Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Регулювання властивостей тампонажних розчинів за допомогою хімічних реагентів






Мета роботи: вивчити вплив різних хімреагентів на властивості тампонажних розчинів.

 

Для цементування свердловин цементний розчин повинен мати певні властивості, які не завжди можуть бути забезпечені тільки вибором складу тампонажного матеріалу та регулюванням водоцементного відношення. Тому у вітчизняній та зарубіжній практиці застосовують значну кількість хімічних реагентів (органічного та неорганічного походження) для зміни в потрібному напрямку властивостей тампонажних систем (термінів схоплення, рухомості, водовідділення, реологічних властивостей, седиментаційної стійкості).

Регулювання властивостей тампонажних розчинів грунтується на використанні реагентів п’яти основних класів:

- прискорювачі схоплення і твердіння;

- сповільнювачі схоплення і твердіння;

- пластифікатори;

- понижувачі водовідділення;

- піногасники.

Прискорювачами схоплення називають реагенти, які прискорюють процеси структуроутворення тампонажних розчинів. До них належать хлориди кальцію, натрію, калію, алюмінію, сульфати натрію і калію, нітрати натрію і кальцію, кальцинована сода, каустична сода, сечовина та інші.

Прискорювачі схоплення тампонажних розчинів використовують для:

- скорочення часу ОЗЦ при цементуванні кондукторів і проміжних колон;

- цементування обсадних колон в зонах багаторічних мерзлих порід;

- використання лежалих цементів;

- тампонажних розчинів з водоцементним відношенням більшим 0, 6;

- отримання тампонажного каменя підвищеної міцності при встановленні цементних мостів;

- використання тампонажних розчинів з диференційними термінами тужавіння.

Вважається, що механізм дії прискорення реагентів-електролітів полягає в їх коагуляційній дії. Неорганічні електроліти утворюють на поверхні цементних частинок іонні оболонки, товщина і заряд яких визначаються концентрацією іонів в рідині затворення та їх валентністю. Із збільшенням валентності і кількості реагенту зростає потенціал між дифузійними і адсорбційними оболонками, що призводить до змикання і коагуляції цементних частинок. Крім цього, прискорення схоплення відбувається також за рахунок впливу прискорювачів на інтенсифікацію процесів розчинення мінералів клінкера і перенасичення новоутворень, з яких формуються нові центри кристалізації.

Найбільш ефективними прискорювачами схоплення є Na2CO3, CaCl2, AlCl3, NaOH і Na2CO3.

Найчастіше в практиці цементування свердловин для прискорення процесів структуроутворення використовують хлористий кальцій. Причому його вплив на терміни схоплення із збільшенням температури послаблюються, а з пониженням температури підсилюються.

У таблиці 6.1 подані рекомендовані дози основних прискорювачів схоплення для різних температурних умов використання.

Реагенти, які сповільнюють процеси структуроутворення тампонажних розчинів називають сповільнювачами схоплення. Їх додають в тампонажний розчин для створення нормальних умов при цементуванні глибоких свердловин з високими вибійними температурами і тисками, щоб схоплення розчину розпочалося тільки після того, як він буде протиснутий в затрубний простір.

Дія реагентів-сповільнювачів схоплення визначається їх поверхневою активністю, тобто здатністю молекул або іонів цих реагентів концентруватись (адсорбуватись) під дією міжмолекулярних сил на поверхні розділу фаз. Утворені поверхневі сполуки блокують активні центри гідратації мінералів клінкеру і сповільнюють процеси схоплення і твердіння.

 

Таблиця 6.1 - Прискорювачі схоплення

  Назва реагенту Темпера­турні умови викори­стання, °С Рекомендо­вана доза в % від маси цементу   Побічна дія
Хлорид кальцію (CaCl2) 0; > 0 -10 Q 0 -10 Q 25* _2 2 Q 5 _15   Розріджує розчин
Хлорид натрію (NaCl) > 0 -10 Q 0 -10 Q -20* _2 5 Q15 _20 Розріджує розчин і збільшує зчеплення з колоною
Вуглекислий калій (K2CO3) > 0 -10 Q 0 -10 Q -25* 0, 5 Q 2 2 Q 5 _20 Підвищує морозостійкість тампонажного каменя
Кальцинована сода (Na2CO3) > 0 1 Q 5 При дозах 0, 5Q1, 0% сповільнює терміни схоплення
Каустична сода (NaOH), їдкий калій (KOH)   > 0   0, 3 Q 0, 8 Збільшує морозостійкість тампонажного каменя
Хлористий калій (KCl) > 0 3 Q 4 Збільшує міцність тампонажного каменя
Силікат натрію > 0 1 Q 15 Зменшує міцність тампонажного каменя
Сечовина > 0 -8 Q 3 0, 1 Q 1, 0 < 15 Зменшує міцність тампонажного каменя

Примітка. * Температура повітря на поверхні землі.

 

Рекомендовані дози основних реагентів-сповільнювачів схоплення подано в таблиці 6.2.

 

Таблиця 6.2 - Сповільнювачі схоплення

Назва реагенту Темпера­турні умови викори­стання, °С Рекомендо­вана доза в % від маси цементу Побічна дія
Сульфіт-спиртова барда (ССБ) < 50 > 50 0, 1 Q 0, 2 0, 2 Q 0, 6 Пластифікує розчин, викликає піноутворення
Конденсована сульфіт-спиртова барда (КССБ)   < 200   0, 1 Q 7, 0 Пластифікує розчин, знижує водовідділення
Окзил < 200 0, 1 Q 3, 0 Пластифікує розчин, знижує водовідділення
  Хромпік   75 Q 250   0, 1 Q 0, 5 Використовується разом з іншими реагентами (КМЦ, ССБ)
Карбоксиметил - целюлоза (КМЦ) < 130 0, 2 Q 2, 0 Знижує водовідділення
Гіпан < 160 0, 1 Q 1, 0 Знижує водовідділення
Синтетична винна кислота < 200 0, 05 Q 0, 5 Знижує водовідділення  
Нітрометил-фосфонова кислота (НФК)   75 Q 100   0, 025 Q 0, 055   Пластифікує розчин

 


Пластифікатори використовують для підвищення рухомості (текучості) тампонажних розчинів. Рекомендовані дози основних реагентів-пластифікаторів подані в таблиці 6.3.

 

Таблиця 6.3 - Пластифікатори

Назва реагенту Темпера­турні умови викори­стання, ­°С Рекомендо­вана доза в % від маси цементу Побічна дія
Сульфіт-спиртова барда (ССБ) < 150   0, 1 Q 1, 0   Сповільнює схоплення, викликає піноутворення
Конденсована сульфіт-спиртова барда (КССБ)   < 150   0, 1 Q 0, 7 Сповільнює схоплення, знижує водовідділення
Ферохромлігно-сульфонат (ФХЛС) 160 Q 200 0, 2 Q 0, 6 Сповільнює схоплення
Окзил 160 Q 200 0, 1 Q 3, 0 Сповільнює схоплення, знижує водовідділення
Декстрин < 150 0, 2 Q 1, 0 -
Милонафт < 75 0, 1 Q 0, 2 -

 


 

Понижувачі водовідділення стабілізують дисперсні системи, внаслідок чого понижується водовідділення і підвищується седиментаційна стійкість. Деякі з таких реагентів - понижувачів водовідділення подані в таблиці 6.4.

 

Таблиця 6.4 - Понижувачі водовідділення

Назва реагенту Темпера­турні умови викори­стання, °С Рекомендо­вана доза в % від маси цементу Побічна дія
Карбоксиметил-целюлоза (КМЦ) 75 Q 160   0, 5 Q 2, 0   Сповільнює схоплення
  Бентонітовий порошок   < 100   5, 0 Q 25, 0 Сповільнює схоплення при низьких температурах і прискорює при підвищених температурах
Поліакриламід (ПАА) < 100 0, 2 Q 0, 5 Сповільнює схоплення
Хлорид алюмінію (AlCl3) < 120 1, 0 Q 5, 0 Сильно прискорює схоплення
Мідний купорос < 200 1, 0 Q 8, 0 Сповільнює схоплення

 

Спінення розчину може суттєво погіршити властивості тампонажного каменю. Для припинення процесу спінення тампонажного розчину використовуютьпіногасники. В якостіпіногасників використовують окислений парафін (ОКП-50) - до 2 %, соапсток - до 0, 5 %, милонафт - до 1 %, Т-66 - до 5 %, сивушну олію - 0, 25 Q 1, 0 % та ін.

Вказані вище дози хімічних реагентів для регулювання властивостей тампонажних розчинів вважаються рекомен­дованими. Оптимальна доза будь-якого реагенту залежить від багатьох факторів і може бути встановлена тільки на підставі лабораторних досліджень взаємодії цього реагенту з конкретним тампонажним розчином.

Але в будь-якому випадку потрібно пам’ятати загальні закономірності, які спостерігаються при додаванні хімреагентів для тампонажних розчинів. Якщо вміст хлориду натрію у воді затворення більше 10 % чи карбонату натрію менше 1 %, то швидкість схоплення та твердіння тампонажного розчину сповільнюється. Добавка хлоридів більше 2 % чи сульфатів більше 6 % спричиняє корозію обсадних труб. Для гальмування цього процесу рекомендується одночасно з хлоридами вводити водорозчинні нітрати, нітрити і хромати, а одночасно з сульфатами вводити інгібуючі добавки чи органічні електроліти. Деякі хімреагенти є багатофункціональними і можуть одночасно впливати на різні властивості тампонажних розчинів.

 

 

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1 За вказівкою викладача вибирають хімічний реагент для регулювання запланованої властивості цементного розчину.

2 Зважують необхідну кількість хімреагенту, маса якого становить певний відсоток від маси цементу для приготування розчину. Масу цементу вибирають згідно з таблицею 2.1.

3 Вводять хімреагент у воду і, перемішуючи дерев’яною лопаткою, повністю розчиняють його.

4 На приготованому розчині затворюють цемент відповідно до пунктів 1.3-1.5 лабораторної роботи № 2.

5 Вимірювання властивостей проводять відповідно до:

- терміни схоплення - пункту 3 лабораторної роботи № 2;

- розтічність - пункту 1 лабораторної роботи № 2;

- водовідділення - пункту 1 лабораторної роботи № 4.

4 Результати вимірів заносять в таблицю 6.5.

Таблиця 6.5 - Результати вимірів властивостей тампонажного розчину

№ п/п Тип цементу Маса цементу, г Водоцементне відношення Назва реагента Доза реагента в % від маси цементу Властивості цементного розчину
терміни схоп­лення, хв розтічність, см водовідділення, см3/30хв
початок кінець
                 
                   

 

У кінці роботи робиться загальний висновок.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1 Які реагенти називають прискорювачами і сповільнювачами схоплення тампонажних розчинів?

2 Назвіть реагенти прискорювачі і сповільнювачі термінів схоплення, пластифікатори, понижувачі водовідділення, піногасники тампонажних розчинів.

3 В яких випадках виникає необхідність використання реагентів прискорювачів і сповільнювачів схоплення?

4 Поясніть механізм прискорення і сповільнення процесів структуроутворення тампонажних розчинів.

5 Які негативні наслідки спінення тампонажного розчину?

6 З якою метою використовують пластифікатори, понижувачі водовідділення, піногасники тампонажного розчину?

7 Добавка в тампонажний розчин яких реагентів і в якій кількості може призвести до корозії обсадних труб? Введення яких реагентів гальмує цей процес?

8 Які з хімреагентів є багатофункціональними?


 

ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ

 

1 Коцкулич Я.С., Тищенко О.В. Закінчування свердловин: Підручник. – К.: «Інтерпрес ЛТД», 2009. – 366 с.

2 Державний стандарт України. ДСТУ БВ.2.7-88-99. Цементи тампонажні. Державний комітет будівництва, архітектури та житлової політики України. Київ, 1999. – 53с.

3 СОУ 11.2.00135390.029-2006. Порядок приймання, зберігання цементу, підбору рецептури та приготування тампонажного розчину.

4 Соловьев Е.М. Заканчивание скважин. – М.: Недра, 1979. – 273 с.

5 Данюшевский В.С., Алиев Р.М., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. –М.: Недра, 1987. – 373 с.

6 Данюшевский В.С. Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов. – М.: Недра, 1979. – 247 с.

7 Подгорнов В.М., Ведищев И.А. Практикум по заканчиванию скважин. – М.: Недра, 1985. – 256 с.

8 СТП 02070855-03-99.Курсовий і дипломний проекти. Вимоги до змісту та оформлення.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.