Добыча нефти и газа является сложным технологическим процессом, включающим в себя несколько стадий. Одним из важнейших этапов строительства скважины являются цементировочные работы, которые позволяют решить ряд задач:
1) изоляция друг от друга насыщенных жидкостями и газом проницаемых горизонтов после того, как они вскрыты скважиной;
2) упрочнение стенок скважины в неустойчивых породах;
3) удержание в подвешенном состоянии обсадной колонны;
4) защита обсадной колонны от воздействия агрессивных пластовых жидкостей и газов, вызывающих коррозию металла.
Важнейшим вопросом в общей проблеме строительства скважины является процесс ее качественного цементирования. Формирование в процессе строительства долговременной технической крепи является одной из наиболее сложных технологических задач, поэтому перед нефтесервисными компаниями стоит цель– создание рецептуры тампонажного раствора, который отвечал бы самым высоким требованиям по качеству. Для цементирования скважин используют тампонажные растворы, состоящие из тампонажного цемента (класса G и Н по спецификации API-10A), жидкости затворения и полимерных добавок.
В настоящее время одним из приоритетных направлений является разработка модифицированных тампонажных растворов с высокими эксплуатационными свойствами, к ним предъявляются жесткие требования. Применение химических добавок для тампонажных растворов является одним из наиболее эффективных и универсальных способов регулирования их свойств. Полимерные добавки обеспечивают пластификацию смеси, снижают напряжение в растворе, что способствует улучшению гидродинамических свойств при прокачивании раствора по скважине.
Более 50 лет в качестве добавок-пластификаторов использовался технический лигносульфонат (ЛСТ) – побочный продукт при производстве целлюлозы (рис. 1).
Как известно, производственный процесс целлюлозно-бумажного комплекса оказывает негативное воздействие на экологию окружающей среды. По данным Environmental Paper Network, бумажная промышленность ежегодно уничтожает более 100 млн га леса, что, соответственно, приводит к увеличению углекислого газа в атмосфере и к потере биоразнообразия [1]. По техническим характеристикам лигносульфонаты имеют временный пластифицирующий эффект, и их применение ограничено в определенном интервале температуры. При температуре выше 80 ℃ ЛСТ не изменяют реологические характеристики тампонажного раствора, а применение модифицированного лигносульфоната ограничено его высокой стоимостью.
Актуальным является создание высокоэффективных пластификаторов для тампонажных растворов на основе разветвленных сополимеров непредельных спиртов и кислот, их производных и окиси этилена, которые используются при цементировании нефтяных и газовых скважин.
В конце ХХ века были синтезированы суперпластификаторы другого строения – полиметиленнафталинсульфонаты (рис. 2).
В последние два десятилетия в мировой химической промышленности производятся суперпластификаторы последнего поколения на основе карбоцепных полимерных ПАВ. Суперпластификаторы, так называемые поликарбоксилатные эфиры, имеют важное преимущество по сравнению с полиметиленнафталинсульфонатом натрия по многим параметрам. Благодаря высокой эффективности и широкому спектру их свойств, дозировка таких добавок может быть снижена в 3–5 раз, а технический эффект, в частности, водоредуцирование, увеличен в 1,5–2 раза [2].Поликарбоксилатные эфиры по химической структуре являются разветвленными сополимерами простых эфиров полиэтиленгликоля и непредельных спиртов с акриловой, метакриловой кислотами и их эфирами, и амидами (рис. 3). Так как имеется ассортимент эфиров полиэтиленгликоля, которые производятся с разной степенью полимеризации, то можно синтезировать большое количество сополимеров различной структуры, состава, различающихся по свойствам, и выделять продукты, которые отвечали бы заявленным требованиям. По эксплуатационным характеристикам они во многом превосходят традиционные добавки, делая их незаменимыми в современных технологиях [3].
Таким образом, актуальным является создание высокоэффективных пластификаторов для тампонажных растворов на основе разветвленных сополимеров непредельных спиртов и кислот, их производных и окиси этилена, которые используются при цементировании нефтяных и газовых скважин.
В настоящее время одним из основных производителей поликарбоксилатов в Российской Федерации является группа компаний «Полипласт».
Для регулирования реологических характеристик тампонажных растворов, используемых при цементировании скважин, «Полипласт» разработал линейку высокоэффективных поликарбоксилатных суперпластификаторов «Olefor».
Разработка структуры поликарбоксилата осуществляется с учетом гидрофильно-гидрофобного баланса макромолекулы и теоретически возможных вариантов ее конформации, строения мицелл, что определяет их сорбционные свойства и диполь-дипольное межмакромолекулярное взаимодействие, от которого зависит пластифицирующее свойство сополимера в растворе электролита в отношении дисперсии [4].Для регулирования реологических характеристик тампонажных растворов, используемых при цементировании скважин, «Полипласт» разработал линейку высокоэффективных поликарбоксилатных суперпластификаторов «Olefor».
В настоящее время одним из основных производителей поликарбоксилатов в Российской Федерации является группа компаний «Полипласт».
Для регулирования реологических характеристик тампонажных растворов, используемых при цементировании скважин, «Полипласт» разработал линейку высокоэффективных поликарбоксилатных суперпластификаторов «Olefor».
На сегодняшний день ГК «Полипласт» осуществляет запуск нового современного производственного комплекса, отвечающего самым высоким требованиям мировых химических производств.
На сегодняшний день ГК «Полипласт» осуществляет запуск нового современного производственного комплекса, отвечающего самым высоким требованиям мировых химических производств.
На данном производстве предусмотрены все возможности синтеза поликарбоксилатов для тампонажных растворов 4-го поколения – за счет низкотемпературного, высокотемпературного и сополимеризованного синтеза. Таким образом, возможность синтеза по трем технологиям и современное оборудование позволяют разрабатывать продукты, соответствующие индивидуальным требованиям заказчика.