Стабілізована буферна суміш (сбс)

Реферат: Стабілізована буферна суміш, що містить кварцовий пісок та додатково містить золу винесення теплоелектростанцій, полімерний реагент на основі метилгідроксиетилцелюлози Walocel, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра", піногасник DELFOAM. UA 70694 U (54) СТАБІЛІЗОВАНА БУФЕРНА СУМІШ (СБС) UA 70694 U UA 70694 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до будівництва нафтових і газових свердловин, а саме до сухих сумішей для приготування буферних рідин, які використовують під час цементування обсадних колон і встановлення цементних мостів. Відома буферна рідина на основі буферного порошку МБП-МВ -ТУ 2148-283-00147001-2003 (Шамина Т.В. Буферные жидкости // Бурение и нефть. - № 9.-2008). Недоліком даної буферної рідини є її невисока відмивальна та виносна здатність шламу і крихт глинистої кірки. Найбільш близькою до запропонованої є суха суміш для буферного розчину, що включає 6 пісок, глину і напівводний гіпс, сіліпон (патент № 2324721 С2 RU МПК С09К 2/40, опубл. 2008.05.20). Недоліком даної буферної рідини є її невисока відмивальна, утримуюча та виносна здатність шламу і крихт глинистої кірки. В основу створення корисної моделі поставлено задачу створення стабілізованої буферної суміші для приготування буферної рідини з підвищеною відмивальною, утримуючою і виносною здатністю, з можливістю її оперативного приготування в умовах бурової установки. Поставлена задача вирішується тим, що стабілізована буферна суміш, що містить кварцовий пісок, додатково містить золу винесення теплоелектростанцій, полімерний реагент на основі метилгідроксиетилцелюлози Walocel, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра", піногасник DELFOAM при наступному співвідношенні компонентів, м.ч.: кварцовий пісок 30-40 зола винесення 70-60 теплоелектростанцій полімерний реагент на основі метилгідроксиетилцелюлози 0,15-0,25 Walocel піногасник DELFOAM 0,15 гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно 0,05-0,15. "Мікрофібра" 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. Зола винесення теплоелектростанцій - відхід виробництва теплоелектростанцій в результаті спалювання кам'яного вугілля. Walocel - полімер на основі метилгідроетилцелюлози у вигляді порошку білого кольору, розчинний у воді. Піногасник DELFOAM - 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 не токсичні, повністю сумісні як з водними розчинами, так і 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. Стабілізовану буферну суміш (СБС) готують наступним чином. Сухі компоненти суміші подають у пропорційному відношенні у спеціалізований вузол замішування з наступним перемішуванням до отримання однорідної суміші. Приготовлену однорідну суміш фасують у мішки з подальшим використанням під час цементування обсадних колон та встановленні цементних мостів. Значно спрощується транспортування та приготування буферної рідини в умовах свердловини, оскільки компоненти СБС транспортують у сухому вигляді, а склад суміші і співвідношення компонентів забезпечено під час її приготування. Використання СБС полягає у розчиненні розрахункової кількості сухої суміші у визначеній кількості рідини безпосередньо на свердловині. Приклад приготування запропонованої буферної рідини на основі СБС: В цементно-змішувальну машину завантажують 6 т СБС, за допомогою цементувального агрегата подають воду у кількості, необхідній для досягнення потрібної густини буферної рідини 3 на основі СБС - 1650 кг/см при водосумішевому відношенні 0,45. Після цього, для вирівнювання густини, суспензію подають в осереднюючу ємність. Після гомогенізації буферної рідини її протискують в обсадну колону, заміщуючи буровий розчин. При цьому буферна рідина 3 характеризується наступними параметрами: густина - 1650 кг/м , умовна в'язкість - 180 с, 3 водовіддача -8 см за 30 хв., седиментаційна стійкість - 0,01 г/см . Після заміщення бурового 1 UA 70694 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 розчину буферною рідиною на основі СБС закачують тампонажний розчин і виконують цементування за загальноприйнятою технологією. Результати досліджень буферної рідини на основі СБС та її властивостей наведено у таблицях 1, 2, 3. У прикладах використані верхні і нижні значення компонентів. Верхня границя вмісту кварцового піску складає 40 м.ч. При процентному вмісті піску вище 40 м.ч. пісок випадає в осад і можуть виникнути ускладнення під час приготування буферної рідини на основі СБС. Нижня границя вмісту кварцового піску складає 30 м.ч. При процентному вмісті кварцового піску менше 30 м.ч. знижується відмивальна здатність буферної рідини на основі СБС. Верхня границя вмісту золи винесення теплоелектростанцій складає 70 м.ч. При процентному вмісті вищерекомендованої межі зростають реологічні параметри буферної рідини на основі СБС. Нижня границя вмісту золи винесення теплоелектростанцій складає 60 м.ч. При зменшенні вмісту золи винесення теплоелектростанцій буферна рідина на основі СБС втрачає свою відмивальну здатність. Верхня границя вмісту полімерного реагенту на основі метилгідроксиетилцелюлози Walocel складає 0,25 м.ч. При процентному вмісті продукту вище 0,25 м.ч. ускладнюється процес приготування буферної рідини на основі СБС в результаті зростання її реологічних параметрів. Нижня границя полімерного реагенту на основі метилгідроксиетилцелюлози Walocel складає 0,15 м.ч. При процентному вмісті полімерного реагенту на основі метилгідроксиетилцелюлози Walocel менше 0,15 м.ч. порушується седиментаційна стійкість. Процентний вміст DELFOAM складає 0,15 м.ч. згідно з технічними умовами на його використання. Верхня границя вмісту гідрофобізованого синтетичного полімерного волокна "Мікрофібра" складає 0,15 м.ч. Вміст більше ніж 0,15 м.ч. призводить до ускладнення під час приготування буферної рідини на основі СБС, що пов'язано з роботою цементувальних агрегатів. Нижня границя вмісту гідрофобізованого синтетичного полімерного волокна "Мікрофібра" складає 0,05 м.ч. Зменшення нижньої границі призводить до погіршення виносних та утримуючих властивостей буферної рідини на основі СБС. У таблиці 1 приведено результати лабораторних досліджень відмивальної здатності буферної рідини на основі СБС, які проводились на приладі для визначення відмивальної 5 здатності буферної рідини (а.с. СРСР № 1582082, МПК Ε 01 N 15/02 від 25.02.1988 p.). Виносна та утримуюча здатність буферної рідини на основі СБС визначалась в лабораторних умовах. Готувались дві проби буферної рідини. До складу першої проби входили буферна рідина на основі СБС. У другій пробі - буферна рідина за прототипом. У дві проби додавали крихти шламу і глинистої кірки. В обох випадках вони розподілялись по всьому об'єму і знаходились у зваженому стані. З результатів досліджень встановлено, що проба із буферною рідиною на основі СБС має вищу виносну та утримуючу здатність як шламу, так і крихт глинистої кірки. У таблицях 2, 3 приведена сумісність буферної рідини на основі СБС із тампонажним і буровим розчинами. Випробування на сумісність приведені в консистометрі КЦ-3 при температурі 50 °C, 75 °C та 90 °C і тиску відповідно 30 МПа, 45 МПа та 82 МПа. Результати випробувань з визначення часу загуснення буферної рідини на основі СБС з різними складами тампонажних і бурових розчинів показують, що запропонована буферна рідина на основі СБС є індиферентна до існуючих матеріалів і мало впливає на час загуснення тампонажних і бурових розчинів. Таким чином, запропонований склад буферної рідини на основі СБС є технічно і технологічно зручним для виконання робіт з цементування свердловин. Технічний результат від використання запропонованої стабілізованої буферної суміші для приготування буферної рідини забезпечується можливістю оперативного приготування буферної рідини в умовах свердловини, підвищенням якості цементування, яке досягається за рахунок високого ступеня відмивальної, утримуючої та виносної здатності, очищення стінок свердловини від крихкої глинистої кірки, що приводить до підвищення контактного зчеплення цементного каменю з обсадною колоною і стінками свердловини. 2 UA 70694 U Таблиця 1 Склад, властивості, відмивальна здатність розробленої буферної рідини на основі СБС Склад буферної рідини на основі СБС, м.ч. Температура зола Вододосліду, °C винесення Walocel DELFOAM "Мікрофібра" сумішеве ТЕС відношення 70 0,15 0,15 0,05 0,45 65 0,20 0,15 0,10 0,45 22 60 0,25 0,15 0,15 0,45 ч/ч кварцовий пісок 1 2 3 30 35 40 Продовження таблиці 1 ч/ч 1 2 3 густина, кг/м 3 1640 1650 1650 Властивості буферної рідини на основі СБС водовіддача, седиментаційна умовна в'язкість, с 3 3 см /30хв стійкість, г/см 140 8,5 0,01 180 8,0 0,01 250 7,5 0,01 Відмивальна здатність, % 42 44 47 Продовження таблиці 1 Склад, властивості, відмивальна здатність буферної рідини (за прототипом) ч/ч 1 кварцовий пісок 20 Склад буферної рідини за прототипом, м.ч. глина напівводний гіпс 64 0,5 сіліпон 0,005 Температура досліду, °C 22 Продовження таблиці 1 ч/ч 1 густина, кг/м 1600 3 Властивості буферної рідини за прототипом водовіддача, седиментаційна умовна в'язкість, с 3 3 см /30хв стійкість, г/см 95 6 0,03 Відмивальна здатність, % 38 5 Таблиця 2 Вплив буферної рідини на основі СБС на час загуснення тампонажних розчинів ч/ч 1 2 3 4 Умови досліду Співвідношення тампонажного Тампонажний розчин розчину і (склад, густина) температура, °C тиск, МПа стабілізованої буферної суміші ПЦТ-І-100-100 % НТФК-0,03 % *В/Ц-0,5 3  =1820 кг/м ПЦТ-І-100-100 % НТФК - 0,03 % **В/Ц3 0,5  =1820кг/м ПЦТ-ІІ-50-100 % *В/Ц3 0,5 р=1820кг/м ПЦТ-ІІ-50-100 % НТФК-0,03 % **В/Ц-0,5 3  =1820 кг/м Час загуснення суміші (тампонажний розчин + буферна рідина), год.-хв. 75 45 2-55 1:9 1:1 9:1 75 75 75 45 45 45 3-50 3-20 3-10 50 30 4-00 1:9 1:1 9:1 50 50 50 30 30 30 4-40 4-20 3-50 3 UA 70694 U Продовження таблиці 2 ч/ч 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Умови досліду Співвідношення тампонажного Тампонажний розчин розчину і (склад, густина) температура, °C тиск, МПа стабілізованої буферної суміші КРТМ-ПВ-100 % НТФК - 0,05 % *В/Ц-0,54 (густина води замішування 1,12 3 3 г/см )  =1800 кг/м КРТМ-ПВ-100 % НТФК 0,05 % *В/Ц - 0,54 (густина води замішування 1,12 3 3 г/см )  =1800 кг/м РТС-150ПВ-100 % Пластифікатор -0,2 % НТФК-0,08 % *В/Ц-0,48 3  =1810 кг/м РТС-150ПВ-100 % Пластифікатор -0,2 % НТФК-0,08 % *В/Ц-0,48 3  =1810 кг/м ПЦТ 1-100-100 % НТФК-0,03 % *В/Ц-0,5 3  =1820кг/м ПЦТ 1-100-100 % НТФК-0,03 % **В/Ц-0,5 3  =1820кг/м ПЦТ П-50-100 % *В/Ц3 0,5  =1820 кг/м ПЦТ П-50-100 % НТФК-0,03 % **В/Ц-0,5 3  =1820 кг/м КРТМ-ПВ-100 % НТФК-0,05 % *В/Ц 0,54 (густина води замішування 3 1,12 г/см )  =1800 3 кг/м КРТМ-ПВ-100 % НТФК 0,05 % *В/Ц - 0,54 (густина води замішування 1,12 3 3 г/см )  =1800 кг/м РТС-150ПВ-100 % Пластифікатор - 0,2 % НТФК - 0,08 % *В/Ц3 0,48  =1810 кг/м Час загуснення суміші (тампонажний розчин + буферна рідина), год.-хв. 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 75 45 2-55 1:9 1:1 9:1 75 75 75 45 45 45 4-20 3-40 3-20 50 30 4-00 1:9 1:1 9:1 50 50 50 30 30 30 5-30 4-40 4-20 75 45 5-00 1:9 1:1 75 75 45 45 6-25 5-55 9:1 75 45 5-35 90 82 5-15 4 UA 70694 U Продовження таблиця 2 ч/ч 16 Умови досліду Співвідношення тампонажного Тампонажний розчин розчину і (склад, густина) температура, °C тиск, МПа стабілізованої буферної суміші РТС-150ПВ-100 % Пластифікатор - 0,2 % НТФК-0,08 % *В/Ц-0,48 3  =1810 кг/м 1:9 1:1 90 90 82 82 Час загуснення суміші (тампонажний розчин + буферна рідина), год.-хв. 7-35 6-30 9:1 90 82 5-55 * В/Ц - водоцементне відношення Таблиця 3 Вплив розробленої буферної рідини на основі СБС на загустівання бурового розчину в контактних зонах Тип бурового розчину СБС Подвійно-інгібований 3  =1260 кг/м , Τ=40 с, В=4 3 см за 30 хв. СНЗ1/10=30/50 ДПа Соленасичений ρ=1600 3 3 кг/м , Τ=60-80 с, В=6-8 см за 30 хв. СНЗ1/10=50/70 ДПа Полімеркалієвий ρ=1160 3 3 кг/м , Τ=50 с, В=4 см за 30 хв. СНЗ1/10=35/65 ДПа Лігносульфонатний р= 1160 3 3 кг/м , Τ = 45 с В - 6 см за 30 хв. СНЗ1/10=30/65 ДПа Буферна рідина (за прототипом) Подвійно-інгібований 3  =1260 кг/м , Τ=40 с, В=4 3 см за 30 хв. СНЗ1/10=30/50 ДПа  =1600 Соленасичений 3 3 кг/м , Τ=60-80 с, В=6 8 см за 30 хв СНЗ1/10=50/70 ДПа  =1160 Полімеркалієвий 3 3 кг/м , Τ-50 с, В=4 см за 30 хв. СНЗ1/10=35/65 ДПа Лігносульфонатний  =1160 3 3 кг/м , Τ=45 с, В=6 см за 30 хв. СНЗ1/10=30/65 ДПа Розтічність суспензій за конусом АзНДІ (Т=22 °C), мм Співвідношення промивальної рідини і стабілізованої буферної суміші 1:9 1:1 Розтічність, мм 240 250 250 5 230 235 240 230 235 245 230 235 240 230 240 245 235 240 250 240 250 250 250 250 245 245 240 245 245 240 1:9 1:1 9:1 1:9 1:1 9:1 1:9 1:1 9:1 250 240 9:1 250 235 1:9 1:1 250 230 230 230 250 230 225 235 1:9 1:1 9:1 1:9 1:1 9:1 1:9 1:1 9:1 240 Τ=50 °C 9:1 230 250 Τ=22 °C 240 245 245 250 245 245 250 245 245 240 240 250 250 250 250 250 250 250 UA 70694 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Стабілізована буферна суміш, що містить кварцовий пісок, яка відрізняється тим, що додатково містить золу винесення теплоелектростанцій, полімерний реагент на основі метилгідроксиетилцелюлози Walocel, гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно "Мікрофібра", піногасник DELFOAM при наступному співвідношенні компонентів, м.ч.: кварцовий пісок 30-40 зола винесення 70-60 теплоелектростанцій полімерний реагент на основі метилгідроксиетилцелюлози 0,15-0,25 Walocel піногасник DELFOAM 0,15 гідрофобізоване синтетичне полімерне волокно 0,05-0,15. "Мікрофібра" Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 6