Свойства тампонажных растворов и цементного камня. Способы их регулирования.
Регулирование технологических свойств цементного раствора может достигаться использованием специальных жидкостей затворения, введением наполнителей, модифицирующих добавок, предварительной обработкой материалов и растворов.
В зависимости от характеристики давления гидроразрыва пород, наличия зон поглощения или зон АВПД возникает необходимость регулирования плотности тампонажного раствора – понижение или повышение.
Снижение плотности тампонажного раствора может быть достигнуто за счет:
- повышения содержания воды,
- снижения плотности жидкости затворения,
- введение облегчающих добавок,
- введение в раствор газообразных агентов.
Повышение содержания воды в тампонажном растворе (водоцементного отношения) должно сопровождаться введением добавок, которые связывают дополнительную свободную воду, повышают водоудерживающую способность, снижают фильтроотдачу.
В противном случае избыток воды в тампонажном растворе приводит к активным процессам седиментации и суффозии.
В качестве водоудерживающих добавок используют высококачественные глинопорошки (бентонитовый - 10¸20% к массе цемента, тонкомолотые горные породы (диатомит, опока, трепел, глины) в количестве 20¸70%, синтетические материалы (ПАА, КМЦ, ОЭЦ, ПВС, Тилоза и др.)
1¸2% к массе цемента. Водоцементное отношение может быть повышено
с использованием этих добавок до 1,0 и более, а плотность может быть снижена до 1450¸1500 кг/м3. Однако следует помнить, что эти добавки снижают прочность и повышают проницаемость цементного камня.
|
|
|
Снижение плотности жидкости затворения - это замена минерализованной, пластовой воды на пресную при приготовлении тампонажного раствора. Эта мера не позволяет уменьшать плотность тампонажных растворов в широких пределах.
В настоящее время для снижения плотности тампонажного раствора широко используют добавки легких наполнителей. Они могут иметь:
- природное происхождение (молотые породы вулканического происхождения пемза, опока, вулканический пепел)
- искусственное происхождение (микробаллоны - пластмассовые (пламилон), стеклянные и керамические.
Для получения легких цементных растворов (1400 кг/м3 и менее) иногда используют ввод газообразных агентов (сжатого воздуха, азота) с помощью компрессора при закачке его в скважину получаются пеноцементные растворы, плотность которых зависит от степени аэрации. Для повышения стабильности системы в жидкость затворения вводят пенообразующие ПАВ.
Цементирование скважин с зонами АВПД должно проводиться с использованием утяжеленных тампонажных растворов. Повышение плотности тампонажного раствора может осуществляться снижением водоцементного отношения, повышением плотности жидкости затворения
|
|
|
и введением в состав материала специальных утяжелителей.
Водоцементное отношение в тампонажном растворе может быть понижено до 0,35-0,40, однако это приводит к загущению раствора, затруднениям при его прокачивании. Для устранения этого явления в тампонажный
раствор должны вводиться реагенты-пластификаторы.
Повышение плотности жидкости затворения может проводиться за счет замены пресной воды минерализованными растворами, пластовыми водами, насыщенными растворами солей. При этом нужно учитывать, что соли, содержащиеся в жидкости затворения, могут влиять на скорость гидратации (замедление или ускорение сроков схватывания) и на коррозийную устойчивость цементного камня.
В качестве утяжеляющих добавок к тампонажным материалам используют известные утяжелители для буровых растворов - барит, гематит, магнетит,
колошниковая пыль, геленит и др. Количество утяжелителя в составе материала может достигать 75% от массы цемента. При этом плотность тампонажного раствора может быть повышена до 2300 кг/м3 и более.
Регуляторы плотности тампонажных материалов могут вводиться как при их изготовлении цементов на заводах, так и в условиях буровой непосредственно перед цементированием.
|
|
|
Подвижность тампонажного раствора характеризуется растекаемостью и консистенцией. Подвижность тампонажного раствора зависит от тонкости помола, водоцементного отношения и содержания пластифицирующих добавок. В качестве пластификаторов тампонажных растворов чаще всего используются ССБ, КССБ, ФХЛС, окзил, гипан, хромпик в количестве 0,1-1,5%.
Часто возникает необходимость корректировать сроки загустевания и схватывания тампонажных растворов. Для ускорения сроков загустевания и схватывания в состав растворов вводят добавки CaCl2, NaCl, Na2CO3,
K2CO3, жидкое стекло, мочевина. Величина добавки - 1-3%. Иногда для сокращения сроков ОЗЦ тампонажный материал затворяют на жидкости затворения повышенной температуры, или используют прогрев обсадной колонны. Для замедления твердения цементных растворов используют добавки виннокаменной кислоты, борной кислоты, буры, гипана, хромпика,
нитролигнина, Л-6 и др.
Для снижения показателя фильтрации цементного раствора (водоотдачи) в основном используют добавки высококачественного бентонита (2-6%), реагенты:
|
|
|
- защитные коллоиды, полимеры (КМЦ, ММЦ, ССБ, КССБ, ММЦ, ОЭЦ, крахмал и др.). Эти добавки несколько замедляют и твердение цементных растворов.
Качество цементного камня характеризуется его прочностью, проницаемостью, объемными изменениями, коррозионной устойчивостью.
Прочность цементного камня зависит от минерального состава и его вяжущей основы, типа и количества добавок, режима и длительности твердения. Цементный камень выполняет все его механические функции в скважине, если его прочность на изгиб составляет не менее 10 кгс/см2. Однако ГОСТами на тампонажные материалы обычно регламентируются более высокие значения прочности.
Для повышения прочности цементного камня уменьшают количество инертных наполнителей, вводят в состав материала армирующие добавки
(волокнистый асбест, волокно АФС, кордовое волокно и др.). Для снижения проницаемости цементного камня понижают его водоцементное отношение и вводят в раствор добавки, которые могут кольматировать поры цементного камня (синтетические смолы, жидкое стекло и др.).
Высококачественный цементный камень имеет проницаемость менее 1 мкм2.
Для устранения усадочных явлений и получения расширяющегося цементного камня в состав цементного раствора вводят расширяющие добавки - гипс, окись кальция или окись магния. Однако следует помнить, что введение этих добавок в больших количествах может привести к растрескиванию цементного камня или смятию обсадных колонн. Считается, что объемное расширение цементного камня свыше 2-3 % нежелательно.
Для повышения коррозионной устойчивости цементного камня подбирают цементы соответствующего минерального состава, вводят добавки молотого кварцевого песка, синтетических смол, гидрофобизаторов.
Для придания цементному камню свойства расширения используются следующие составы:
- смесь ПЦТ с гипсоглиноземистым цементом - расширение до 2%;
- смесь ПЦТ с магнезиальными цементами (каустический магнезит – 5 -10%, каустический доломит - 10 – 20 %) - расширение 0,5 – 1,3%;
- смесь ПЦТ с известью (СаО) до 10 - 15% - расширение 3-6%.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 692; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!