Исследование эффективности применения графена в качестве модификатора тампонажных растворов для строительства и ремонта скважин
Введение
Существуют две цели цементирования обсадных колон нефтяных и газовых скважин. Первой целью является изоляция газовых, нефтяных и водонасыщенных пластов, чтобы не допустить межпластовые перетоки и обеспечить максимально длительный период безводной добычи углеводородов. Вторая цель - обеспечение экологической безопасности в процессе бурения и длительной эксплуатации скважин.
Актуальность темы исследований
В настоящее время остро стоит проблема некачественного строительства скважин. К понятию «качество строительства нефтяных и газовых скважин» относится к способности скважины обеспечивать безводную продукцию с проектными дебитами в течение ее расчетного срока службы. Соблюдение вышеуказанных условий, в значительной степени, зависит от эффективности цементирования скважины и долговечности крепления.
Оглавление
Введение6
Глава I. Литературный обзор8
1 Тампонажные смеси: общие сведения8
1.1 Функции тампонажных смесей8
1.2. Требования к тампонажным смесям9
1.3. Способы упрочнения, кольматации стенок скважин и тампонирования10
2 Уникальные свойства графена15
2.1 История открытия графена15
2.2 Аллотропные модификации углерода16
2.3 Свойства графена16
2.4 Методы синтеза графена17
2.5 Оксид графена и его свойства18
2.6 Углеродные нанотрубки19
3 Новые возможности бетона с добавлением графена21
3.1 Характеристики тампонажного раствора, улучшаемые графеном21
3.2 Графен как добавка в составе бетона, влияющая на его свойства и долговечность22
3.3 Взаимодействие оксида графена с цементом23
3.4 Самодиагностируемый бетон24
3.5 Бетон с возможностью электронагрева25
Вывод к главе I28
Глава II Материалы и методы исследований29
1 Портландцемент I-50 и его свойства29
2 Описание модификатора31
3 Свойства тампонажных растворов и использованные приборы32
3.1 Плотность тампонажного раствора32
3.2 Подвижность тампонажного раствора33
3.3 Время загустевания тампонажного раствора34
3.4 Предел прочности цементного камня35
3.4 Сроки схватывания тампонажных растворов36
3.5 Сопротивление цементного камня38
Вывод к главе II40
Глава III. Результаты исследований41
1 Анализ полученных данных41
Вывод к главе III48
Глава IV. Безопасность жизнедеятельности49
1 Охрана труда49
1.2 Анализ травматизма49
1.2 Промышленная санитария50
1.3 Техника безопасности56
2 Безопасность жизнедеятельности при чрезвычайных ситуациях62
2.1 Анализ потенциально возможных чрезвычайных ситуаций при строительстве скважины62
2.2 Обеспечение мер по защите людей в случае пожара63
Заключение65
Список используемых источников66
Список используемых источников
Булатов А. И., Шаманов С. А. Методы испытания тампонажных материалов // Краснодар: Справочное пособие. Т. 1. 2002. – 340 сЕлецкий А.В., Искандарова И.М., Книжник А.А., Красиков Д.Н. Графен: методы получения и теплофизические свойства // УФН, 2011. Т. 181. С. 227—258.
Зварыгин В. И. Тампонажные смеси: учеб. пособие // Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2014. – 216 сКовальчук В. С., Цыгельнюк Е. Ю. Перспективы применения углеродных материалов для создания тампонажных растворов с улучшенными физико-механическими свойствами // Neftegaz.RU– 2020 №2. – С. 46-49 Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.6.1.2523-09 Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009Санитарные правила и нормы СанПиН 2.6.1.1202-03 Ионизирующее излучение, радиационная безопасность – Гигиенические требования к использованию закрытых радионуклидных источников ионизирующего излучения при геофизических работах на буровых скважинах от 12 марта 2003 г.СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»
Тюхов, И. И. Графен и технологии солнечной энергетики // С.О.К. – 2015. № 9. – C. 92-95.Bianco A., Cheng H.-M., Enoki T. All in the graphene family – A recommended nomenclature for two-dimensional carbon materials // Carbon. 2013. Vol. 65, no 0. pp. 1-6.
Castro Neto A.H. The carbon new age // Materials Today. 2010. Vol. 13, no 3. pp. 12-17.Cataldi P. Graphene nanoplatelets-based advanced materials and recent progress in sustainable applications // Appl. Sci. 2018. Vol. 8. pp. 1438.Chougan M., Marotta E., Francesca R., Lamastra, Vivio F., Montesperelli G., Ianniruberto U., Bianco A. Extra-Low Dosage Graphene Oxide Cementitious Nanocomposites: A Nano-to Macroscale Approach. // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 227. pp. 116701Dresselhaus M.S., Dresselhaus G. Intercalation compounds of graphite // Advances in Physics. 2002. Vol. 51, no 1. C. 1-186.Dreyer D.R., Park S., Bielawski C.W. The chemistry of
Таким образом, цемент – ключевой компонент бетона – формирует большую часть антропогенной среды, но вместе с тем он оставляет огромный «углеродный след». В 2016 году общемировая эмиссия CO2, обусловленная производством цемента, составила около 2,2 млрд т, или 8 % всех выбросов CO2.
Современная цементная промышленность постепенно снижает свое негативное воздействие на окружающую среду, используя технологические достижения (например, сухой способ производства, вертикальные мельницы и др.), заменяя первичное сырье отходами (например, известняк – загрязненными грунтами и др.), наращивая использование отходов в качестве альтернативного топлива, заменяя часть клинкера техногенными продуктами (например, золой-уносом) и др. С 1990 года цементные компании достигли значительного сокращения выбросов CO2 – на 18,3 % на 1 т произведенного цемента.