Лекции тампонажка. ТАмп леция 1 и 2 (1) (1). Какие применяются методы снижения водоотдачи буровых растворов

• Название: Какие применяются методы снижения водоотдачи буровых растворов
• Анкор: Лекции тампонажка
• Дата: 06.01.2023
• Размер: 60.67 Kb.
• Имя файла: ТАмп леция 1 и 2 (1) (1).docx
• Тип: Документы; #874559
• страница: 2 из 4

Назначение нижней проходной пробки?

НПП – нижняя проходная пробка: предназначена для предотвращения смешивания и образования труднопрокачиваемой смеси цементного раствора и буферной жидкости (а при ее отсутствии бурового раствора),обеспечения продавливания цементного раствора в затрубное пространство обсадной колонны ,очистки внутренней поверхности цементируемой обсадной колонны от остатков материалов при выполнении подготовительных работ.

5. 
   Назначение верхней проходной пробки?
   

ВГП - верхняя глухая пробка : предназначена для исключения смешивания цементного раствора и продавочной жидкости и образования труднопрокачиваепмой смеси при цементировании ,очистки внутренней поверхности цементируемой обсадной колонны и контроля момента доставки цементного раствора в затрубное пространство по резкому возрастанию давления при дохождении ее до стоп-кольца.

6. 
   Какие технологические жидкости применяются при цементировании обсадных колонн?
   

Технологические жидкости, используемые при цементировании:

- буровой раствор, оставшийся в скважине после первичного вскрытия продуктивного коллектора;

- цементный тампонажный раствор - выбирается состав и свойства в зависимости от свойств горных пород горных пород и флюида продуктивного коллектора;

- буферная жидкость предназначена для повышения качества цементирования за счет более полного замещения бурового раствора в затрубном пространстве, удаления из каверн и уширений скважины бурового раствора глинистой корки со стенок скважины и исключения образования труднопрокачиваемой смеси бурового и цементного растворов - это водный раствор поверхностно – активных веществ с добавлением полимеров;

- продавочная жидкость – чаще всего используют буровой раствор: для обеспечения закачивания цементного раствора в затрубное пространство;

- опрессовочная жидкость: предназначена для оценки качества цементирования за счет опрессовки (нагнетания жидкости в колонну) после окончания работ по цементированию обсадной колонны - это водный раствор поверхностно – активных веществ.

Вопросы к лекции №5. Описание процесса тампонирования.

1. 
   Что означает параметр – давление гидроразрыва горных пород?
   

Давление гидроразрыва - то давление, при котором происходит раскрытие трещин, каналов, пор в случае превышения внешнего давления по сравнению с пределом прочности скелета горных пород (ГП), при этом увеличивается проницаемость пор и каналов за счёт смещения пород скелета.

2. 
   От каких параметров зависит величина давления поглощения?
   

Значение давления поглощения:



– пластовое давление флюидов;

– боковое давление (за счет геостатичского давления выше расположенных ГП);

– временное сопротивление скелета ГП при разрыве.

3. 
   От каких параметров зависит радиус контура растекания тампонажного раствора?
   

радиус контура растекания тампонажной смеси в трещине:

(5)

– напряжение тангенциальное или динамическое напряжение сдвига тампонажной смеси;

– раскрытие трещины

∆Р – перепад создаваемого давления на пласт

4. 
   Рациональные значения величины радиуса контура растекания для обеспечения надежности и качества тампонирования?
   

Значение радиуса контура растекания тампонажной смеси в трещине R_k=0,5 ÷ 2,5 м – гарантирует надежность и достаточное качество тампонажных работ.

5. 
   От каких параметров зависит вид, состав и свойства тампонажной смеси?
   

Вид, состав и свойства тс зависят от:

1. 
   Состава и свойств ГП (если ГП скальные – то цементные смеси; если глинистые ГП – цемент невозможен, необходимо использовать глинистые смеси);
   
2. 
   Температура в интервале тампонирования. Если температура высокая (>50-70), то используются термостойкие томпонажные смеси на основе термостойких цементов или добавок, обусловливающих термостойкость, например - жидкое стекло;
   
3. 
   Химический состав среды и подземных вод в интервале тампонирования:
   

Сульфатные ионы (SO₄)⁺²– то используются сульфатостойкие цементы, которые способствуют надёжности в условиях сульфатной агрессии;

4. 
   Давление (пластовое, гидроразрыва, поглощения) оказывают влияние на выбор плотности тампонажной смеси;
   
5. 
   Степень раскрытия трещин рассчитывается по величине раскрытия трещин, выбираются параметры и реологические свойства тампонажных растворов;
   
6. 
   Морфология интервала поглощениягранулярный, трещинно-пористый, мелкопористый коллектор, карстовые полости влияют на выбор свойств и состава ТС.
   

6. 
   Чем отличается базовый тампонажный материал (БТМ) от модифицированного матпонажного материала (МТМ)?
   

Наиболее распространенное вещество - цемент (тонкодисперсное вещество) которое обеспечивает получение цементного камня.

- если без добавок то называется БТМ – базовый тампонажный материал;

- если требуется вводить модифицирующие добавки, то МТМ – модифицированный тампонажный материал МТМ = БТМ + добавки.

7. 
   Требования, предъявляемые к базовому и модифицированному тампонажному материалу?
   

Требования, предъявляемые к материалам МТМ и БТМ:

1. 
   Материалы должны быть в тонкодисперсном состоянии, что обусловливает активное взаимодействие с водой (то есть способствует активному протеканию реакций гидратации);
   
2. 
   В сухом виде БТМ и химические добавки для получения МТМ не должны вступать в химические реакции, а должны реагировать при добавлении воды;
   
3. 
   При затворении с водой БТМ и МТМ должны образовывать суспензии, способные к затвердеванию или потере подвижности ТС;
   
4. 
   Материалы должны совмещаться с добавками и подвергаться модифицированию. Вещества пластификаторы – снижают реологические параметры;
   
5. 
   Тампонажные материалы должны обеспечивать применение эффективных методов тампонирования.
   

8. 
   Каков общий состав тампонажной семси?
   

Общий состав тампонажной смеси:

1)Вяжущее или теряющее подвижность вещество (цемент, гипс, латекс)

2)Жидкость затворения (полярная жидкость), которая обеспечивает:

-проявление основного действия вещества, например твердения и потерю подвижности;

- доставку ТС в интервалы тампонирования по определенным технологическим схемам (с совместным или раздельным спуском компонентов тампонажных растворов);

3) Добавки (реагенты или др. материалы):

- активные (вступают в хим. и физ. реакции и обусловливают регулирование свойств, применительно к конкретным условиям тампонирования);

-инертные наполнители.

Лекция №6. Классификация тампонажных смесей.

1. Чем отличаются тампонажные смеси, приготовленные на основе вяжущих материалов от таковых, приготовленных на основе коагулирующих материалов?

Вяжущие затвердевают, а коагулирующие не твердеют, но теряют подвижность, которую можно устранить, т.е. привести в подвижное состояние при возобновлении циркуляции.

2. Как классифицируются тампонажные смеси по срокам схватывания?

По срокам схватывания:

1) Быстросхватывающиеся БСС–сроки схватывания до 40 минут;

2) Ускоренносхватывающиеся- сроки схватывания до 80 минут;

3)Нормальносхватывающиеся-сроки схватывания до 120 минут;

4) Медленносхватывающиеся-сроки схватывания более 120 минут.

3. Если растекаемость тампонажной смеси более 16 – 18 см, то это раствор или паста?

Раствор.

4. Какие свойства обусловили применение цементов?

Широкая применяемость цементов для получения тампонажных растворов обусловливается их свойствами, придаваемыми цементным тампонажным растворам:

1) высокая скорость твердения цементного раствора при достаточном времени сохранения подвижности при перемешивании с водой;

2) водостойкость твердеющего камня на воздухе и под водой;

3) обеспечение твердения тампонажного раствора при широком диапозоне температур от -40 до +300 ⁰С;

4) цементные растворы хорошо сочетаются с наполнителями различного происхождения;

5) достаточная долговечность сохранения прочностных свойств цементного камня;

6) доступность сырьевой базы и недефицитность;

7) возможность твердения в сильноразбавленных суспензиях.

5. Какое соединение обусловливает щелочная часть цементов?

CaO – составляет щелочную часть цемента.

6. Какое соединение обусловливает кислотную часть цемента?

SiO₂ - составляет кислотную часть цемента.

7. Какие соединения образуются на первой стадии обжига?

При первой стадии обжига образуются соединения:

СаО Аl₂O₃-алюминат кальция

CaO Fe₂O₃-феррит кальция

8. Какие соединения образуются на второй стадии обжига?

При второй стадии обжига образуются соединения:

С₃А—3 СаОАl₂O₃ – трехкальциевый алюминат

С₄АF—4 СаОАl₂O₃Fe₂O₃ – четырехкальциевый алюмоферрит.

9. Какие соединения образуются на третьей стадии обжига?

При третьей стадии обжига образуются соединения:

С₂S -- 2CaOSiO₂-белит (двухкальциевый силикат)

10. Какие соединения образуются на четвертой стадии обжига?

При четвертой стадии обжига образуются соединения:

С₃S -- 3CaOSiO₂-трехкальциевый силикат (алит)

11. За какие свойства отвечают соединения входящие в состав цементов: алит?

С₃S-Алит обеспечивает быстрое твердение. Чем больше в составе цемента алита, тем быстрее происходит твердение цементного раствора. При повышении температуры алит реагирует более активно с водой.

12. За какие свойства отвечают соединения входящие в состав цементов: белит?

С₂S-Белит отвечает за прочностные свойства и долговечность цементного камня. При повышении температуры белит более активно реагирует с водой.

13. За какие свойства отвечают соединения входящие в состав цементов: трехкальциевый алюминат?

С₃А – трехкальциевый алюминат. Это соединение проявляет наибольшую активность с водой на ранних стадиях гидратации цемента в составе цементных растворов что способствует формированию кристаллической структуры цементного камня в самом начале его фомирования.

14. За какие свойства отвечают соединения входящие в состав цементов: четырехкальциевый алюмоферрит?

С₄АF –четырехкальцыевыйалюмоферрит. Менее активен, чем С₃А, но лучше обеспечивает твердение при низких температурах,образуя основу кристаллической структуры цементного камня.

15. Что означает присутствие в шифре вида цемента символов СС-1 и СС-2?

Высокой сульфатостойкости (СС-1)

Умеренной сульфатостойкости (СС-2)

Лекция №7. Физико-химия.

1. 
   В чем заключается особенности физико-химических реакций при затворении цементов с водой?
   

При затворении цемента с водой идут физико-химические реакции, которые имеют следующие особенности:

1. 
   компоненты портландцемента в результате химических реакций с водой образуют малорастворимые соединения, что определяет длительность сохранения свойств затвердевших компонентов в составе цементного камня;
   
2. 
   Образуются соединения, объем которых по сравнению с исходным увеличивается, что обеспечивает заполнение пор, пустот, каналов в интервале залегания горных пород при тампонировании;
   
3. 
   При взаимодействии с водой образуются соединения – новообразования с большой степенью дисперсности, что способствуют созданию герметичного затвердевшего камня;
   
4. 
   Реакции идут с выделением тепла (образуются термодинамическиустойчивые соединения, что обеспечиваетстойкостьзатвердевшего камня в различных температурных условиях);
   
5. 
   При затворении с водой образуются соединения с высокой степенью полимеризации кремний-кислородных радикалов SiO₂, что обеспечиваетбаланс между кислотной и щёлочной частью затворенных цементных растворов.
   

2. 
   Какие реакции протекают при затворении цемента с водой?
   

При затворении с водой идут реакции 3-х видов:

1. 
   Реакции гидратации (с присоединением молекул воды)
   

A (исходный компонент) +aq(вода)=A·aq (аквакомплекс)

2. 
   Реакцигидролиза (разложение водой)
   

A + aq = A’·aq + A” ·aq

3. 
   Реакция гидротермального синтеза (присоединение молекулводы и образование аквакомплексов с более высокой молекулярной массой)
   

A+B+aq = А·B·aq

3. 
   Какая структура образуется в первой области при твердении цементного раствора?
   

1-ая область - НЕУСТОЙЧИВАЯ СТРУКТУРА.

4. 
   Какая структура образуется во второй области при твердении цементного раствора?
   

2-ая область - ОБЛАСТЬ ПЕРЕХОДНЫХ СТРУКТУР (есть коагуляционные структуры и образуются кристаллы – новообразования - С₃S·H₂O-гидроалит, CaSO_4, Ca(OH)₂).

5. 
   Какая структура образуется в третьей области при твердении цементного раствора?
   

3я область - ОБЛАСТЬ СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ (за счет новообразований).

6. 
   Какой клинкер-минерал в составе цемента способствует получению прочного образца цементного камня?
   

Образцы цементного раствора с преобладанием белита (C₂S) медленее твердеют, но в течении длительного времени набирают прочность, что обеспечивает длительное сохранение прочности цементного камня.

7. 
   По какому параметру определяется степень гидратации цемента в составе цементного раствора?
   

Степень гидратации:

m = m_и.р.\m_и.о
Это отношение массы исходного вещества, вступившего в реакцию, к массе исходного вещества общего.

Степень гидратации цементного раствора технологически удобнее оценивать по количеству выделяемого тепла Q при химических реакциях гидратации в зависимости от времени протекания этих реакций

8. 
   Какие факторы влияют на структуру и кинетику твердения цементного раствора?
   

Факторы, влияющие на структуру цементного камня и кинетику твердения:

1. 
   Изменение состава цемента (каждый состав цемента подбирается в зависимости от условий);
   
2. 
   Изменение дисперсности цементного порошка-увеличение степени дисперсности цемента способствует ускорению химических реакций при твердении цементного;
   
3. 
   Концентрация суспензии;
   
4. 
   Водоцементное отношение;
   
5. 
   Наличие и количество вводимых добавок;
   
6. 
   Механическое воздействие на твердеющую цементную суспензию (например, механическое воздействие (перемешивание) приводит к ускорению химических реакций гидратации и улучшению структуры цементного камня).
   

9. 
   В чем заключается процесс выщелачивания соединений цемента в составе цементного камня?
   

Выщелачивание цементов - это нарушение баланса между щелочными и кислотными компонентами цементного раствора, что приводит к ухудшению прочностных свойств цементного камня, загрязнению окружающей среды (водоносного горизонта, интервалов инфильтрации и аэрации) продуктами выщелачивания.

10. 
    При выщелачивании цемента сероводородом какое конечное соединение образуется?
    

Выщелачивание сероводородом:

• 
  Ca(OH)₂ + H₂S → Ca(HS)₂ + H₂O
  

– гидросульфид Са⁺²

11. 
    Какие выпускаются марки цементов для учета агрессивной среды?
    

Специальные марки цементов, которые учитывают агрессивность среды:

-cульфатостойкие;

-для сероводородной агрессии;

-магнезиальные цементы;

-для высокотемпературных условий.

Лекция №9. Свойства тампонажных смесей

1. 
   При каком значении величины растекаемости достигается удовлетворительная всасываемость цементного раствор насосом?
   

Если Р ≥ (16÷18) см – то достигается удовлетворительная всасываемость насосом,можно такой раствор перекачивать с помощью насоса.

2. 
   Для повышения водоудерживающей способности цементных растворов какие вещества необходимо вводить в их состав?
   

- вводить в состав ТС минеральные добавки, удерживающие воду (ввод бентонита и др.)
- вводить в состав цементных ТС полимерные реагенты- гидрофильные вещества, которые активно взаимодействуют с молекулами воды удерживая и в растворе и способствуя гидратации компонентов цемента.