Стабілізована буферна суміш екрануючої дії (сбс-ед)

Реферат: Стабілізована буферна суміш екрануючої дії містить золу винесення теплоелектростанцій, кварцовий пісок, полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра", піногасник DELFOAM. Додатково містить сульфований асфальтобітумний матеріал Asphasol. UA 95230 U (12) UA 95230 U UA 95230 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до галузі будівництва нафтових і газових свердловин, а саме до сухих сумішей для отримання буферних рідин, які використовують для цементування обсадних колон і встановлення цементних мостів. Відома буферна рідина на основі буферного порошку МБП-МВ (Шамина Т.В. Буферные жидкости //Бурение и нефть. - № 9. - 2008. С. 42-43). Недоліком даної буферної рідини є її недостатня відмиваюча властивість, невисока блокуюча здатність. Найближчим аналогом по технічній суті і результату, що досягається, до запропонованої корисної моделі є стабілізована буферна суміш (СБС), що включає кварцовий пісок, золу винесення теплоелектростанцій, полімерний реагент, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра", піногасник (патент України № 70694, МПК Е21В 33/128, С09К 8/02. Опубл. 25.06.2012, Бюл. № 12). Недоліком даної буферної рідини є недостатня екрануюча дія порового простору високопроникних порід стінок свердловини після руйнування глинистої кірки, що спричиняє додаткову кольматацію продуктивних горизонтів. Ці явища є негативними для забезпечення якісного зчеплення цементного каменю зі стінками свердловини. В основу корисної моделі поставлена задача створити стабілізовану буферну суміш екрануючої дії (СБС-ЕД), використання якої підвищує якість цементування за рахунок високого ступеня відмивальної та виносної здатностей, очищення стінок свердловини від крихкої глинистої кірки, створення непроникного ізоляційного екрана на стінках свердловини, що запобігає відфільтровуванню вільної (незв'язаної) рідини у високопроникні пласти, сприяє інгібуванню глинистих порід та підвищенню контактного зчеплення цементного каменю з обсадною колоною і стінками свердловини. Поставлена задача вирішується тим, що стабілізована буферна суміш екрануючої дії (СБСЕД), що містить золу винесення теплоелектростанцій, кварцовий пісок, полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра", піногасник DELFOAM, додатково містить сульфований асфальтобітумний матеріал Asphasol при наступному співвідношенні компонентів, м. ч.: зола винесення теплоелектростанцій 70-60 кварцовий пісок 26,5-36,5 полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel 0,10-0,25 сульфований асфальтобітумний матеріал Asphasol 2,5-3,5 гідрофобізоване синтетичнеполімерне волокно "Мікрофібра" 0,05-0,15 піногасник DELFOAM 0,10-0,15. Суттєвими відмінними ознаками корисної моделі є те, що стабілізована буферна суміш екрануючої дії (СБС-ЕД), що містить золу винесення теплоелектростанцій, кварцовий пісок, полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра", піногасник DELFOAM, додатково містить сульфований асфальтобітумний матеріал Asphasol при наступному співвідношенні компонентів, м.ч.: зола винесення теплоелектростанцій 70-60 кварцовий пісок 27,5-36,5 полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel 0,10-0,25 сульфований асфальтобітумний матеріал Asphasol 2,5-3,5 гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" 0,05-0,15 піногасник DELFOAM 0,10-0,15. 1 UA 95230 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Для приготування стабілізованої буферної суміші екрануючої дії (СБС-ЕД), що використовують для отримання буферних рідин, застосовують: - кварцовий пісок - пісок, що складається більше ніж на 90 % з уламків кварцу. Як правило, форма зерен добре обкатана. Матеріал однорідний відповідно до ГОСТ 22251-77; - золу винесення теплоелектростанцій - відхід виробництва теплоелектростанцій в результаті спалювання кам'яного вугілля; - Walocel - полімер на основі метилгідроетилцелюлози у вигляді порошку білого кольору, розчинний у воді; - сульфований асфальтобітумний матеріал Asphasol - частково розчинний у воді порошок темно-коричневого кольору. Містить суміш сульфованих органічних смол, що поліпшують якість фільтраційної кірки, блокують пори і мікротріщини глинистих порід. Він сприяє зниженню водовіддачі технологічних рідин, кольматації мікротріщин, запобіганню гідратації глинистих порід, призводить до стабілізації стінок свердловини, попереджаючи таким чином осипання нестійких глинистих порід; - гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" - це спеціально оброблені гідрофобізовані синтетичні волокна, хімічно інертні і не токсичні, 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; - піногасник DELFOAM - порошок білого кольору, добре розчинний у воді, який зменшує поверхневий натяг між різними рідинами. Стабілізовану буферну суміш екрануючої дії (СБС-ЕД) готують наступним чином. Сухі компоненти суміші подають у запропонованому співвідношенні у спеціалізований вузол замішування з наступним перемішуванням до отримання однорідної суміші. Приготовлену однорідну суміш фасують у мішки з подальшим використанням при цементуванні обсадних колон та встановленні цементних мостів. Використання СБС-ЕД полягає у технологічно-зручному приготуванні буферної рідини: у розчиненні розрахункової кількості сухої суміші у визначеній кількості рідини замішування. Приклад приготування запропонованої буферної рідини на основі СБС-ЕД. В цементно-змішувальну машину завантажують 6-8 т СБС-ЕД, за допомогою цементувального агрегату ЦА подають воду у кількості, необхідній для досягнення потрібної густини буферної рідини на основі СБС-ЕД (1650 кг/см3) при водосумішевому відношенні 0,45. Кількість СБС-ЕД вибирають з умови забезпечення необхідного часу контакту буферної рідини зі стінками свердловини (8-10 хв). Після цього, для вирівнювання густини, суспензію подають в осереднюючу ємкість. Після гомогенізації буферну суспензію нагнітають у свердловину, заміщуючи буровий розчин. При цьому буферна рідина характеризується наступними параметрами: густина - 1650 кг/м3, розтічність - 225 мм, водовіддача - 6 см3 за 30 хв., вторинна водовіддача - 0 см3 за 30 хв. Після закачування у свердловину буферної системи на основі СБС-ЕД проводять нагнітання тампонажного розчину та інших технологічних рідин (буферної рідини, притискувальної рідини) і виконують цементування за загальноприйнятою технологією. Результати досліджень буферної рідини та її властивостей наведено в таблиці 1. У прикладах використано верхні, середні та нижні значення вмісту компонентів суміші, а також їх значення нижче нижчого та вище верхнього. Верхня границя золи винесення теплоелектростанцій становить 70 м. ч. При вмісті вище рекомендованої межі зростають реологічні параметри буферної рідини. Нижня границя вмісту золи винесення теплоелектростанцій - 60 м. ч. При зменшенні вмісту золи винесення теплоелектростанцій зменшується виносна здатність буферної рідини. Верхня границя вмісту кварцового піску становить 36,5 м. ч. При вмісті піску вище 36,5 м. ч. відбувається седиментація, що ускладнює приготування буферної рідини на основі СБС-ЕД. Нижня границя вмісту кварцового піску становить 26,5 м. ч. При його вмісті менше 26,5 м. ч. знижується відмивальна здатність буферної рідини на основі СБС-ЕД. Верхня границя вмісту полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel становить 0,25 м. ч. При вмісті полімерного реагенту вище 0,25 м. ч. ускладнюється процес приготування буферної рідини на основі СБС-ЕД в результаті зростання її реологічних параметрів. Нижня границя полімерного реагенту на основі метилгідроксиетилцелюлози Walocel-0,10 м. ч.; при вмісті полімерного реагенту в складі буферної суміші менше 0,10 м. ч. порушується седиментаційна стійкість суспензії. Верхня границя вмісту сульфованого асфальтобітумного матеріалу Asphasol становить 3,5 м. ч. Вміст продукту вище рекомендованої межі не призводить до покращення блокуючої дії. 2 UA 95230 U 5 10 15 20 25 30 Нижня границя вмісту Asphasol-2,5 м. ч. Його вміст менше рекомендованої межі погіршує екрануючу дію буферної рідини на основі запропонованої буферної суміші. Верхня границя вмісту гідрофобізованого синтетичного полімерного волокна "Мікрофібра" становить 0,15 м. ч. Вміст більше, ніж 0,15 м. ч. призводить до ускладнення під час приготування буферної рідини, що пов'язано з роботою цементувальних агрегатів. Нижня границя вмісту гідрофобізованого синтетичного полімерного волокна "Мікрофібра" - 0,05 м. ч. Зменшення нижньої границі призводить до погіршення виносних та утримуючих властивостей буферної рідини. Вміст піногасника DELFOAM становить 0,10-0,15 м. ч. згідно з технічними умовами на його використання. У таблиці 1 наведено результати лабораторних досліджень відмивальної здатності буферної рідини на основі СБС-ЕД, які проводили на приладі для визначення відмивальної 5 здатності буферної рідини (згідно з а.с. колишнього СРСР № 1582082, МПК Ε 01N 15/02 від 25.02.1988 p.). Екрануючу здатність буферної рідини на основі СБС-ЕД визначали в лабораторних умовах; результати досліджень наведено в таблиці 2. Суть досліджень: на приладі ВМ-6 формують кірку бурового розчину. На приладі для визначення відмивальної здатності за допомогою буферної рідини на основі СБС-ЕД відмивають рихлу частину сформованої кірки бурового розчину та одночасно намивають екрануючу плівку. Після цього шляхом фільтрації через неї на приладі ВМ-6 заміряють вторинну фільтрацію нестабілізованого тампонажного розчину. Таким чином визначають екрануючу дію буферної рідини на основі запропонованої суміші (таблиця 2). У таблиці 3 наведено результати дослідження сумісності стабілізованої буферної рідини на основі СБС-ЕД із буровими розчинами. Запропонована стабілізована буферна суміш екрануючої дії є індиферентною до різних типів бурових і тампонажних розчинів. Тобто, запропонований склад СБС-ЕД є технічно і технологічно зручним для виконання робіт з цементування свердловин. Таким чином, сукупність суттєвих ознак корисної моделі дає можливість досягти технічного результату від використання запропонованої стабілізованої буферної суміші екрануючої дії (СБС-ЕД) - підвищення якості цементування за рахунок високого ступеню відмивальної та виносної здатностей, очищення стінок свердловини від крихкої глинистої кірки, створення непроникного ізоляційного екрану на стінках свердловини, що запобігає відфільтровуванню вільної (незв'язаної) рідини у високопроникні пласти, сприяє інгібуванню глинистих порід та підвищенню контактного зчеплення цементного каменю з обсадною колоною і стінками свердловини. 35 Таблиця 1 Склад, властивості, відмивальна здатність буферної рідини на основі розробленої СБС-ЕД та найближчого аналогу НоСклад буферної рідини, м.ч. Тем- Властивості буферної мер перарідини дослі- Asphasol зола квар- Walocel "Мікро-Delfoam Водосу- тура густи- роз- Во- Седиду вине- цовий фібра" мішеве дослі- на, тіч- до- мен3 сення пісок відно- ду, °C кг/м ність, від- таційТЕС шення MM дана ча, стійсм3 кість, 3 за 30 г/см хв. СБС-ЕД 1 2,0 55 43 0,10 0,03 0,05 0,45 22 1660 250 13 0,10 2 2,5 60 36,5 0,15 0,05 0,10 0,45 1650 230 9 0,01 3 3,0 65 32 0,20 0,10 0,13 0,45 1650 210 6 0,01 4 3,5 70 26,5 0,25 0,15 0,15 0,45 1640 190 5,5 0,01 5 4,0 75 21,0 0,30 0,20 0,20 0,45 1640 160 3,0 0,01 найближчий аналог 6 65 65 0,2 0,05 0,15 0,50 22 1650 180 8 0,01 3 Відмивальна здатність, % 56 54 52 49 36 44 UA 95230 U Таблиця 2 Результати дослідження екрануючої дії буферної рідини на основі запропонованої СБС-ЕД Вторинна фільтрація нестабілізованого тампонажного розчину через фільтраційну кірку після дії буферних систем, см за 30 хв. Параметри бурового розчину Номер досліду Тип бурового розчину статичне водовіддача, густина, в'язкість, напруження найближчий В, см3 за 30 СБС-ЕД 3 ρ, кг/м Т, с зсуву, аналог хв. СНЗ1/10, дПа 1 2 3 4 Подвійноінгібований Соленасичений Полімер-калієвий Лігносульфонатний 1260 40 30/50 10 4 10 1600 1160 1160 60 50 45 50/70 36/65 30/65 8 8 12 3 3 6 8 8 12 Таблиця 3 Вплив буферної рідини на основі СБС-ЕД на розтічність бурового розчину в контактних зонах Тип бурового розчину і буферної рідин Буферна рідина на основі СБС-ЕД Подвійно-інгібований ρ=1260 кг/м3, Т=40 с В=4 см3 за 30 хв. СНЗ1/10=30/50 ДПа Соленасичений ρ=1600 кг/м3, Τ=60-80 с В=6-8 см3 за 30 хв. СНЗ1/10=50/70 ДПа Полімер-калієвий ρ=1160 3 3 кг/м , Τ=50 с В=4 см за 30 хв СНЗ1/10=35/65 ДПа Лігносульфонатний ρ=1160 кг/м3, Τ=45 с В=6 см3 за 30 хв СНЗ1/10=30/65 ДПа Розтічність суспензій за конусом АзНДІ (Т=22 °C), мм Співвідношення бурового розчину і стабілізованої буферної рідини на основі СБС-ЕД 210 Розтічність, мм 225 235 230 230 235 240 1:9 1:1 230 235 230 240 9:1 240 245 1:9 1:1 9:1 1:9 1:1 9:1 250 210 9:1 250 210 1:9 1:1 240 t=50 °C 250 t=22 °C 230 235 245 230 235 240 235 240 250 240 250 250 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Стабілізована буферна суміш екрануючої дії, що містить золу винесення теплоелектростанцій, кварцовий пісок, полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра", піногасник DELFOAM, яка відрізняється тим, що додатково містить сульфований асфальтобітумний матеріал Asphasol при наступному співвідношенні компонентів, м. ч.: зола винесення 60-70 теплоелектростанцій кварцовий пісок 26,5-36,5 полімерний реагент на основі 0,10-0,25 метилгідроксіетилцелюлози 4 UA 95230 U Walocel сульфований асфальтобітумний матеріал Asphasol гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра" піногасник DELFOAM 2,5-3,5 0,05-0,15 0,10-0,15. Комп’ютерна верстка С. Чулій 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