Помощь студентам в учебе
Применение химически активных отходов производства для тампонажных растворов
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Общие сведения 8
1.1 Основы цементирования скважин 8
1.2 Литературный обзор ранее тестируемых химически активных отходов в
тампонажных растворах 13
2. Экспериментальные данные 24
2.1 Общие характеристики работы 24
2.2 Описание тестируемых растворов 29
2.3 Генерирование блендов 38
2.4 Реологические свойства растворов 41
2.5 Время загустевания 50
2.6 Прочность на сжатие 57
2.7 Определение фильтрационных потерь (водоотдача) 60
2.8 Определение водоотделения 64
2.9 Определение герметичности 60
3 Расчётная часть 68
3.1 Расчёт показателей риска аварии на магистральном нефтепроводе 60
3.2 Оценка экологического ущерба от загрязнения окружающей среды
нефтью и нефтепродуктами 71
3.3 Экономическая эффективность 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Общие сведения 8
1.1 Основы цементирования скважин 8
1.2 Литературный обзор ранее тестируемых химически активных отходов в
тампонажных растворах 13
2. Экспериментальные данные 24
2.1 Общие характеристики работы 24
2.2 Описание тестируемых растворов 29
2.3 Генерирование блендов 38
2.4 Реологические свойства растворов 41
2.5 Время загустевания 50
2.6 Прочность на сжатие 57
2.7 Определение фильтрационных потерь (водоотдача) 60
2.8 Определение водоотделения 64
2.9 Определение герметичности 60
3 Расчётная часть 68
3.1 Расчёт показателей риска аварии на магистральном нефтепроводе 60
3.2 Оценка экологического ущерба от загрязнения окружающей среды
нефтью и нефтепродуктами 71
3.3 Экономическая эффективность 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Цель: разработка и исследование тампонажного раствора с применением отходов производства золы-уноса и отхода от стеклобоя в цементной композиции
Задачи:
1. Обзор литературы в области цементирования скважин с применением отходов.
2. Исследование месторождения, соответствующего выбранным отходам в цементной композиции;
3. Тестирование растворов в лабораторных условиях на: прочность, время загустевания, реологические свойства, водоотделение, водоотдачу с надлежащими требованиями.
4. Анализ полученных результатов.
Актуальность
Проблема накопления отходов становится все более значимой в условиях производства и использования огромного числа химических веществ. За последние пару лет нормативные акты в области обращения с отходами претерпевают постоянные изменения, уже 2017 году были приняты новые, более жесткие, методические указания по разработке проектов нормативов образования отходов и лимитов на их размещение [1].
Ежегодно в промышленности, накапливаются тонны отходов производства, временное их складирование на площадках, обустроенных в соответствии с требованиями законодательства в области охраны окружающей среды, в целях их дальнейшего использования, размещения, является временной мерой, а сроки их накопления утверждаются территориальными органами Минприроды России [2].
Все накапливаемые отходы различаются по своей природе и к каждому можно найти свой подход и правильное вторичное применение. Типы вторично - используемых отходов:
- химически не активные - это инертные отходы, которые могут использоваться, как дополнительные наполнители к материалам.
- химически - активные - это отходы, которые в процессе каких-либо действий вступают в реакцию с различными веществами, образуя новые соединения.
Практика по внедрению отходов производства в другие направления уже давно практикуется, например, химические отходы послужили сырьём, из которого учёные ТПУ (г. Томск) создали новый вид пластмассы - более прочной, более гибкой и упругой, чем пластмасса обычная. В строительных компаниях уже много лет применяют практику внедрения безопасных отходов в строй материалы, примером этого - шлакоблоки, для снижения себестоимости материала добавляют золу, щебень или другие доступные отходы промышленных объектов. Благодаря использованию отходов, строительство из шлакоблоков гораздо выгоднее аналогичного из пенобетона или керамического кирпича и др. Исходя из этого изучение данного направления активно развивается и даёт свои результаты, ведь человечество с давних времён занималось вторичным применением отходов производства, чтобы уменьшать их объём без вреда окружающей среде.
Новизна. Получены данные многофункционального раствора, который не только отвечает всем требованиям цементирования, а так же утилизирует отходы производства, входящие в состав бленда в виде добавок. Данная работа рассчитана на сокращение объемов отходов производства, а так же на уменьшение экономических расходов в цементных растворах. Впервые используется новая технология разноразмерных частиц разработанная компанией Schlumberger в 2011 году с тампонажным раствором , содержащим химически активные отходы производства.
Практическая значимость работы заключается в возможности применения исследуемой композиции в мировой нефтегазовой промышленности, так как растворы тестировались пометодикам и стандартам тампонажных растворов международных стандартов American Petroleum Institut и ПетроАльянса, которых придерживаются многие компании еще с 1978 года, что позволит продемонстрировать концепцию по сокращению отходов производства путем использования их в любой нефтегазовой отрасли.
Задачи:
1. Обзор литературы в области цементирования скважин с применением отходов.
2. Исследование месторождения, соответствующего выбранным отходам в цементной композиции;
3. Тестирование растворов в лабораторных условиях на: прочность, время загустевания, реологические свойства, водоотделение, водоотдачу с надлежащими требованиями.
4. Анализ полученных результатов.
Актуальность
Проблема накопления отходов становится все более значимой в условиях производства и использования огромного числа химических веществ. За последние пару лет нормативные акты в области обращения с отходами претерпевают постоянные изменения, уже 2017 году были приняты новые, более жесткие, методические указания по разработке проектов нормативов образования отходов и лимитов на их размещение [1].
Ежегодно в промышленности, накапливаются тонны отходов производства, временное их складирование на площадках, обустроенных в соответствии с требованиями законодательства в области охраны окружающей среды, в целях их дальнейшего использования, размещения, является временной мерой, а сроки их накопления утверждаются территориальными органами Минприроды России [2].
Все накапливаемые отходы различаются по своей природе и к каждому можно найти свой подход и правильное вторичное применение. Типы вторично - используемых отходов:
- химически не активные - это инертные отходы, которые могут использоваться, как дополнительные наполнители к материалам.
- химически - активные - это отходы, которые в процессе каких-либо действий вступают в реакцию с различными веществами, образуя новые соединения.
Практика по внедрению отходов производства в другие направления уже давно практикуется, например, химические отходы послужили сырьём, из которого учёные ТПУ (г. Томск) создали новый вид пластмассы - более прочной, более гибкой и упругой, чем пластмасса обычная. В строительных компаниях уже много лет применяют практику внедрения безопасных отходов в строй материалы, примером этого - шлакоблоки, для снижения себестоимости материала добавляют золу, щебень или другие доступные отходы промышленных объектов. Благодаря использованию отходов, строительство из шлакоблоков гораздо выгоднее аналогичного из пенобетона или керамического кирпича и др. Исходя из этого изучение данного направления активно развивается и даёт свои результаты, ведь человечество с давних времён занималось вторичным применением отходов производства, чтобы уменьшать их объём без вреда окружающей среде.
Новизна. Получены данные многофункционального раствора, который не только отвечает всем требованиям цементирования, а так же утилизирует отходы производства, входящие в состав бленда в виде добавок. Данная работа рассчитана на сокращение объемов отходов производства, а так же на уменьшение экономических расходов в цементных растворах. Впервые используется новая технология разноразмерных частиц разработанная компанией Schlumberger в 2011 году с тампонажным раствором , содержащим химически активные отходы производства.
Практическая значимость работы заключается в возможности применения исследуемой композиции в мировой нефтегазовой промышленности, так как растворы тестировались пометодикам и стандартам тампонажных растворов международных стандартов American Petroleum Institut и ПетроАльянса, которых придерживаются многие компании еще с 1978 года, что позволит продемонстрировать концепцию по сокращению отходов производства путем использования их в любой нефтегазовой отрасли.
Целью магистерской диссертации являлась разработка и исследование тампонажного раствора с применением отходов производства золы-уноса и отхода от стеклобоя в цементной композиции.
Так, в результате выполнения работы были проделаны следующие этапы:
- Оценка тампонажных растворов и их технологических характеристик;
- Исследование месторождения, соответствующего выбранным отходам в цементной композиции;
- Анализ полученных результатов.
В результате сравнительного анализа была предложена композиция с химически активными отходами производства. Затем были произведены тестирование и анализ выбранного раствора. Были исследованы различные виды блендов на прочность, время загустевания, реологические свойства, водоотделение, водоотдачу с надлежащими требованиями. На основании произведенных исследований можно сделать вывод, что стандартный раствор показал себя экономически выгодным, но не соответствует необходимым характеристикам, а используемый, несмотря на его дороговизну, не только отвечает всем характеристикам, но и еще лучше показывает себя в тестировании.
Исследуемый раствор обладает хорошими характеристиками и незначительно уступает используемому раствору по результатам тестов, однако он показал недостаточную прочность на сжатие. Это обусловлено тем, что в используемом бленде микросферы являются полыми и полностью герметичными, что исключает просачивание внутрь воды. В исследуемом растворе гранулированное пеностекло, которое так же как и микросферы полое, обладает микротрещинами. В эти микротрещины проникает вода, в результате чего частицы не могут равномерно распределиться по раствору, что и приводит к снижению прочности на сжатие.
Таким образом, из результатов исследования видно, что исследуемый раствор обладает потенциалом для применения его при строительстве скважин, но из-за пониженного значения прочности на сжатие применение его на сегодняшний момент недопустимо. Для решения данной проблемы необходимо провести дополнительные исследования в области получения данного пеностекла: такие трещины могли возникнуть при транспортировке, при просеивании и смешивании раствора. Так же можно попробовать применить пеностекло в более мелкой фракции для других видов растворов, что должно показать приемлемый результат.
Применение отходов производства в тампонировании имеет широкий потенциал для исследования, что в дальнейшем решит сразу несколько проблем: уменьшит количество отходов, сократит затраты на цементировочные работы, а так же решит проблему с импортозамещением.
Так, в результате выполнения работы были проделаны следующие этапы:
- Оценка тампонажных растворов и их технологических характеристик;
- Исследование месторождения, соответствующего выбранным отходам в цементной композиции;
- Анализ полученных результатов.
В результате сравнительного анализа была предложена композиция с химически активными отходами производства. Затем были произведены тестирование и анализ выбранного раствора. Были исследованы различные виды блендов на прочность, время загустевания, реологические свойства, водоотделение, водоотдачу с надлежащими требованиями. На основании произведенных исследований можно сделать вывод, что стандартный раствор показал себя экономически выгодным, но не соответствует необходимым характеристикам, а используемый, несмотря на его дороговизну, не только отвечает всем характеристикам, но и еще лучше показывает себя в тестировании.
Исследуемый раствор обладает хорошими характеристиками и незначительно уступает используемому раствору по результатам тестов, однако он показал недостаточную прочность на сжатие. Это обусловлено тем, что в используемом бленде микросферы являются полыми и полностью герметичными, что исключает просачивание внутрь воды. В исследуемом растворе гранулированное пеностекло, которое так же как и микросферы полое, обладает микротрещинами. В эти микротрещины проникает вода, в результате чего частицы не могут равномерно распределиться по раствору, что и приводит к снижению прочности на сжатие.
Таким образом, из результатов исследования видно, что исследуемый раствор обладает потенциалом для применения его при строительстве скважин, но из-за пониженного значения прочности на сжатие применение его на сегодняшний момент недопустимо. Для решения данной проблемы необходимо провести дополнительные исследования в области получения данного пеностекла: такие трещины могли возникнуть при транспортировке, при просеивании и смешивании раствора. Так же можно попробовать применить пеностекло в более мелкой фракции для других видов растворов, что должно показать приемлемый результат.
Применение отходов производства в тампонировании имеет широкий потенциал для исследования, что в дальнейшем решит сразу несколько проблем: уменьшит количество отходов, сократит затраты на цементировочные работы, а так же решит проблему с импортозамещением.