Буферна суміш

Реферат: Буферна суміш містить полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад, Walocel), біополімер ксантанового типу (наприклад, Grindsted Xantan 23 °F) та абразивний наповнювач глазур (полива), при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: глазур (полива) 100 полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад, 0,10-0,15 Walocel) біополімер ксантанового типу (наприклад, Grindsted Xantan 0,20-0,30. 23 °F) UA 106109 U (12) UA 106109 U UA 106109 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до нафтогазовидобувної промисловості, а саме до сухих сумішей для приготування буферних рідин, які використовують під час цементування обсадних колон при будівництві свердловин і встановлення цементних мостів. Відома суха суміш для буферної рідини, 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 до запропонованої є стабілізована буферна суміш (СБС), що містить кварцовий пісок, золу винесення теплоелектростанцій, полімерний реагент на основі метилгідроксіетилцелюлози 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 стабілізована буферна суміш характеризується задовільними технологічними властивостями буферної рідини, приготовленої на її основі, та придатна для застосування разом з типовими (до складу яких входять продукти карбоксиметилцелюлози) промивальними і тампонажними системами під час цементування. Однак така буферна рідина під час контакту з промивальними системами на основі біополімерів (наприклад, високоінгібованими буровими системами KCl/NaCl/Polymer, "Flo-Pro", "Біокар" та ін.) утворює в'язку непрокачувану суміш, яка втрачає необхідні реологічні властивості для вимивання промивальної рідини з кільцевого простору свердловини і витіснення її з каверн і розширених ділянок. Внаслідок цього не виконуються одні з основних функцій буферних рідин - надійне розмежування тампонажних і бурових розчинів та витіснення останніх з кільцевого простору свердловини, що є причиною зростання гідравлічних втрат, недопідйому тампонажного розчину до проектної висоти та інших ускладнень. А також зазначена стабілізована буферна суміш не має високої відмивальної та виносної здатності для очищення стінок свердловини від щільної кірки, утвореної багатокомпонентною біополімерною системою, що не забезпечує якісного контактного зчеплення цементного каменю з обсадною колоною і стінками свердловини. В основу корисної моделі поставлено задачу створити буферну суміш, буферна рідина на основі якої мала б необхідні реологічні властивості під час контакту з промивальними системами різних типів, у тому числі з системами на основі біополімерів, та тампонажними розчинами, і забезпечувала б високу відмивальну, виносну здатність, що сприятиме підвищенню контактного зчеплення цементного каменю з обсадною колоною і стінками свердловини, а в результаті - підвищенню якості цементування свердловини. Поставлена задача вирішується тим, що буферна суміш, що містить полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад, Walocel), згідно з корисною моделлю, додатково містить біополімер ксантанового типу (наприклад, Grindsted Xantan 23 ОF) та абразивний наповнювач глазур (полива) при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: глазур (полива) 100 полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад, Walocel) 0,10-0,15 біополімер ксантанового типу (наприклад, Grindsted Xantan 23 ОF) 0,20-0,30. Суттєвими відмінними ознаками корисної моделі є те, що буферна суміш, що включає полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад, Walocel), додатково містить біополімер ксантанового типу (наприклад, Grindsted Xfntan 23 ОF) та абразивний наповнювач глазур (полива) при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: глазур (полива) 100 полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад, Walocel) 0,10-0,15 біополімер ксантанового типу (наприклад, Grindsted Xantan 23 ОF) 0,20-0,30. Для приготування буферної суміші, що використовують для отримання буферних рідин, застосовують: - глазур (полива) - порошкоподібна скляниста маса, що складена з оксидів металів. Основою поливи є кварц, польовий шпат, каолін (ТУ 2365-104-00186335-2003). Глазур (полива) має хороші абразивні властивості; 1 UA 106109 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Walocel - полімер на основі метилгідроетилцелюлози у вигляді порошку білого кольору, розчинний у воді, стабілізатор, регулятор фільтрації; - біополімер ксантанового типу Grindsted Xantan 23 °F - ксантанова камедь, стабілізатор, загущувач, підсилювач в'язкості для псевдопластичного режиму. 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, 4 т) буферної суміші. Насосом цементувального агрегату подають воду для досягнення потрібної 3 густини буферної рідини - 1580 кг/м при водосумішевому відношенні 0,5. Після цього для вирівнювання густини суспензію подають в осереднюючу ємність. 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 1580 кг/м , розтічність - 220мм, водовіддача - 4 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 нижнього та вище верхнього. Вміст глазурі (поливи) у буферній суміші становить 100 мас. ч. В буферній рідині глазур (полива) є абразивним наповнювачем. Верхня границя вмісту полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel становить 0,15 мас. ч. При вмісті продукту вище 0,15 мас. ч. ускладнюється процес приготування буферної рідини на основі запропонованої буферної суміші в результаті погіршення її реологічних параметрів. Нижня границя полімерного реагенту на основі метилгідроксіетилцелюлози Walocel складає 0,10 мас. ч. При вмісті полімерного реагенту на основі Walocel менше 0,10 мас. ч. порушується седиментаційна стійкість суспензії. Верхня границя вмісту стабілізатора Grindsted Xanthan 23 ОF складає 0,30 мас. ч. При вмісті продукту вище 0,30 мас. ч. ускладнюється процес приготування буферної рідини на основі буферної суміші в результаті зростання її реологічних параметрів. Нижня границя вмісту стабілізатора Grindsted Xanthan 23 ОF становить 0,20 мас. ч. При вмісті стабілізатора Grindsted Xanthan 23 ОF у буферній рідині менше 0,20 мас. ч. порушується її седиментаційна стійкість та втрачаються необхідні реологічні властивості. Відмивальну здатність буферних рідин досліджували на приладі для визначення відмивальної здатності буферної рідини згідно з патентом на корисну модель України № 79917 (МПК G01N 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 20-35 %. Реологічні параметри (умовна в'язкість, динамічне напруження зсуву) буферної рідини та сумішей буферної рідини і промивальної рідини, буферної рідини і тампонажного розчину у співвідношеннях 1:1, 1:9 та 9:1 вимірювали за допомогою віскозиметра Fann 35 Sa. З результатів дослідження встановлено, що реологічні параметри (умовна в'язкість, динамічне напруження зсуву) утворених сумішей у результаті змішування буферної рідини на основі запропонованої буферної суміші з промивальною рідиною та тампонажним розчином у співвідношеннях 1:1, 1:9 та 9:1 майже не змінюються від параметрів вихідних рідин порівняно з прототипом (таблиця 3). У таблицях 2, 3 наведено результати дослідження сумісності буферної рідини на основі запропонованої буферної суміші із тампонажним і буровим розчинами. Випробування на 2 UA 106109 U Таблиця 1 Склад та технологічні властивості буферних рідин на основі розробленої буферної суміші та на основі СБС (за прототипом) 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 8,5 47 7,0 6,5 4,0 2,5 2,5 21 28 36 39 148,8 158,4 163,2 259,2 63 58 55 56 46 Прототип (буферна рідина на основі СБС) 0,050,45 1650 0,15 Буферна рідина на основі розробленої буферної суміші 0,50 1580 240 0,02 0,50 1580 230 0,01 0,50 1580 220 0,01 0,50 1580 210 0,01 0,50 1580 160 0 70-60 0,15 динамічне напруження зсуву, дПа відмивальна здатність при t=21 °C, % 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 пластична в'язкість, мПа*с 100 100 100 100 100 водовіддача, см3 за 7,5 хв водовідділення, мл 2 3 4 5 6 розтічність, мм густина кг/м3 0,15 -0,25 водосумішеве відношення Властивості буферної рідини на основі суміші "Мікрофібра" Grindsted Xantan 23 ОF 3040 DELFOAM Walocel 1 зола винесення TEC Склад суміші, мас. ч. глазур (полива) 15 кварцовий пісок 10 Номер досліду 5 сумісність проведено в консистометрі КЦ-3 при температурі 50 °C, 75 °C та 90 °C і тиску, відповідно, 30 МПа, 45 МПата 82 МПа. 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 сумісною 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 приготовлена на її основі буферна рідина має необхідні реологічні властивості під час контакту з промивальними системами різних типів, у тому числі з системами на основі біополімерів та тампонажними розчинами, та забезпечує високу відмивальну, виносну здатність, що сприятиме підвищенню контактного зчеплення цементного каменю з обсадною колоною і стінками свердловини, а в результаті - підвищенню якості цементування свердловини. В/Ц - водоцементне відношення Таблиця 2 Вплив буферної рідини на основі запропонованої буферної суміші на час загуснення тампонажних розчинів Умови досліду Співвідношення Номер Тампонажний розчин тампонажного досліду (склад, густина) розчину і буферної рідини 1 2 ПЦТ-І-100-100 % НТФК - 0,03 % *В/Ц - 0,5 3 ρ=1820кг/м ПЦТ-І-100-100 % НТФК - 0,03 % *В/Ц - 0,5 3 ρ=1820 кг/м Час загуснення суміші (тампонажний температура, ° розчин + тиск, МПа C буферна рідина), год.-хв. 75 45 2-55 1:9 1:1 75 75 45 45 3-50 3-20 9:1 75 45 3-10 3 UA 106109 U Продовження табл. 2 Вплив буферної рідини на основі запропонованої буферної суміші на час загуснення тампонажних розчинів Умови досліду Співвідношення Номер Тампонажний розчин тампонажного досліду (склад, густина) розчину і буферної рідини 3 4 5 6 7 8 ПЦТ-ІІ-50-100 % НТФК - 0,03 % *В/Ц - 0,5 3 ρ=1820 кг/м ПЦТ-ІІ-50-100 % НТФК - 0,03 % *В/Ц - 0,5 3 ρ=1820 кг/м КРТМ-ПВ- 100 % НТФК - 0,05 % *В/Ц - 0,54 (густина води замішування 3 1120 кг/м ) 3 ρ=1800 кг/м КРТМ-ПВ-100 % НТФК - 0,05 % *В/Ц - 0,54 (густина води замішування 3 1120 кг/м ) 3 ρ=1800 кг/м РТС-150ПВ-100 % Пластифікатор 0,2 % НТФК - 0,08 % *В/Ц - 0,48 3 ρ=1810 кг/м РТС-150ПВ-100 % Пластифікатор 0,2 % НТФК - 0,08 % *В/Ц - 0,48 3 ρ=1810 кг/м Час загуснення суміші (тампонажний температура, ° розчин + тиск, МПа C буферна рідина), год.-хв. 50 30 4-00 1:9 1:1 50 50 30 30 4-40 4-20 9:1 50 30 3-50 75 45 5-00 1:9 1:1 75 75 45 45 5-40 5-20 9:1 75 45 5-15 90 82 5-15 1:9 1:1 90 90 82 82 6-15 6-00 9:1 90 82 5-40 В/Ц - водоцементне відношення 4 UA 106109 U Таблиця 3 Вплив буферної рідини на основі розробленої буферної суміші на загуснення бурового розчину та реологічні параметри сумішей у 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 Пластична в'язкість - 24 мПа*с, ДНЗ=88 дПа Na/K Production Zone 3 ρ=1380 кг/м , Т=136 с 3 В=2,5 см за 30 хв. СНЗ1/10 = 36/65 дПа Пластична в'язкість - 18 мПа*с, ДНЗ=190 дПа Полімеркалієвий 3 ρ=1230 кг/м , Τ=92 с 3 В=4 см за 30 хв. СНЗ1/10=16/47дПа Пластична в'язкість - 31 мПа*с, ДНЗ=120 дПа Лігносульфонатний 3 ρ=1240 кг/м , Τ=80 с 3 В=4,5 см за 30 хв. СНЗ1/10=66/98 дПа Пластична в'язкість - 38 мПа*с, ДНЗ=180 дПа Соленасичений 3 ρ=1600 кг/м , Τ=60-80 с 3 В=6-8 см за 30 хв. СНЗ1/10 = 50/70 ДПа Пластична в'язкість - 54 мПа*с, ДНЗ=170дПа Біокар 3 ρ=1130 кг/м , Τ=60-70 с 3 В=4,5 см за 30 хв. СНЗ1/10 = 19/24-22/27 ДПа Пластична в'язкість - 16 мПа*с, ДНЗ=170дПа Розтічність Співвіднош Розтічність, мм Реологічні параметри суспензій за ення конусом бурового пластична динамічне при при АзНДІ розчину і в'язкість, напруження t=22 °C t=50 °C (t=22 °C), буферної мПа*с зсуву, дПа мм рідини 220 220 220 27 85,6 1:9 1:1 220 185 240 240 29 32 196,8 206,4 9:1 180 230 36 211,2 1:9 1:1 220 220 220 220 20 21 144 168 9:1 220 220 21 168 1:9 1:1 205 205 250 250 31 34 187,2 201,6 9:1 190 250 38 211,2 1:9 1:1 250 250 250 250 33 35 249,6 259,2 9:1 180 200 40 264 1:9 1:1 220 220 220 220 46 45 273,6 244,8 9:1 220 220 45 240 1:9 1:1 205 210 205 210 17 19 180,5 182,4 9:1 210 210 19 187,2 220 220 240 230 230 250 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Буферна суміш, що містить полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад, Walocel), яка відрізняється тим, що додатково містить біополімер ксантанового типу (наприклад, Grindsted Xantan 23 °F) та абразивний наповнювач - глазур (полива), при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: глазур (полива) 100 5 UA 106109 U полімерний реагент на основі ефірів целюлози (наприклад, Walocel) біополімер ксантанового типу (наприклад, Grindsted Xantan 23 °F) 0,10-0,15 0,20-0,30. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6