АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗАЛЕЧИВАНИЯ ВОДОПРОВОДЯЩИХ КАНАЛОВ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ

Ф. А. Агзамов, Э. Р. Исмагилова, З. И. Оздоев

Аннотация


Введение Работы по получению самовосстанавливающихся материалов начались в 1980-х годов с Дональда Джуда. Широкую известность получили работы Сибрандван дер Цваага, Шеба Д. Бергмана и Фреда Вудла, Ричарда П. Вула, Д.И. Ву, Н.Р. Соттоса, исследователей из Университета Кардиффа. В обзоре Эрин Б. Мерфи и Фреда Вудла представлены активаторные механизмы и способы залечивания каналов. Под руководством Хенка Джонкерса проводились исследования самовосстанавливающегося бетона, основанные на введении бактерий, способных производить отложения кальция. Однако только компания Шлюмберже является единственной, разработавшей и успешно применяющей для цементирования скважин «самозалечивающийся» цемент Futur. Кроме воды роль активации цементной системы Futur выполняют углеводородные газы. Цели и задачи Поиск материалов для модифицирования тампонажных цементов, способных к автономному «залечиванию» водопроводящих каналов за счет пластовой воды. При этом добавка должна набухать, не позволяя жидкости фильтроваться через цементный камень. В исследованиях использованы: полиакриламид (ПАА), водонабухающий полимер (ВНП В-615), полиакрилат натрия (ПАН), сшитые сополимеры ПАА, активные гидроизолирующие минеральные добавки и набухающие эластомеры. Для повышения эффективности добавки подвергались дополнительной диспергации в дезинтеграторе при скоростях соударения 150 м/с. Результаты Рассмотрено самовосстановление цементного камня после создания искусственных трещин. Произведена оценка набухания реагента в воде. Определена эффективность действия различных гидрофобизаторов. Исследованы влияние различных сред на кинетику набухания, а также влияние температуры среды на процесс самовосстановления. Результаты исследования доказывают принципиальную возможность существования самозалечивающихся цементов, и, как следствие, возможность восстановления крепи скважины.

Ключевые слова


цементный камень;водопроводящие каналы;самовосстанавливающиеся материалы;триггерный механизм;автономное самовосстановление цементного камня;cement stone;water passages;self-healing materials;triggering mechanism;autonomous cement sheath repair;

Полный текст:

PDF

Литература


Агзамов Ф.А., Измухамбетов Б.С. Долговечность тампонажного камня в коррозионно-активных средах. СПб.: Недра, 2005. 317 с.

Donald Jud G., James M. Watts Schools and Housing Values // Land Economics. 1981. Vol. 57. Issue 3. P. 459-470. DOI: 10.2307/3146025.

Dry C.M., Sottos N.R. Passive Smart Self-Repair in Polymer Matrix Composite Materials // 1993 North American Conference on Smart Structures and Materials. Albuquerque, New Mexico, USA. 1993. Vol. 1916. P 438-444. DOI:10.1117/12.148501.

White S.R., Sottos N.R., Geubelle P.H., Moore J.S., Kessler M.R., Sriram S.R., Brown E.N., Viswanathan S. Autonomic Healing of Polymer Composites // Nature. 2001. Vol. 409. P. 794-797. DOI: 10.1038/35057232.

Kessler M.R., Sottos N.R., White S.R. Self-Healing Structural Composite Materials // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2003. Vol. 34. Issue 8. P. 743-753. DOI: 10.1016/S1359-835X(03)00138-6.

Carlson H.C., Goretta K.C. Basic Materials Research Programs at the U.S. Air Force Office of Scientific Research // Materials Science and Engineering B. 2006. Vol. 132. Issue 1-2. P. 2-7. DOI: 10.1016/j.mseb.2006.02.054.

Semprimosching C. Enabling Self-Healing Capabilities - a Small Step to Bio-Mimetic Materials. Noordwijk: European Space Agency Materials, 2006. Report Number 4476.

S. van der Zwaag Self-Healing Materials. An Alternative Approach to XX Centuries of Materials Science. Dordrecht: Springer Netherlands, 2007. 388 p. DOI: 10.1007/978-1-4020-6250-6.

Rule J.D., Sottos N.R., White S.R. Effect of Microcapsule Size on the Performance of Self-Healing Polymers // Polymer. 2007. Vol. 48. No. 12. P. 3520-3529.

Bergman S.D., Wudl F. Mendable Polymers // Journal of Materials Chemistry. 2008. Vol. 18. No. 1. P. 41-62.

Syrett J.A., Becer C.R., Haddleton D.M. Self-Healing and Self-Mendable Polymers // Polymer Chemistry. 2010. Issue 7. P. 978-987. DOI: 10.1039/C0PY00104J.

Wool R.P. Self-Healing Materials: a Review // Soft Matter. 2008. Vol. 4. Issue 3. P. 400-418. DOI: 10.1039/B711716G.

Wu D.Y., Meure S., Solomon D. Self-Healing Polymeric Materials: A Review of Recent Developments // Progress in Polymer Science. 2008. Vol. 33. Issue 5. P. 479-522. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2008.02.001.

Yuan Y.C. Self Healing in Polymers and Polymer Composites. Concepts, Realization and Outlook: A Review // eXPRESS Polymer Letters. 2008. Vol. 2. Issue 4. P. 238-250. DOI: 10.3144/expresspolymlett.2008.29.

Youngblood J.P., Sottos N.R., Bioinspired Materials for Self-Cleaning and Self-Healing // MRS Bulletin. 2008. Vol. 33. Issue 8. P. 732-741. DOI: 10.1557/mrs2008.158.

Joseph C., Lark R., Potential Application of Self-Healing Materials in the Construction Industry: A Report for the Institution of Civil Engineers Tony Jefferson and Diane Gardner // Construction. 2009. June.

Nelson E. Cement Chemistry and Additives - Schlumberger // Oilfield Review. 2008. Vol. 1. No. 1. P. 18-25.

Murphy E.B., Wudl F. The World of Smart Healable Materials // Progress in Polymer Science. 2010. Vol. 35. Issue 1-2. P. 223-251. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2009.10.006.

Blaiszik B., Kramer S. Self-Healing Polymers and Composites: Supplemental // Annual Review of Materials Research. 2010. Vol. 40. Issue 5. P. 179-211. DOI: 10.1146/annurev-matsci-070909-104532.

Szabó T. Self-Healing Microcapsules and Slow Release Microspheres in Paints // Progress in Organic Coatings. 2011. Vol. 72. Issue 1. P. 52-57. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2011.03.014.

Zhao Y., Zhang W., Liao L., Wang S., Li W. Self-Healing Coatings Containing Microcapsule // Applied Surface Science. 2012. Vol. 258. Issue 6. P. 1915-1918. DOI: 10.1016/j.apsusc.2011.06.154.

Blaiszik B.J., Jones A.R., Sottos N.R., White S.R. Microencapsulation of Gallium-Indium (Ga-In) Liquid Metal for Self-Healing Applications // Journal of Microencapsulation. 2014. Vol. 31. Issue 4. P. 350-354. DOI: 10.3109/02652048.2013.858790.

Yang Z., Wei Z., Le-ping L., Hong-mei W., Wu-jun L. The Self-Healing Composite Anticorrosion Coating // Physics Procedia. 2011. Vol. 18. P. 216-221. DOI: 10.1016/J.PHPRO.2011.06.084.

Montemor M.F. Functional and Smart Coatings for Corrosion Protection: A Review of Recent Advances // Surface and Coatings Technology. 2014. Vol. 258. P. 17-37. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2014.06.031.

Jonkers H. Self-Healing Concrete by Bacterial Mineral Precipitation. TUDelft. URL: https://www.tudelft.nl/en/ceg/research/stories-of-sci-ence/self-healing-of-concrete-by-bacterial-mineral-precipitation/ (accessed 22.07.2019).

Исмагилова Э.Р., Агзамов Ф.А. Разработка добавок в «самозалечивающиеся» цементы для восстановления герметичности цементного кольцанефтяных и газовых скважин // Бурение и Нефть. 2016. Т. 5. № 1. С. 36-41.

Исмагилова Э.Р., Агзамов Ф.А., Аббас А.Д. Оптимизация дисперсности добавок в самозалечивающихся цементах // Георесурсы. 2017. Т. 19. № 2. С. 129-134. DOI: 10.18599/grs.19.2.7.

Зоткин А.Г. Бетоны с эффективными добавками. М.: Инфра-Инженерия, 2014. 160 с.

Шахмин А.М. Набухающие эластомерные пакеры // Молодая нефть: Всерос. молодежной науч.-техн. конф. нефтегазовой отросли. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2014. URL: http://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/21085 (дата обращения: 22.07.2016).




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ntj-oil-2019-5-11-27

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) Ф. А. Агзамов, Э. Р. Исмагилова, З. И. Оздоев

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.