Zmiana parametrów zaczynu cementowego w obecności kopolimeru butadienowo-styrenowo-amidowego

Wodna dyspersja kopolimeru butadienowo-styrenowo-amidowego z zastosowaniem środków modyfikujących to najczęściej wykorzystywany rodzaj lateksu w branży wiertniczej. Zaczyny cementowe zawierające ten dodatek nazywane są zaczynami lateksowymi. Zawierają one w składzie od kilku do kilkudziesięciu procent lateksu. Dodatek lateksu do zaczynu w ilości nieprzekraczającej 10% zwykle nie wpływa na właściwości mechaniczne związanego zaczynu cementowego, ale zapobiega migracji gazu. Przy zawartości mniejszej od około 5% masy cementu lateks nie ma znaczącego wpływu na plastyczność. Ilość stosowanego w zaczynie lateksu wpływa na parametry technologiczne decydujące o efektywności uszczelnienia. W związku z tym niezbędne jest prowadzenie badań wpływu zmiany parametrów zaczynu wynikającej z zastosowania dodatku kopolimeru butadienowo-styrenowo-amidowego. W niniejszym artykule, na podstawie badań laboratoryjnych, przedstawione zostały receptury zmodyfikowanych zaczynów cementowych, które charakteryzują się zwiększoną ilością lateksu. Zawartość tego materiału dochodzi do 20%, natomiast w celu doszczelnienia matrycy płaszcza cementowego zastosowano również mikrocement w ilości 50%. Przeprowadzono analizę właściwości technologicznych sporządzonych zaczynów cementowych w przedziale temperatur od 25°C do 60°C. Głównym celem stosowania w zaczynach cementowych dodatku lateksu i mikrocementu jest minimalizowanie lub wyeliminowanie zjawiska migracji gazu oraz powstrzymanie procesu tworzenia się kanałów gazowych w strukturze wiążącego zaczynu cementowego. Przedstawione w publikacji wyniki badań przyczyniają się do projektowania nowych receptur przeznaczonych do uszczelnia- nia otworów w warunkach podwyższonego ryzyka wystąpienia migracji gazu. Tego rodzaju zaczyny mogą być używane do uszczelniania rur okładzinowych w otworach wiertniczych w różnych warunkach geologiczno-złożowych w warunkach temperatury do 60°C i ciśnienia do około 40 MPa.

The aqueous dispersion of butadiene styrene-amide copolymer with the addition of modifying agents is the most commonly used type of latex in the drilling industry. Cement slurries containing this additive are called latex slurries. They contain from a few to several dozen percent of latex. The addition of latex to the slurry in an amount not exceeding 10% usually does not affect the mechanical properties of the bound cement slurry, but prevents gas migration. At less than about 5% by weight of cement, latex has no significant effect on plasticity. The amount of latex used in the slurry affects the technological parameters that determine the effectiveness of the seal. Therefore, it is necessary to conduct research on the effect of changing the parameters of the slurry under the influence of the addition of butadiene styrene-amide copolymer. This article presents, based on laboratory tests, the recipes of modified cement slurries, which are characterized by an increased amount of latex. The amount of this material is up to 20%, while a microcement in the amount of 50% was also used to seal the matrix of the cement sheath. The technological properties of prepared cement slurries were analyzed in the temperature range from 25°C to 60°C. The main objective of the use of latex and microcement in cement slurries is to minimize or eliminate the phenomenon of gas migration and to stop the process of the formation of gas channels in the structure of the binding cement slurry. The research results presented in the publication contribute to the design of new recipes for sealing boreholes in conditions of increased risk of gas migration. This type of slurry can be used to seal casing pipes in boreholes in various geological and deposit conditions under temperature conditions up to 60°C and pressure up to approx. 40 MPa