технологии
m
■а
d ce
Теория и опыт рименения поликарбоксилатного пластификатора «WellFix P-100» производства ООО «Химпром»
THEORY AND EXPERIENCE IN THE APPLICATION OF POLYCARBOXYLATE PLASTICIZER «WELLFIX P-100»
PRODUCED BY «HIMPROM»
R. KOZHEVNIKOV, M. LOGINOV, V. SAS,
«Himprom» LLC, Perm
Describes the main physico-chemical mechanisms of polycarbonate plastification, in particular, the plasticizer of «Himprom» LLC production - WellFix P-100. The results of laboratory tests of the plasticizer and analysis are quoted.
Keywords: polycarbonate plasticizer, WellFix P-100, wells fastening, wells cementing
Разобщение пластов при существующей технологии крепления скважин - завершающий и наиболее ответственный этап, от качества выполнения которого в значительной степени зависят успешное строительство скважины, долговечность ее эксплуатации и срок добычи безводной продукции [1]. Некачественное цементирование скважины может стать причиной проникновения фильтрата в продуктивные пласты, что соответственно, влечет за собой снижение объемов добычи нефти.
Процесс цементирования скважин -операция необратимая, ремонт и восстановление их связаны со значительными экономическими и временными затратами, поэтому к тампонажным растворам предъявляются самые высокие требования по качеству.
Химические реагенты, предлагаемые компанией ООО «Химпром», применяются на всех этапах строительства и эксплуатации скважин. Собственная научно-техническая база, наличие собственного производства, компетентный и квалифицированный персонал позволяют разрабатывать и внедрять уникальные реагенты. Результатом работы отдела химических реагентов для цементирования скважин ООО «Химпром» стало создание линейки реагентов под торговой маркой «WeNFix».
В настоящее время линейка реагентов для цементирования скважин ООО «Химпром» включает в себя следующие реагенты: понизители водоотдачи, пластификаторы, газоблокаторы, добавки для облегченных цементных растворов, расширяющие и армирующие добавки, пенога-сители, замедлители схватывания, противо-морозные добавки и буферные композиции. Данные реагенты успешно применяются подразделениями крупнейших российских нефте- и газодобывающих компаний, а так-
же международными и отечественными нефтесервисными компаниями и позволяют получать отличные результаты цементирования скважин.
Контроль реологии тампонажного раствора осуществляется путем введения в состав добавки «WellFix Р-100». Данный реагент представляет собой пластификатор на основе модифицированных поликарбокси-латных эфиров. Принцип действия «WellFix Р-100» основан на диспергировании цементных частиц за счет проявления электростатического и стерического эффектов адсорбировавшихся молекул пластификатора. Стерический эффект достигается благодаря боковым гидрофобным цепям молекулы поликарбоксилатного эфира. «WellFix Р-100» позволяет эффективно уменьшать гидравлическое сопротивление цементного раствора, давление закачки и продавки при цементировании скважины.
Как правило, эффективные разжижите-ли - это органические вещества. Обязательным является наличие в молекуле пластификатора полярных функциональных групп - 503Н, -1МН2, -СООН, -ОН и др., которые, во-первых, способствуют растворимости пластификатора в воде; во-вторых, часть из них взаимодействует с поверхностью частиц цемента при адсорбции пластификатора. Широкое применение в качестве пластификаторов нашли поликар-боксилатные полимеры [2]. Данные полимеры имеют разветвленную гребневидную структуру, состоящую из длинной основой цепи и множества боковых цепей, похожих на зубья расчески (рис. 1) [3].
Р.О. КОЖЕВНИКОВ,
специалист сектора буровых растворов коммерческого отдела
М.А. ЛОГИНОВ,
специалист сектора цементирования коммерческого отдела
В.Н. САС,
коммерческий директор
info@himprom-group.ru
ООО «Химпром», г. Пермь
Рассмотрены основные физико-химические механизмы работы поликарбонатных пластификаторов, в частности, пластификатора производства ООО «Химпром» -«WellFix Р-100». Приведены результаты лабораторных испытаний пластификатора и их анализ.
Ключевые слова: поликарбонатный пластифи-«WelIFix P-100»,
катор, крепление скважин, цементирование скважин
Рис. 1. Строение эфиров поликарбоксилатов
1 - отрицательно заряженные активные
центры; 2 - главная цепь полимера (поликарбоксилат); 3 - боковые цепи
(гидрофобные цепи, обладающие стерическим эффектом отталкивания)
БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 06/20 1 5
ш
технологии
зерна цемента
Рис. 2. Схематичное изображение процесса диспергирования
стерическое отталкивание
Рис. 3. Диспергирование (разжижение) вследствие стерического и электростатического отталкиваний
Табл. 1. Рецептура тампонажного
раствора с добавлением пластификатора «WellFix P-100»
Табл. 2. Реологические свойства тампонажного раствора с добавлением пластификатора «WellFix P-100»
Наименование Значение
Цемент марки G 1000 кг
Расширяющая добавка 8%
WellFix Р-100 0,07%
Понизитель водоотдачи 0,5%
Пеногаситель 1 л/т
В/Ц, м3/т 0,4297
Плотность, г/см3 1,92
Характеристика Значение
Пластическая вязкость (при t = 22° С), сПз 84,77
ДНС (при t = 22° С), Па 4,73
СНС (10 сек/10 мин) при t = 22° С, Па 1,5/6,5
Пластическая вязкость (при t = 30° С), сПз 103
ДНС (при t = 30° С), Па 3,58
СНС (10 сек/10 мин) при t = 30° С, Па 1,5/3
Основная цепь молекулы поликарбоксилата обычно выполняет две функции: это место размещения точек связывания отрицательно заряженных активных центров с поверхностью частиц цемента и предоставление точек закрепления для боковых цепей молекулы.
Принцип действия реагента «Ме1Р1х Р-100» основан на диспергировании цементных частиц за счет проявления двух механизмов: электростатического и стерического отталкивания адсорбировавшихся молекул пластификатора (рис. 2).
Некачественное цементирование скважины может стать причиной проникновения фильтрата в продуктивные пласты, что соответственно, влечет за собой снижение объемов добычи нефти.
Частицы пластификатора адсорбируются на поверхности цементных зерен и создают отрицательно заряженную поверхность. Зерна цемента отталкиваются друг от друга вследствие одноименных зарядов на их поверхности (электростатическое отталкивание). Стерический (физический) эффект достигается благодаря боковым гидрофобным цепям молекулы поликарбоксилатного эфира, которые становятся преградами для повторного группирования рассеянных частиц цемента. В результате цементные зерна взаимно отталкиваются и приводят в движение цементный раствор, что препятствует повторной агломерации частиц цемента (рис. 3).
Табл. 3. Испытания по определению сроков схватывания при применении пластификатора «WellFix P-100»
Значение
Наименование Рецептура без Рецептура с
пластификатора пластификатором
ПТЦ I-G-CC-1 100% 100%
WellFix P-100 - 0,1%
Плотность, г/см3 1,6 1,6
В/Ц 0,5 0,5
Растекаемость, мм 165 235
Время прокрутки до 30 Вс, мин 150 255
В лаборатории буровых и тампо-нажных растворов ООО «Химпром» были проведены испытания пластификатора «WellFix P-100». Реологические характеристики тампонажного раствора измерялись при помощи атмосферного вискозиметра «OFITE 900». Рецептура тампонажного раствора, условия проведения лабораторных испытаний, а также результаты испытаний с применением пластификатора «WellFix P-100» приведены в табл. 1 и 2.
Также были проведены испытания по определению значения растекаемости и времени загустевания тампо-нажного раствора. Одновременно проводились испытания на чистом цементе без добавления пластификатора «WellFix P-100». Время загустевания определяли на консистометре фирмы «Chandler», модель 7025, при t = 50° С, P = 25 МПа. Результаты испытаний приведены в табл. 3.
Выводы
По результатам лабораторных испытаний можно сделать вывод, что добавление минимального количества пластификатора «WellFix P-100» придает тампонажному раствору требуемые реологические параметры. «WellFix P-100» позволяет эффективно уменьшать гидравлическое сопротивление тампонажного раствора; давление закачки и продавки при цементировании. Высокие качественные характеристики цементного раствора достигаются при низкой концентрации добавки-пластификатора (0,02 - 0,15% от веса сухого цемента: оптимальная концентрация составляет 0,07%), что показывает перспективность использования данного реагента в технологиях крепления скважин. Применение «WellFix P-100» позволяет существенно повысить экономические показатели и качество цементирования скважин.
Литература
1. Дмитриев А.Ю. Основы технологии бурения скважин. Томск: ТПУ, 2008.216 с.
2. Фаликман В.Р. Новое поколение суперпластификаторов / В.Р. Фаликман, А.Я. Вайнер, Н.Ф. Башлыков // Бетон и железобетон. 2000. №5. С. 5 - 7.
3. Self-Consolidating Concrete: Applying what we know. Joseph A. Daczko - CRC Press, 2012.289 p.
Literature
1. Dmitriev A.Yu. The basic technology of wells drilling. Tomsk: TPU, 2008. 216 p.
2. Falikman V. R. a New generation of superplasticizers / V.R. Falikman,
A.J. Wainer, N.F. Bashlykov; / / Concrete and reinforced concrete. 2000. No. 5. Pp. 5 - 7.
3.Self-consolidating concrete: Applying what we know. Joseph A. Daczko - CRC Press, 2012.289 p. ■
БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 06/20 1 5
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.