кількості 15-40 мас. % та гідрофобізуючої добавки в кількості 0,05-0,50 мас. % значно підвищують седиментаційні властивості приготовлених на основі герметизуючого складу нафтоцементних розчинів. Для перевірки якості адгезії визначали силу зчеплення цементного тіста з металом. Цементне тісто утворювалось шляхом перемішування герметизуючого складу з водою у співвідношенні 1:1. Дослідження проводились шляхом витягання сталевих стержнів з затужавілого цементного каменю за методикою Дружиніна С.І., результати досліджень наведені в таблиці 2. 2 UA 82501 U 5 Розширюючі властивості досліджувались шляхом визначення лінійного розширення на зразках-балочках. Затужавілий зразок цементного каменю виймали із форми і поміщали у підготовлену ємність з прісною водою, де він знаходився протягом 7 діб. Після цього (для активації магнезіальної складової) зразок поміщався в сушильну шафу на 8 годин при температурі 80 °C. Після вказаної витримки вимірювались його лінійні розміри. Визначені початкові розміри утвореного цементного каменю і розміри після проведення досліду застосовувались для вираховування величину коефіцієнта розширення. Визначення часу тужавіння розчину здійснювали приладом Віка. Отримані результати надані у таблиці 2. Таблиця 2 Герметизуючий склад 1 ПЦ - 80 % MgO-19,8 % Крохмаль - 0,2 % ПЦ - 80 % MgO-18 % Крохмаль - 2 % ШПЦ - 80 % MgO-19,8 % Крохмаль - 0,2 % ШПЦ - 80 % MgO-18 % Крохмаль - 2 % ШПЦ - 88 % MgO-10 % Крохмаль - 2 % ШПЦ - 64,75 % Високодисперсний цемент - 15 % MgO-20 % Крохмаль - 0,2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,05 % ШПЦ - 64,75 % Високодисперсний цемент - 25 % MgO-10 % Крохмаль - 0,2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,05 % ШПЦ - 65 % Високодисперсний цемент - 15 % MgO-17,95 % Крохмаль - 2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,05 % ПЦ - 65 % Високодисперсний цемент - 15 % MgO-17,5 % Крохмаль - 2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,5 % ПЦ - 40 % Високодисперсний цемент - 40 % MgO17,5 % Крохмаль - 2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,5 % ПЦ - 40 % Високодисперсний цемент - 40 % MgO-17,25 % Крохмаль - 2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,75 % ПЦ - 65 % Високодисперсний цемент - 15 % MgO-17,25 % Крохмаль - 2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,75 % ШПЦ-35 % Високодисперсний цемент - 45 % MgO-17,95 % Крохмаль - 0,2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,05 % Сила зчеплення, кг 2 Розширення, % 3 Час почат. тужавіння, год. 4 Час закінч. тужавіння, год. 5 12,2 3,1 2,85 8,8 16,2 3,1 3,85 11,8 13,1 3,2 3,5 9,5 16,5 3,5 4,1 13,2 18,2 4,1 3,4 9,1 18,9 3,2 2,2 8,5 10,8 1,5 2,1 8,3 20,6 3,2 2,3 8,6 15,0 3,1 3,7 12,1 15,8 3,1 3,1 9,2 8,9 3,0 5,5 23,3 7,7 2,6 9,1 29,8 7,8 3,1 2,3 6,5 10 Дослідження показали, що домішка MgO в кількості 10-20 мас. % є оптимальною для збереження показників розширення, сили зчеплення цементного каменю та практично не впливає на терміни тужавіння герметизуючих складів. Задовільні результати отримані при використанні крохмалю концентрацією 0,2-2,0 мас. %. 3 UA 82501 U 5 10 15 20 Вміст в герметизуючому складі високодисперсного цементу в кількості 15-40 мас. % є оптимальним, що забезпечує достатні значення часу початку тужавіння, сили зчеплення та розширення. Збільшення в складі вмісту високодисперсного цементу більше 40 мас. % значно прискорює термін тужавіння цементного каменю до значень, що не відповідають технологічним вимогам. Використання в запропонованому складі гідрофобізуючої добавки в кількості 0,05-0,5 мас. % є достатньою для регулювання термінів тужавіння запропонованого складу в необхідних межах, збільшення вмісту гідрофобізуючого ПАР більше 0,5 мас. % спричиняє зниження показників сили зчеплення цементного каменю. Досліди на проникну здатність проводились на градуйованій піщаній колонці з нижнім краном, заповненій кварцовим піском. В піщану колонку при відкритому нижньому кранові приливали досліджуваний нафтоцементнй розчин, після повного відфільтрування дизельного пального приливали технічну прісну воду, під тиском якої із нафтоцементного розчину відтіснялось залишкове дизельне пальне та відбувалось його заміщення водою. Одночасно спостерігалось проникнення в шар піщаного фільтра частинок цементу. В усіх проведених дослідах об'ємні кількості піску, нафтоцементного розчину, прилитої технічної води були однаковими. В холостому досліді в піщану колонку послідовно приливали дизельне пальне (без додавання цементного складу) та технічну прісну воду. Величину проникної здатності цементного складу в кожному проведеному досліді визначали за співвідношенням висоти шару піщаного фільтра, в який проникли частки цементу до висоти стовпа піщаного фільтра в холостому досліді після обробки дизельним пальним та технічною прісною водою. Результати з визначення проникної здатності надані у таблиці 3. Таблиця 3 Герметизуючий склад Проникна здатність, % ШПЦ - 88 % MgO-10 % Крохмаль - 2 % 0 ШПЦ-65,0 % Високодисперсний цемент 24,3 % MgO-10 % Крохмаль - 0,2 % Гідрофобізуючий ПАР 0,5 % 25 30 ШПЦ - 62,5 % Високодисперсний цемент - 15 % MgO-20 % Крохмаль - 2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,5 % ШПЦ - 40 % Високодисперсний цемент - 37,9 % MgO-20 % Крохмаль - 2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,1 % 0 ШПЦ - 80 % MgO-18 % Крохмаль - 2 % Герметизуючий склад ШПЦ - 40 % Високодисперсний цемент - 40 % MgO-17,5 % Крохмаль - 2 % Гідрофобізуючий ПАР - 0,5 % 8 Проникна здатність, % 6 12 13 Результати досліджень з визначення проникної здатності герметизучого складу вказують на значні фільтраційні можливості високодисперсного цементу, що забезпечить в промислових умовах його фільтрацію у більш дрібні канали негерметичності цементної колони. Таким чином, використання запропонованого герметизуючого складу дозволить покращити якість закріплювальних або водоізолюючих робіт під час проведення капітального ремонту свердловин. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Герметизуючий склад, що містить портландцемент або шлакопортландцемент, магнезіальне в'яжуче MgO як розширюючу домішку та крохмаль, який відрізняється тим, що додатково містить високодисперсний цемент та гідрофобізуючу добавку при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: портландцемент або 40-65 4 UA 82501 U шлакопортландцемент високодисперсний цемент магнезіальне в'яжуче MgO крохмаль гідрофобізуюча добавка 15-40 10-20 0,2-2,0 0,05-0,50. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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