ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО “ГАЗПРОМ” СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

ИНСТРУКЦИЯ

ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ ОБЛЕГЧЕННЫХ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ С ПОВЫШЕННЫМИ АДГЕЗИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

СТО Газпром РД 2.1-143-2005

Издание официальное

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО “ГАЗПРОМ”

Общество с ограниченной ответственностью “ТюменНИИгипрогаз” (OOO “ТюменНИИгипрогаз”)

Общество с ограниченной ответственностью “Информационно(рекламный центр газовой промышленности” (ООО “ИРЦ Газпром”)

Москва 2005

ПРЕДИСЛОВИЕ

РАЗРАБОТАН

ВНЕСЕН

УТВЕРЖДЕН

ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ

ИЗДАН

Обществом с ограниченной ответственностью “Тюмен- НИИгипрогаз” (ООО “ТюменНИИгипрогаз”)

Управлением по бурению газовых и газоконденсатных скважин ОАО “Газпром” Департамента по добыче газа, газового конденсата, нефти ОАО “Газпром”

Заместителем Председателя Правления ОАО “Газпром” А.Г. Ананенковым

Распоряжением ОАО “Газпром” от 10 февраля 2005 г.

№ 21 с 20 апреля 2005 г.

Обществом с ограниченной ответственностью “Инфор- мационно-рекламный центр газовой промышленности” (ООО “ИРЦ Газпром”)

Настоящий нормативный документ не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения ОАО “Газпром”

 ОАО “Газпром”, 2005

 Разработка ООО “ТюменНИИгипрогаз”, 2004

СОДЕРЖАНИЕ

Введение IV

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 1

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 1

3. ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 2

4. ОСНОВНЫЕ НОРМАТИВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 3

   1. Общие положения 3

   2. Приготовление и применение облегченных

      тампонажных растворов с акриламидными сополимерами 3

   3. Приготовление и применение тампонажных растворов

      с эпоксиполиуретановыми сополимерами 4

      Приложение А Физико-механические свойства рекомендуемых облегченных тампонажных растворов с полимерами 2300 Д

      и 611 ВС после перемешивания в течение 60 минут 7

      Приложение Б Схема размещения тампонажной техники

      при цементировании обсадных колонн 8

      Приложение В Свойства тампонажного раствора и камня

      на основе эпоксиполиуретановых сополимеров 9

      Приложение Г Пример расчета расхода компонентов

      на приготовление 1 м3 облегченного тампонажного раствора

      с добавкой Праестола 2300 Д (или 611 ВС) 10

      Библиография 11

      ВВЕДЕНИЕ

      При цементировании обсадных колонн различного назначения на месторождениях Севера Тюменской области широко применяются облегченные тампонажные растворы с алюмосиликатными микросферами. Поскольку многие газовые и газоконденсатные место- рождения находятся на поздней стадии разработки и характеризуются падением пластовых давлений, а вновь вводимые в разработку отличаются наличием пластов с очень низким гра- диентом давления гидроразрыва (0,0122 МПа/м и менее), для выполнения условия обяза- тельного подъема тампонажного раствора до устья и обеспечения надежного разобщения пластов в настоящее время актуальными являются разработка и внедрение облегченных сис- тем плотностью 1400-1500 кг/м3, обладающих повышенной изолирующей способностью [1]. Одним из перспективных направлений получения таких систем является применение ста- билизирующих, повышающих адгезию цементного камня к металлу композиций с акрила- мидными и эпоксиполиуретановыми сополимерами. Облегченные тампонажные растворы с добавками акриламидных и эпоксиполиуретановых сополимеров обладают улучшенными технологическими характеристиками и позволят повысить качество разобщения продуктив- ных пластов, снизить вероятность заколонных перетоков по контакту цементного камня с колонной и стенками скважины. Смеси на основе эпоксиполиуретановых сополимеров фор- мируют полимерцементный камень с повышенной прочностью на сжатие и изгиб (согласно требованиям ГОСТ 1581), адгезией к металлу и будут эффективны особенно при выполне- нии ремонтно-изоляционных работ – для ликвидации негерметичностей обсадных труб и заколонного пространства.

      ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО “ГАЗПРОМ” СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

      
       

      

      
       

      ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИГОТОВЛЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ ОБЛЕГЧЕННЫХ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ С ПОВЫШЕННЫМИ АДГЕЗИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

      
       

      

      
       

      Дата введения 2005-04-20

      
       

      1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

         
          

         Настоящий стандарт направлен на повышение качества крепления скважин за счет при- менения облегченных тампонажных растворов с физико-механическими характеристиками, обеспечивающими надежность разобщения пластов при формировании прочного, с высокой изолирующей способностью камня, обладающего повышенной адгезией к металлу и горным породам. Стандарт предназначен для разработки проектно-сметной документации на строи- тельство скважин и проведения работ по цементированию обсадных колонн с использовани- ем тампонажных растворов с повышенной изолирующей способностью.

      2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

         
          

         
          

         дарты:

         В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стан-

         
          

         ГОСТ 1581-96 Портландцементы тампонажные. Технические условия. ГОСТ 4233-77 Натрий хлористый. Технические условия.

         ГОСТ 26798.1-96 Цементы тампонажные. Методы испытаний.

         ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безо-

         пасности.

         ГОСТ 8728-88 Пластификаторы.

         ГОСТ 14039-78 Поливинилхлорид эмульсионный.

         
          

         

         Издание официальное

      3. ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

         
          

         Праестол – сополимер акриламида и акрилата натрия ПАА – полиакриламид

         АСМ (асм) – алюмосиликатные микросферы ОТР – облегченный тампонажный раствор

         ПЦТ (ц) – портландцемент тампонажный марки ПЦТ 1-50 р – раствор ускорителя сроков схватывания

         ЭПУ-01-Б – эпоксиполиуретановый состав

         ФГУП “НИИПМ” – федеральное государственное унитарное предприятие “Научно-исследовательский институт полимерных материалов”

         ПАВ – поверхностно-активные вещества

         ПЭПА – полиэтиленполиамин

         ДОФ – диоксиэтилфталат

         ПВХ – поливинилхлорид

         Др – растекаемость тампонажного раствора

         ТМХС – триметилхлорсилан

         Л-1 – латекс

      4. ОСНОВНЫЕ НОРМАТИВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

      
       

      4.1 Общие положения

      
       

      1. Настоящий стандарт разработан на основе результатов исследований рецептур об- легченных тампонажных растворов с добавками акриламидных и эпоксиполиуретановых со- полимеров с учетом их применения при строительстве скважин на месторождениях ОАО “Газ- пром”, в т.ч. на месторождениях Крайнего Севера.

      2. Для приготовления облегченных тампонажных растворов с повышенными адге- зионными свойствами используются Праестолы 611ВС и 2300Д.

         Реагенты экологически сертифицированы, относятся к малоопасным веществам (4-й класс опасности). Производятся ООО “Дегусса Евразия” (г. Пермь) по ТУ 2216-001-40910172-98 [2].

      3. Облегченные тампонажные растворы на основе эпоксиполиуретановых сополи- меров приготавливаются с использованием водоэмульсионной композиции на основе ЭПУ- 01-Б. Реагент выпускается опытно-химическим заводом ФГУП “НИИПМ” (г. Пермь) по ТУ 1250-745-24-075901-98 [3].

      
       

      4.2 Приготовление и применение облегченных тампонажных растворов с акриламидными сополимерами

      
       

      1. Праестолы 611 ВС и 2300 Д используются в качестве компонента облегченных тампонажных растворов в количестве от 0,01 до 0,12 % (товарного продукта от массы сухой смеси портландцемента и АСМ). Реагент вводится в жидкость затворения либо добавляется в сухом виде на стадии смешивания портландцемента и алюмосиликатных микросфер.

      2. Добавка сухих Праестолов производится в процессе затаривания портландцемен- та и алюмосиликатных микросфер из расчета 5-10 кг реагента на 10 т смеси. В случае приго- товления смеси в цехе сухих тампонажных композиций и доставки ее на буровую в цементно- смесительных машинах требуется произвести еще одну перебункеровку.

         При использовании для приготовления смеси только цементно-смесительных машин в обязательном порядке следует производить ее трехразовую перетарку из бункера в бункер.

      3. Приготовление раствора полимера 611 ВС (2300 Д) осуществляется введением сухого полимера в емкость с жидкостью затворения (раствор хлорида натрия) при непрерыв- ном перемешивании. Длительность перемешивания от 1 до 1,5 ч при температуре от 18 до 20 оС. При меньшей температуре жидкости затворения длительность растворения реагента уве- личивается. Растворимость ПАА 611 ВС в солевых растворах выше, чем 2300 Д.

      4. Необходимое количество полимера уточняется на основании лабораторных ис- следований, выполняемых за трое суток до цементирования с использованием применяемых типов портландцементов и АСМ. Основным критерием оптимального количества Праестола 611 ВС (2300 Д) является получение облегченного тампонажного раствора с минимальным водоотделением, растекаемостью от 180 мм до 220 мм и сроками твердения, соответствующи- ми ОТР без добавки полимера [4].

         Для случаев ввода реагента в жидкость затворения в лабораторных условиях необходи- мо определить условную вязкость полученного полимерно-солевого раствора для контроля состава жидкости затворения в процессе ее приготовления в промысловых условиях [5].

      5. Для приготовления облегченных тампонажных растворов, размещаемых в интер- валах низких положительных температур (5-10 оС), концентрация ускоряющей добавки хло- рида натрия (ГОСТ 4233) в жидкости затворения должна быть не менее 5 % по массе (плот- ность раствора не менее 1030 кг/м3).

      6. В случае ввода полимера в жидкость затворения следует учитывать возможность его механодеструкции в насадках гидромешалки и гидравлической части плунжерных или цен- тробежных насосов, используемых для создания циркуляции по циклу “емкость - насос - ем- кость”. Поэтому после полного растворения ПАА, которое контролируется визуально и по вязкости жидкости затворения в соответствии с результатами лабораторного анализа, цирку- ляцию необходимо прекратить.

         Непосредственно перед затворением облегченной смеси осуществляется лишь кратков- ременное перемешивание жидкости затворения с ПАА с минимальным давлением на насосах.

      7. Приготовление облегченного тампонажного раствора с алюмосиликатными мик- росферами и добавками Праестола осуществляется по технологической схеме с обязательным использованием осреднительных емкостей (Приложение Б) [6]. Контроль качества облегчен- ного тампонажного раствора производится ареометром АГ-3 по плотности, отклонение кото- рой от заданной не должно превышать ± 20 кг/м3 [1].

      8. Контроль качества цементирования производится через 48 ч с использованием стандартного комплекса промыслово-геофизических исследований [1].

      
       

      4.3 Приготовление и применение облегченных тампонажных растворов с эпоксиполиуретановыми сополимерами

      
       

      1. Облегченные тампонажные растворы представляют собой суспензию, состоящую из смеси тампонажного портландцемента и алюмосиликатных микросфер, затворенной водо- эмульсионной эпоксиуретановой композицией.

      2. Водоэмульсионные эпоксиуретановые композиции для приготовления облегчен- ных тампонажных растворов включают в свой состав следующие компоненты:

         • эпоксидно-уретановый состав ЭПУ-01-Б - 41-45 % по массе. Выпускается опытно- химическим заводом ФГУП “НИИПМ” по ТУ 1250-745-24-075901-98 [3];

         • смесь алифатических аминов (ПЭПА + кубовые амины С

           
            

           -С

            

           10 14

           ) – 10-18 % по массе.

           ПЭПА выпускается по ТУ 2413-357-00203447-99 [7]; кубовые амины выпускаются по ТУ 2413-012-002033795-98 [8]; выполняют функции отвердителя ЭПУ-01-Б, ингибитора кор- розии и ПАВ, обеспечивающего высокую адгезию смеси к влажным металлическим поверх- ностям;

         • латекс Л-1 – 7 % по массе. Выпускается по ТУ 38.103230-85-85 [9]; добавка соэмульга- тор, снижающая водопотребность композиции;

         • растворитель ДОФ (ГОСТ 8728) (ТМХС по ТУ 6-02-924-79 [10]) – 5-25 % по массе; комплексная добавка для регулирования вязкости, сроков схватывания и морозостойкости тампонажного камня;

- наполнитель (ПВХ по ГОСТ 14039, АСМ по ТУ 5712-001-49558624-2003 [11]) - 18-21 %

по массе; комплексная добавка для регулирования плотности и расширения тампонажной композиции с целью самоуплотнения.

1. Рецептуры рекомендованных эпоксиуретановых составов с повышенными адге- зионными характеристиками к металлу обсадных труб приведены в Приложении В.

2. Приготовление саморасширяющихся эпоксиуретановых составов отличается от технологии приготовления облегченных тампонажных растворов на основе портландцемента и производится в следующей последовательности.

   1. Первоначально приготавливается сухая смесь портландцемента, наполнителя АСМ и самоуплотняющей добавки (ПВХ).

   2. В эпоксиуретановый состав при перемешивании вводится регулятор вязкости ДОФ и смесь дополнительно перемешивается не менее 5 мин.

   3. Приготовленная композиция ЭПУ+ДОФ добавляется в сухую смесь ПЦТ+АСМ+ПВХ, а суспензия перемешивается до гомогенного состояния (не менее 5 мин).

   4. В последнюю очередь в полученную суспензию добавляется отвердитель, вся система снова перемешивается для равномерного распределения отвердителя и закачивается в скважину.

3. По аналогичной схеме приготавливаются другие составы композиций, приведен- ных в Приложении В. Состав композиции выбирается исходя из требуемой плотности и вида работ в скважине [1, 12].

4. При необходимости ликвидации негерметичности обсадной колонны, в связи с ее механическим повреждением, композиция должна обладать минимальной растекаемостью, плотностью 1400-1500 кг/м3 и сроками затвердевания, достаточными для ее транспортировки до места негерметичности и вымыва избыточного количества на поверхность.

5. Растекаемость композиции регулируется добавками ДОФ, а время загеливания и затвердевания – количеством отвердителя ПЭПА.

6. При ликвидации негерметичностей по резьбовым соединениям обсадных труб в скважине используются композиции с высокой подвижностью (Др  200 мм), обеспечиваю- щие их проникновение в микрозазоры в резьбах.

7. Выбор состава композиции в случае выполнения ремонтно-изоляционных работ для ликвидации негерметичности затрубного пространства по границе металл - цементный камень определяется приемистостью в интервале негерметичности [13].

8. Для приготовления водоэмульсионной эпоксиуретановой композиции в промыс- ловых условиях необходимо использовать механические перемешивающие устройства (гли- номешалки, емкости с роторными перемешивателями).

   Смесь твердых компонентов (портландцемента, АСМ и ПВХ) может быть приготовле- на заблаговременно и доставлена на буровую цементовозами или цементно-смесительными машинами.

   После смешивания в глиномешалке эпоксиуретановой смолы, регулятора вязкости, сухих компонентов и отвердителя композиция закачивается цементировочным агрегатом в скважину и продавливается в зону негерметичности.

   Порядок выполнения дальнейших работ определяется видом ремонтно-изоляционных работ и устанавливается планом работ.

9. После приготовления и закачивания эпоксиуретановой композиции мешалку и цементировочный агрегат необходимо промыть универсальным растворителем “Триокс-М” ТУ 75-09103.276-90 [14].

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(рекомендуемое)

Таблица А.1

Физико-механические свойства рекомендуемых облегченных тампонажных растворов с полимерами 2300 Д и 611 ВС после перемешивания в течение 60 мин

СТО Газпром РД 2.1-143-2005

7

(состав, мас.ч. 0,85 ц + 0,15 асм + 0,6 р NаСI 1030 кг/м3)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

Рис. 1. Схема размещения тампонажной техники при цементировании обсадных колонн: 1-8 – цементировочные агрегаты;

9-11 – смесительные машины

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(рекомендуемое)

Таблица В.1

Свойства тапонажного раствора и камня на основе эпоксиполиуретановых сополимеров

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(рекомендуемое)

Пример расчета расхода компонентов на приготовление 1 м3 облегченного тампонажного раствора с добавкой Праестола 2300 Д (или 611 ВС)

Г.1 Расчет количества компонентов на приготовление 1 м3 облегченного тампонажного раствора плотностью1500 кг/м3 (состав, мас. ч: 0,85 ц+0,15 асм+0,6 р NaCl =1030 г/см3) с добавкой Праестолов 0,1 % к весу сухой смеси определяется следующим образом:

Г.1.1 Облегченный тампонажный раствор плотностью 1500 кг/м3 содержит следующее количество компонентов, мас.ч.:

Г.1.2 В 1 м3 тампонажного раствора 1,601 мас.ч. составляют 1500 кг, из них:

портландцемент  АСМ 

Праестол  раствор NaCl ( = 1030 кг/м3)

БИБЛИОГРАФИЯ

СТО Газпром РД 2.1-143-2005

ОКС 75.020

УДК 622.245.422

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР, АДГЕЗИЯ, АЛЮМОСИЛИКАТНЫЕ МИКРОСФЕРЫ, ПРАЕСТОЛ, ЭПОКСИПОЛИУРЕТАНОВЫЙ СОСТАВ, СЕДИМЕНТАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ, ТАМПОНАЖНЫЙ КАМЕНЬ.

Корректор В.И. Кортикова

Компьютерная верстка А.И. Шалобановой

ИД № 01886. Подписано в печать 06.06.2005 г. Формат 60x84/8. Гарнитура Ньютон С. Тираж 50 экз. Усл. печ. 1,86 л. Уч.-изд. л. 1,6. Заказ 58.

ООО “ИРЦ Газпром” 117630, Москва, ул. Обручева, д. 27, корп. 2. Тел.: (095)719-64-75, 719-31-17.

12

Отпечатано в ЗАО “Издательский Дом Полиграфия”