ПЛАСТИФИКАТОР ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ

ПЛАСТИФИКАТОР ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2033519 (13) C1

(51) 6 E21B33/138 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1995.04.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 5058042/03 
(22) Дата подачи заявки: 1992.08.07 
(45) Опубликовано: 1995.04.20 
(56) Аналоги изобретения: 1. Данюшевский В.С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М.: Недра, 1987, с. 198,203. 2. Авторское свидетельство СССР N 1670097, кл. E 21B 33/138, 1989. 
(71) Имя заявителя: Северо-Кавказский научно-исследовательский институт природных газов 
(72) Имя изобретателя: Перейма А.А.; Петраков Ю.И.; Гасумов Р.А.; Перцева Л.В. 
(73) Имя патентообладателя: Северо-Кавказский научно-исследовательский институт природных газов 

(54) ПЛАСТИФИКАТОР ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ 

Использование: при бурении и креплении скважин на нефть и газ, для получения тампонажных материалов. Сущность: пластификатор содержит конденсированную сульфитспиртовую барду и поливиниловый спирт. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к получению пластификаторов тампонажных растворов на основе портландцемента и может быть использовано при цементировании нефтяных, газовых, геологоразведочных и геотермальных скважин.

Известен пластификатор [1] тампонажных растворов, содержащий конденсированную сульфитспиртовую барду (КССБ) в количестве 0,1-0,7% от массы цемента.

Недостатки пластификатора пониженный пластифицирующий эффект и тиксотропия тампонажных растворов, повышенное пенообразование при их приготовлении. Пониженная тиксотропия тампонажных растворов связана с отсутствием в жидкой фазе структурообразователей, стабильных при используемых соотношениях КССБ/цемент. Повышенное пенообразование приводит к осложнениям при работе насосного оборудования за счет большого количества вовлеченного воздуха.

За прототип изобретения принят пластификатор [2] тампонажных растворов следующего состава, мас. КССБ 60-80 Диэтиленгликоль 20-40

Недостатки пластификатора пониженный пластифицирующий эффект и тиксотропия тампонажных растворов, повышенное пенообразование при их приготовлении. Пониженное пластифицирующее действие обусловлено образованием эфира (при взаимодействии диэтиленгликоля и КССБ) невысокой молекулярной массы, с недостаточным количеством активных групп для хемосорбции на цементе и продуктах его гидратации. Повышенное пенообразование от применения пластификатора обусловлено его воздухововлекающей способностью за счет отсутствия наиболее полного связывания компонентов КССБ диэтиленгликолем с получением продуктов большей молекулярной массы. Такое газосодержание тампонажного раствора приводит к снижению его плотности, повышению динамического напряжения сдвига и осложняет работу оборудования.

Невысокие значения тиксотропии тампонажных растворов обусловлены недостатком соединений в жидкой фазе раствора, повышающих ее вязкость и обладающих структурообразующим действием.

Цель изобретения повышение пластифицирующего эффекта и тиксотропии тампонажных растворов, снижение пенообразования при их приготовлении.

Поставленная цель достигается составом пластификатора, содержащим КССБ и поливиниловый спирт (ПВС), при следующем соотношении компонентов, мас. КССБ 50-86 ПВС 14-50 КССБ используют по ТУ 39-094-75, ПВС по ТУ 6-05-05-313-85.

При обработке тампонажного портландцемента заявляемым пластификатором в жидкой фазе тампонажного раствора происходит ряд физико-химических процессов. При взаимодействии лигносульфонатов КССБ с ПВС образуется сложный эфир по схеме:

Rлигн - + (-CH2-)n Rлигн - CH-CH2-)n

Так как КССБ является продуктом конденсации лигносульфонатов (ССБ) с формальдегидом и фенолом, то наряду с лигносульфонатными соединениями в составе КССБ присутствуют свободный формальдегид, фенол и фенолформальдегидный олигомер, образующийся из формальдегида и фенола по схеме:

nH2CO+(n+1)C6H5OH 

Поэтому ПВС взаимодействует с компонентами КССБ еще по трем направлениям.

1. Алкилирование фенола ПВС:

+ (-CH2--)n 

2. Образование ацеталей из формальдегида и ПВС:



3. Взаимодействие ПВС с фенолформальдегидным олигомером:

)m 

Образование ряда высокомолекулярных соединений (ВМС) при взаимодействии ПВС и КССБ усиливает пластифицирующее действие реагента, что объясняется высвобождением части воды из диффузионных слоев вокруг твердых частиц цемента за счет замены в приповерхностном слое молекул воды на образующиеся ПАВ и ослаблением связей твердой поверхности с водой. При этом происходит разрушение агрегатов частиц с высвобождением воды, находящейся внутри них, и уменьшение коэффициента трения.

Тиксотропия тампонажных растворов имеет повышенные значения благодаря жесткому закреплению ВМС, образовавшихся при взаимодействии ПВС и КССБ, в хемосорбционном слое, что обеспечивает их стабильную ориентацию в жидкой фазе и образование прочных структурных связей.

Воздухововлекающее действие пластификатора снижается благодаря образованию полимерных ПАВ из ПВС и КССБ, отличающихся от ПАВ с обычно дифильной структурой способностью концентрироваться на межфазных поверхностях раздела с изменением их свойств.

Полимерные ПАВ обычно являются многофункциональными. Их двухмерные структуры, образующиеся в результате возникновения межмолекулярных контактов, приобретают комплекс новых структурно-механических свойств, характеризующих сопротивление деформации и разрушению под действием приложенной извне механической нагрузки. Кроме того, большое значение имеет эффект хемосорбционного модифицирования полимерными ПАВ гидратных новообразований, заключающийся в образовании на кристаллогидратах прочных адсорбционных оболочек, препятствующих дальнейшему росту кристаллов. Этим определяется количество и качество контактов срастания в цементной матрице при наличии "стесненных" условий. Реализация водоредуцирующего эффекта многофункциональных ПАВ играет определяющую роль в уплотнении структуры, снижении пористости, получении плотного и прочного конгломерата цементного камня.

Использование в составах пластификатора ПВС по заявляемой цели не выявлено по имеющимся источникам известности.

Известны составы тампонажных растворов, содержащие ПВС по следующим целям применения: повышение прочности камня (а. с. N 697687, кл. Е 21 В 33/138, 1975); понижение водоотдачи (а. с. N 1388546, кл. Е 21 В 33/138, 1986); повышение изолирующей способности за счет воздухововлечения (а.с. N 1587174, кл. Е 21 В 33/138, 1987); повышение седиментационной устойчивости раствора в условиях цементирования наклонно направленных скважин, снижение проницаемости и ускорение роста прочностных свойств раствора при твердении (а.с. N 966227, кл. Е 21 В 33/138, 1979).

Заявляемое изобретение имеет изобретательский уровень, т.к. оно явным образом не следует из уровня техники.

П р и м е р 1. Готовят пластификатор путем смешивания порошкообразных КССБ и ПВС в шаровой мельнице в следующем соотношении, мас./г: КССБ 50/50, ПВС 50/50. После получения однородной смеси берут пластификатор в количестве 7 г (0,7 мас.) на 1 кг цемента и вводят при перемешивании на мешалке в 443 мл воды (ж/ц= 0,45). Полученным раствором затворяют цемент.

Образующийся тампонажный раствор имеет растекаемость 19,5 см по конусу АзНИИ. Растекаемость цементного раствора без добавок пластификатора при вышеуказанном ж/ц составляет 15,5 см.

Пластифицирующий эффект

(ПЭ) . 100% где Dпл растекаемость тампонажного раствора с пластификатором;

Do растекаемость тампонажного раствора без пластификатора при том же ж/ц.

ПЭ 100%25,8%

Плотность образующегося тампонажного раствора составляет 1870 кг/м3, плотность тампонажного раствора без добавок пластификатора при вышеуказанном ж/ц 1900 кг/м3.

Пенообразование (ПО) 100% где пл плотность тампонажного раствора с пластификатором;

o плотность тампонажного раствора без пластификатора при том же ж/ц.

ПО 100%1,6%

Тиксотропия тампонажного раствора составляет 3,8% прочность цементного камня при твердении 1 сут 3,9 МПа, 2 сут 4,4 МПа.

П р и м е р 2. Готовят пластификатор так, как в примере 1, в следующем соотношении компонентов, мас./г: КССБ 86/86, ПВС 14/14, но на 1 кг цемента берут пластификатор в количестве 8 г (0,8 мас.) и вводят в 392 мл воды (ж/ц 0,40).

Образующийся тампонажный раствор имеет растекаемость 18,5 см по конусу АзНИИ. Растекаемость цементного раствора без добавок пластификатора при вышеуказанном ж/ц составляет 12,5 см.

ПЭ 100%48%

Плотность образующегося тампонажного раствора составляет 1920 кг/м3, плотность тампонажного раствора без добавок пластификатора при вышеуказанном ж/ц 1970 кг/м3.

ПО 100%2,5%

Тиксотропия тампонажного раствора составляет 3,4% прочность цементного камня при твердении 1 сут 4,6 МПа, 2 сут 5,2 МПа.

П р и м е р 3. Готовят пластификатор так, как в примере 1, в следующем соотношении компонентов, мас. КССБ 75/75, ПВС 25/25, но на 1 кг цемента берут пластификатор в количестве 8 г (0,8 мас.) и вводят в 422 мл воды (ж/ц 0,43).

Образующийся тампонажный раствор имеет растекаемость 21,0 см по конусу АзНИИ. Растекаемость цементного раствора без добавок пластификатора при вышеуказанном ж/ц 14,5 см.

ПЭ 100%44,8%

Плотность образующегося тампонажного раствора составляет 1880 кг/м3, плотность тампонажного раствора без добавок пластификатора при вышеуказанном ж/ц 1930 кг/м3.

ПО 100%2,6%

Тиксотропия тампонажного раствора составляет 5,3% прочность цементного камня при твердении 1 сут 4,4 МПа, 2 сут 4,9 МПа.

П р и м е р 4. Готовят пластификатор так, как в примере 1, в следующем соотношении компонентов, мас./г: КССБ 49/49, ПВС 51/51, но на 1 кг цемента берут пластификатор в количестве 8 г (0,8 мас.) и вводят в 432 мл воды (ж/ц 0,44). Образующийся тампонажный раствор имеет растекаемость 18,5 см по конусу АзНИИ. Растекаемость цементного раствора без добавок пластификатора при вышеуказанном ж/ц составляет 15,0 см.

ПЭ 100%23,3%

Плотность образующегося тампонажного раствора составляет 1860 кг/м3, плотность тампонажного раствора без добавок пластификатора при вышеуказанном ж/ц 1920 кг/м3

ПО 100%3,1%

Тиксотропия тампонажного раствора составляет 3,0% прочность цементного камня при твердении 1 сут 3,8 МПа, 2 сут 4,1 МПа.

П р и м е р 5. Готовят пластификатор так, как в примере 1, в следующем соотношении компонентов, мас./г: КССБ 87/87, ПВС 13/13, но на 1 кг цемента берут пластификатор в количестве 8 г (0,8 мас.) и вводят в 392 мл воды (ж/ц 0,40).

Образующийся тампонажный раствор имеет растекаемость 15,0 см по конусу АзНИИ. Растекаемость цементного раствора без добавок пластификатора при вышеуказанном ж/ц составляет 12,5 см.

ПЭ 100%20%

Плотность образующегося тампонажного раствора составляет 1890 кг/м3, плотность тампонажного раствора без добавок пластификатора при вышеуказанном ж/ц 1970 кг/м3.

ПО 100%4,0%

Тиксотропия тампонажного раствора составляет 2,0% прочность цементного камня при твердении 1 сут 3,6 МПа, 2 сут 4,1 МПа.

Содержание КССБ в составе пластификатора в количестве менее 50 мас. а ПВС более 50 мас. не обеспечивает высокого пластифицирующего эффекта и достаточного снижения пенообразования при приготовлении тампонажного раствора за счет превышения оптимального соотношения ПВС/КССБ.

Содержание КССБ в составе пластификатора в количестве более 86 мас. а ПВС менее 14 мас. не обеспечивает достижения поставленной цели из-за недостатка ПВС для связывания воздухововлекающих компонентов КССБ в высокомолекулярные соединения.

Заявляемый пластификатор, введенный в тампонажный раствор в количестве 0,7-0,8% от массы цемента, по сравнению с прототипом способствует повышению пластифицирующего эффекта в 1,3- 2,2 раза, тиксотропии 1,2 2,4 раза, снижает пенообразование при приготовлении тампонажного раствора в 1,3-3,4 раза, повышает прочность цементного камня на 7-27% что способствует получению плотного и прочного конгломерата цементного камня и значительно повышает изолирующую способность тампонажного кольца.

В табл. 1 представлены состав и физико-химические характеристики предлагаемого пластификатора, в табл. 2 результаты испытаний портландцемента марки ПЦТ-100 без пластификатора. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ПЛАСТИФИКАТОР ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ на основе портландцемента, содержащий конденсированную сульфитспиртовую барду и гидроксилсодержащее вещество, отличающийся тем, что в качестве гидроксилсодержащего вещества он содержит поливиниловый спирт при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Конденсированная сульфитспиртовая барда 50 86

Поливиниловый спирт 14 50




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru