все лекции по тампонажным растворам. все лекции тамп р-ров.. Лекция 1 Какие применяются методы снижения водоотдачи буровых растворов

• Название: Лекция 1 Какие применяются методы снижения водоотдачи буровых растворов
• Анкор: все лекции по тампонажным растворам
• Дата: 04.04.2022
• Размер: 6.72 Mb.
• Имя файла: все лекции тамп р-ров..docx
• Тип: Лекция; #441973
• страница: 5 из 7

ЛЕКЦИЯ 14. Виды тампонажных смесей

ГИПСОВЫЕ СМЕСИ (на основе гипса)

Низкие сроки схватывания, применяется с замедлителями (ССВ, СДБ, НЧК, Na₂Co₃)

Нсх-14,5 минут,

Ксх 20-25 минут
Недостатки:

• 
  Невозможность цементирования в условиях высокого давления;
  
• 
  Температура не выше 80 градусов;
  
• 
  Размягчается за счёт водопритока и водоносных горизонтов.
  

ГЕЛЬЦЕМЕНТНЫЕ ТС

На основе цементного раствора с добавлением бентонита

Введение бетонита в цементный раствор даёт:

• 
  Уменьшение чувствительности цементной смеси к промывочной жидкости;
  
• 
  Получение более плотной структуры тампонажного камня, поскольку набухающие частицы глины заполняют поры до получения монолитной структуры, что приводит к уменьшению проницаемости
  

Способы получения:

1. 
   Смешивание сухих бентонита и цемента с последующим добавлением воды (минусы - в присутствии цемента бентонит плохо гидратирует, то есть возможности бетона используются не на 100%);
   
2. 
   Введение сухого бентонита в состав цементного раствора (минусы – присутствие цемента мешает гидратации бентонита);
   
3. 
   Введение сухого цемента в состав бетонитового раствора позволяет устранить недостаток 1 и 2 способа, но при этом получается неравномернопрочная структура, при этом наблюдается плохое перемешивание за счёт коагулирующего действия цемента;
   
4. 
   Смешивание цементного раствора и бентонитового раствора. Равномерное перемешивание растворов усиливает действие цемента как вяжущего вещества и бентонита как коагулирующего вещества.
   

Состав:

Портланд цемент + 2-3% CaCl₂ + 4% бентонита
Начало схватывания 1,5 - 2 часа

Окончание схватывания 3,5 - 4 часа
Варианты

Суглинисто-цементные ТС

Известково-глинестые ТС

Саляро-бентонито-цементные ТС (для нефте-газовых скважин)
НА ОСНОВЕ СИНТЕТИЧСКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

1. 
   НА ОСНОВЕ СМОЛ
   

• 
  МФ + 50% вода + 2-5% отвердитель (щавелевая кислота)
  

Начало схватывания 0,1 - 0,5 часа

Окончание схватывания 0,3 - 1,2 часа

• 
  М-З (крепитель) + 30-60% вода + песок (в виде наполнителя)150-170% + отвердитель (сернокислотный онелин)
  

Начало схватывания 0,3 - 0,5 часа

Окончание схватывания 0,5 - 1,5 часа
Наполнители придают положительные качества смесям:

• 
  Уменьшается усадка;
  
• 
  Уменьшается количество летучих компонентов;
  
• 
  Уменьшается растекаемость;
  
• 
  Уменьшается суммарный расход.
  

Наполнители:

- волокнистые (мох, торф, очесы хлопка, отходы льняной промышленности)

- гранулярные (глинистые материалы низкоколлоидные глины, отсевы производства песка, органические вещества, отходы в виде скорлупы, измельченная резина)

2. 
   НА ОСНОВЕ ЛАТЕКСА
   

• 
  МКЛ
  

25-30% латекса + КМЦ 3-5% (для усиления структурообразования)

CaCl₂ → Ca⁺² – дает катионы Ca⁺², вызывающие коагуляцию латекса.
Получение латексных смесей:
1) Коагуляция латекса на поверхности

Когда глубина скважины небольшая (300-500м)

Рис.59. Схема получения латексной смеси

3. 
   Порционное закачивание латекса
   

Количество порционно закачиваемых порций растворов латекса и хлористого кальция должно быть не менее трех.

Рис.60. Схема порционного закачивания латекса и раствора хлористого кальция

• 
  ГЛС глино-латексные смеси
  

(добавление бетонита усиливает коагуляцию латекса и придает смеси упругопластичные свойства)
Латекс 100 %+ глинопорошок 50-80% + коагулянты 3-7%(CaCl₂(0.5-1.5%) + цемент(3%))
Получение:

Смешивание латекса и бетонитового раствора. В состав бетонитового раствора вводится коагулянты CaCL₂ + цемент

4. 
   Битумные смеси
   

Положительные качества:

• 
  Моментально твердеют при контакте с ГП.
  
• 
  Образуются гидронепроницаемые перегородки, которые позволяют устранить интенсивное поглощение.
  
• 
  Обладают минимальнойрастекаемостью, что уменьшает расход.
  
• 
  Улучшается разбуриваемость.
  

Битумные смеси хорошо совмещаются с добавками:

Парафин

Цемент

Песок

Глина

Шламы
Недостатки:

-необходимо их периодически подогревать для текучести

-пожароопасность
3 схемы тампонирования с использованием битумных смесей:

а) Закачивание битумной смеси по бурильным трубам имеет недостатки:

-пожароопасность

-плохо смывается смесь с насосного оборудования и бурильных труб.
б) доставка ТС в теплоизоляционных контейнерах (колонковая труба с многослойной асбестовой обмоткой)
в) доставка ТС в виде расфасовок

НС – нетвердеющая смесь
НС = 15-20% битум + 3-5% канифоль (для улучшения сцепления с ГП) + 10-15% масляная отработка + 75-80% песок
Применяется при тампонировании в твёрдых скальных породах.
5)ВУТС - вязкоупругие ТС
Нетвердеющие, но теряющие подвижность

• 
  -латекс + глинистый раствор
  
• 
  -глинистый раствор + гипан 3-5 % (гипан обеспечивает загущение, для усиления гелеобразования вводят CaCl₂)
  
• 
  - ПАА (в виде желе) 2-3 % + смола МФ 10-15% + технический формалин (отвердитель)
  

УМЕНЬШЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ИНТЕРВАЛ ТАМПОНИРОВАНИЯ

1. 
   Аэрированные цементные растворы (пеноцемнты)
   

Применяются:

-при вскрытии пластов с аномально низким пластовым давлением

- при наличии в растворе карстовых полостей с увеличенной проницаемостью

- при жёстких требованиях к экологии и охране окружающей среды
Плюсы:

-имеют низкую плотность 0.48- 1.32 г/см³;

-высокая прочность получаемого камня

-неглубокое проникновение аэрированного цемента в пласт
Свойства:

-Устойчивость

Время стабилизации характеризует время нахождения аэрированного цементного раствора без существенного уменьшения его объема. Это время должно быть 25-30 минут.


Рис.61. График изменения объема аэрированного цементного раствора по времени

-Коэффициент стабилизации:


Рис.62. К изменению коэффициента табильноститампонажного раствора
h₁ - исходный объем аэрированного раствора

h_{2 -} объем затвердевшего аэрированного цементного раствора
Суспензия стабильная, если

- плотность аэрированного цементного раствора:

ρ_а.ц= (1 - φ_o) ρ_ж + φ_oρ_г

ρ_{ж -} плотность жидкости

φ_o - объемная доля газа

ρ_г- плотность газообразной фазы

φ_o=

Vг - объем газа

Vж - объем жидкости

α - степень аэрации (коэффициент аэрации) или Ка:
α = Ka = =
Способы получения аэрированного цементного раствора:

1. 
   Получение цементного раствора с растекаемостью не менее 16-18 см
   
2. 
   Введение в состав цементного раствора ПАВ-пенообразователя
   
3. 
   Насыщение сжатым воздухом цементного раствора и ПАВ.
   
4. 
   Закачивание буферной жидкости (аэрированный раствор полимера)
   
5. 
   Закачивание аэрированного цементного раствора в скважину
   
6. 
   Закачивание в скважину продавочной жидкости (позволяет задавить цементный раствор в пласт)
   

Рис.63. Схема размещения оборудования при цементировании с использолванием аэрированного цементного раствора

1. 
   Цементосмесительная машина
   
2. 
   ЦА-цементировочный агрегат
   
3. 
   Коллектор
   
4. 
   Насос для подачи водного раствора ПАВ
   
5. 
   Компрессор
   
6. 
   Гидродинамический аэратор
   
7. 
   Интервал тампонирования
   
8. 
   Вспененный цементный раствор
   

В состав аэрированного цемента входят:

1. 
   Цемент бездобавочный
   
2. 
   Вода (дисперсионная среда)
   
3. 
   ПАВ пенообразователь (сульфонол ОП-10, ОП-7, синтамит, синтанол,)
   
4. 
   Стабилизаторы аэрированного цемента (КМЦ, жидкое стекло, гипан, ГПАА)
   
5. 
   Пластификаторы (снижающие реологические параметры; синтетические ПАВы С-3, дафен) применяются, если растекаемость<16 см;
   
6. 
   Ускорители схватывания А₂(SO4)₃, CaCl₂
   

Цемент+0.5-1% + ОП-10 0.5% = Тр-р

(жидкое стекло) Нсхв= 1.5-2 ч.
Состав буферной жидкости:

Вода +ПАВ + жидкое стекло + гипан

(сульфонол 0.5 -1%) 0.5-1%
Тампонажные смешанные растворы пониженной плотности

– это облегченные цементные растворы.

Обоснование [1]:

Ведется бурение как разведочных, так и эксплуатационных скважин глубиной 3500 – 4000 м. Для этого при цементировании надо поднимать цементные растворы за обсадными трубами на значительную высоту – более 2000 м. В случае применения обычного тампонажного раствора плотность 1,8 – 1,9 г/см3 его можно поднять на высоту не более 2000 м – давление в конце цементирования может достигать 20 Мпа.

Для увеличения высоты подъема цементного раствора процесс цементирования ведут в две ступени, что усложняет технологию – надо применять специальную муфту. Для упрощения этой технологии целесообразно обычные тампонажные портландцементные растворы заменять облегченными цементными растворами.

Кроме того, наличие в нижней части разрезов слабосцементированных трещиноватых пластов способствует гидравлическому разрыву и поглощению раствора в процессе цементирования.

В США цементные растворы с добавкой 8 – 12 % бентонита успешно применяют в скважинах с температурой 38 – 120 ͦ С. Модифицированные растворы:

- 12 – 16 % бентонита;

- 0,25 – 0,7 % ССБ.

Плотность 1,48 – 1,66 г/см3. Применяют в скважинах глубиной до 4000 м.

В США есть месторождения гильсонита – разновидность природного асфальта, плотность 1,05 – 1,10 г/см3.
Материалы для получения облегченных цементных растворов.

Вяжущие материалы:

- тампонажный портландцемент или шлаковый цемент;

- облегчающие добавки:

вспученный перлит;

бентонит;

диатомит;

опоки;

асбозурит;

нефтяной или каменноугольный кокс и др.

Томпанажный портландцемент получают при совместном помоле цементного клинкера и гипса (по ГОСТ 1581-63).

Доменный гранулированный шлак применяют при температуре в скважинах свыше 100 ͦ С, за основу берут не портландцемент, а доменный гранулированный шлак.

Доменный гранулированный шлак – это зернистый материал, получаемый при выплавке чугуна из силикатных и алюмосиликатных расплавов – при их быстром охлаждении переходят в мелкозернистое состояние.

Перлит – порода, состоящая из вулканического стекла с включением отдельных кристаллов слюды и др.

Вспученный перлит получают при быстром нагревании при температуре 1000 – 1200 ͦ С раздробленной перлитовой породы (водопоглощение 0,35 – 7,26 %; плотность 2,17 – 2,5 г/см3.

Глинопорошки (на основе глин):

- бентонитовых (монтмориллонит Al2O3 · 4SiO2 · H2O);

- каолинитовых (Al2O3 · 2SiO2 · H2O).

Диатомит – природная гидравлическая добавка, способствующая повышению стойкости вяжущего материала в пресных и сульфатных водах – содержит кремнезем SiO2, активный к извести, связывает её в нерастворимое в воде соединение и придает ей способность твердеть в воде.

Плотность – 2,03 – 2,2 г/см3, гигроскопичен, состоит из кремниевых панцирей диатомовых водорослей – диатомов – остатков простейших одноклеточных организмов.

Опока – одна из разновидностей диатомита, состоящая из бесструктурной массы аморфного кремнезема – плотная горная порода, содержащая небольшие примеси глины и песка.

Асбозурит состоит из смеси 70 – 85 % молотого диатомита и 15 – 30 % асбестовой мелочи – порошкообразное вещество с примесью волокон асбеста – применяют как теплоизоляционный материал, гигроскопичен, плотность 2,2 – 2,3 г/см3.

Нефтяной кокс – сырьем для него служит мазут, остатки от переработки мазута или гудрона, гудрон, пиролизная гидравлическая смола.
Другие облегчающие добавки

- глины и глинопорошки;

- мелкогранулированный глиноматериал (МГГМ) – получают методом высокотемпературной распылительной сушки отработанных буровых растворов при соотношении по массе:

портландцемент – 65 – 90 %;

МГГМ – 10 – 35 %.

Плотность тампонажного раствора 1390 – 1600 кг/м3.

- другие облегчающие добавки:

мел;

асбест;

отходы хризотил – асбеста;

отходы полиэтилена;

самораспадающийся шлам;

асбестоцементная пыль;

лигнин;

трепел;

молотый тростник;

кожевенная пыль;

пенопластовая крошка;

резиновая крошка.

Цементно-меловая смесь в соотношении цемента и мела 6:4 при водосмесевом отношении 0,8. Для улучшения реологии и прочности цементно-мелового камня вводят самораспадающийся шлак (20 – 40 %) производства феррохрома, в котором преимущественно содержится СаО (до 50 %), плотность 1400 – 1540 кг/м3.

Асбестоцементные добавки – для повышения трещиностойкости цементного камня, повышения адгезионных свойств, устранения усадочных деформаций – вместо глины асбестовое волокно (1,75 – 3,5 %), плотность раствора 1540 – 1600 кг/м3.

Хризотия – асбест – вместо асбеста совместно с отходами полиэтилена в соотношении 8 – 18 % к 15 – 23 %, плотность раствора 1250 – 1400 кг/м3.

Изол – хризотил асбестовый материал, является продуктом отходов производства асбеста.

Асбоцементная пыль – отход производства асбоцементных труб при их механической обработке. По составу это тоже хризотин-асбест, плотность тампонажного раствора 1630 – 1650 кг/м3.

Для «горячих скважин»:

перлит;

композиции на основе перлита:

- вспученный перлит;

- перлитовый легковес в сочетании со шламом карнаплитового хлоратора;

- фильтрованный перлит;

- фильтроперлит.

Перлитовый легковес – замкнутые стеклянные гранулы.

Фильтроперлит – открытая структура его позволяет ему хорошо смачиваться, не всплывать в воде (от всплытия перлита в водном цементном растворе).

Костра – конопля или лен является отходом пенбкопроизводства, добавляют 10 – 20 %.

Молотый тростник – отход целлюлозно-бумажной промышленности.

Кожевенная пыль – отходы кожевенного и мехового производства (добавлять 2 – 10 %).

Пенопластовый порошок – жесткий каркас, внутри которого защемлен воздух, размер 1,5 – 2 мм до 2 – 3 %.

Резиновая крошка – отход вулканизированных отходов.

Минеральный органический порошок (МОП) – отход переработки водоросли ламинарии на альгинат натрия.

Лигнин, шлам – лигнин, гидролизованный лигнин – отходы деревообрабатывающей промышленности, плотность раствора 1300 – 1400 кг/м3 при в/т = 0,9 – 1,04.

Диатомит – природная добавка, содержит много аморфного кремнезема.
Смолы в качестве добавок

Смоло – древесная пыль – отход деревообрабатывающей промышленности, полученный при шлифовке прессованных древесно – стружечных плит:

древесина 60 – 90 %;

синтетическая смола (МФ) – 6 – 10 %;

остальное вода.

Плотность смолы 750 – 850 кг/м3 карбонатно-полимерный шлам до 30 – 50 % от массы твердой фазы, отход при очистке воды и регенерации NaOH.

Сополимер стирола и дивинил бензола (смола КЦ – 2) – вводят 10 – 15 % от массы вяжущего.

Феноформальдегидная смола – продукт распыления водного раствора КФ смолы и хлористого аммония.

Стирол – бутадиеновый латекс.

Сардпор – пористые гранулы из кардомидоформальдегидной смолы полученной при распылении с отвердителем в сушильных аппаратах.

Цеолитсодержащие материалы – это каркасные алюмосиликаты, в частности клиноптиломита (Na, K) и CaAl6Si30 · O12 · 24H2O.

Клиноптилолитогликистая - порода залегает на месторождениях цеолитизированных туфов – мощные пласты:

- клиноптилолит – 55 – 70 %;

- монтмориллонит и гидрослюда 25 – 35 %;

- сопутствующие минералы 5 -10 %.

Super K фирмы «NBSAS» - разработка «ТатНИПИнефть» совместно с Норвежской фирмой «Норкш Бренсервис» АС – неорганические полнотелые стеклянные гранулы плотностью 800 – 1000 кг/м3 размером 0,25 – 0,8 мм. Тампонажный раствор получают плотностью 1500 – 1700 кг/м3.

Такие гранулы применяют для цементирования верхней непродуктивной части скважины при плотности раствора 1500 кг/м3, а против продуктивного коллектора применяют растворы плотностью 1700 кг/м3.

Можно применять цементирование одной ступенью, т.к. гидростатическое давление столба раствора низкое.
Наполнители для тампонажных растворов

Для снижения интенсивности поглощения или его устранения в буровой раствор и тампонажную смесь рекомендуется вводить различные наполнители.

ВОЛ – отходы латексных вулканизированных изделий:

- для проницаемых среднетрещиноватых пород.

НЛК – низкозамерзающая латексная композиция:

- для ликвидации интенсивных поглощений при бурении;

- устранение водопритоков.

Целлофановая стружка:

- для буровых и тампонажных растворов при раскрытии каналов до 3 мм.

ВУС – вязкоупругий состав на основе латекса и полиоксиэтилена:

- для устранения поглощения при бурении.

Кордное волокно:

- для предупреждения и ликвидации поглощений.

НП – наполнитель пластиковый – смесь частиц двух типов размером 3 мм:

- жесткие пластиковые пластины;

- деформированность просмоленной бумаги.

Диспор – дисперсионный порошковый регенерат – продукт переработки отработанных резиновых шин:

- кольматирующая добавка.

НАН – акрилнитрильный наполнитель – волокна из смеси полиакрилнитрильных и полиэфирных материалов:

- кольматирующая добавка.

Гермо пор – порошок с частицами волокнистой структуры - антифильтрационная добавка и экологически чистый материал:

- кольматант;

- на 80 % обеспечивает замену известковых полимерных материалов;

- среднедисперсная фракция – закупоривающий материал.

ГПТС – гидрофобный полимерный тампонажный состав:

полимер;

диз. топливо.

- ГПТС 20, 40, 75, 110 для температур от 20 до 110 ͦ С;

- ремонтно-изоляционные работы в различных температурных условиях.

ВНП – порошковый водонабухающий полимер:

- вводят в тампонажный раствор при ремонтно-изоляционных работах в скважинах при непрерывном освоении.
Тампонажные растворы для устранения поглощений в осложненных условиях

Цементно-содержащие:

ТРВВ – тампонажный раствор из цементного и глинистого раствора с наполнителями:

-для поглощений с интенсивностью от 20 до 90 м3/г.

Тампонажный раствор с высокими тиксотропными свойствами:

- портландцемент;

- Na2CO3;

- наполнитель сломель;

- добавка (этоний);

- вода.

для повышения эффективности изоляционных работ в поглощающих скважинах и в скважинах с газопроявлениями.

ЦЛТР – цементно-латексный тампонажный раствор:

- цемент 90 – 95 %;

- латекс 1 – 10 %;

- NaCl 0,5 – 5 %;

- антивспениватель БА.

для крепления скважин с водопроявляющими пластами;

с породами, склонными к гидроразрыву;

пористые и мягкотрещиноватые породы;

ремонтно-изоляционные работы.

Тампонажный раствор для холодной скважины с наполнителем сломель:

- цемент 65 – 66 %;

- сломель 0,5 – 2,5 %;

- вода – остальное.

ОТЦ-Н – облегченный тампонажный цемент:

поглощения;

агрессивные среды;

температура от 20 до 100 ͦ С.

Гипсоцементный раствор в соотношении 1:1 с замедлителями схватывания

плотность раствора 1,7 – 1,85 г/см3.

Глиноцементный раствор:

- цемент 4 – 10 %;

- бентонит;

- CaCl2;

- глинозем – ускоритель.

изоляционные работы в условиях, где требуется уменьшение плотности.

ЦСК-1 – цементно-смоляная композиция:

- цемент;

- алифатическая эпоксидная смола.

ТЭГ-1 – отвердитель – полиэтилен полиамид (ПЭПА);

СКМ-19 – смесь цемента с добавкой мочевиноформальдегидной (карбомидной) смолы М-19-62 + хлорное железо – 30 %-ый водный раствор – отвердитель.

ПТЦ – соляроцементная смесь - смесь цементного раствора (1,8 г/см3) с соляроцементным раствором (1,2 – 1,45 г/см3) в соотношении 0,6:1,3 до 0,5:0,9

- для ликвидации поглощений;

-сроки схватывания регулировать добавками CaCl2.

ГЦППАА – глиноцементная паста с полиакриламидом – высокоструктурированная тампонажная смесь (1,33 – 1,4 г/см3) с высокой пластичной вязкостью:

- для изоляции интервалов поглощения;

- смесь цементного раствора и глинистого раствора в соотношении 1:1;

- подается одновременно в трубы и в затрубье.

Полимерные:

НЛК – незамерзающая латексная композиция:

- ликвидация интенсивных поглощений, водопритоков из продуктивных пластов.

ГЛС – глинолатексная смесь:

латекс;

глинопорошок;

коагулянты: цемент и CaCl2

- как упругопластичная или вязкопластичная паста;

- для устранения поглощений и водоперетоков.

Полиокс – ПОЭ – полиоксиэтилен – нетоксичный линейный водорастворимый полимер:

- многоцелевая добавка для буровых и тампонажных растворов на водной основе в качестве ВУС;

- для флокуляции бурового раствора;

- для подготовки гидрофобной пластилиноподобной массы.

Гелеобразующий состав на основе оксиэтил целлюлозы (ОЭЦ) + соль, распирающие добавки, щелочь, вода:

- для закупоривания крупных трещин и карстовых полостей;

- увеличивается в объеме до 30 %.

Гипсовый раствор – на основе высокопластичного строительного и водостойкого гипса с добавками замедлителей: ТПФН, ТНФ, КМЦ, ССБ и др.

ВТП – вязкая тампонажная паста на глинистой основе или неорганических вяжущих веществ с добавками CaCl2 – плотность 1,1 – 1,28 г/см3:

- для изоляции интервалов поглощения – при низкой интенсивности.

ПГП – полиакриламидная паста – смесь 1 % - ого раствора полиакриламида с минерализованным буровым раствором 1:3:

- для изоляции интервалов поглощений;

- вязкость по ВП-5 – 45 с.

Пуццолаковые смеси – получают путем добавления к цементу активных минеральных добавок:

опока;

трепел;

диатомит.

Кроме активных минеральных добавок в такие смеси вводят легкие инертные добавки – наполнители:

перлит;

керамзит;

битум БН-5;

нефтяной кокс.

В качестве ускорителя вводят CaCl2 – 4 – 6 %.
Цементно-бентонитовые смеси (гельцементные тампонажные растворы) – ЦБС

Приготавливают из тампонажного цемента + бентонит или глинопорошок + жидкое стекло, что позволяет:

- быть менее чувствительными к перемешиванию и разбавлению жидкостью в скважине;

- наличие глинистых частиц способствует повышению скорости восстановления ее структуры.

Высоковязкие ЦБС можно получить путем введения сухих сыпучих материалов непосредственно в цементный раствор.

Вязкость цементных растворов после ввода в них порошкообразных добавок значительно увеличивается, сроки схватывания сокращаются, однако, прочность цементного камня при этом возрастает.

Для осуществления этого способа получения высоковязких и быстросхватывающих смесей приведена технологическая схема (рис.1):



Рис. 1. Технологическая схема получения ЦБС

1 – колонна бурильных труб;

2 – заливочная головка;

3 – задвижка;

4 – сопло;

5 – бункер;

6 – электродвигатель;

7 – шнек;

8 – тройник;

I – цементный раствор;

II – порошкообразные добавки;

III – воздух с порошком;

IV – воздух от компрессора;

V – стравливаемый воздух.

ЦБС могут быть получены путем затворения тампонажного цемента на глинистом растворе, приготовленном из бентонитовой глины с добавлением ускорителей сроков схватывания.

Приготовление:

- в емкости агрегата заливают глинистый раствор и каустическую соду;

- жидкое стекло растворяют в воде и вводят в глинистый раствор;

- смесь подают в гидравлическую мешалку;

- после получения однородной суспензии затворяют на ней цемент;

- добавки транспортируются с помощью воздуха от компрессора.

Налив наполнителей в интервалы интенсивного поглощения.

При наличии интервалов интенсивного поглощения промывочные растворы целесообразно перед цементированием намыть наполнителем, что бы перекрыть крупные каналы поглощений. Наилучший результат может быть достигнут в тех случаях, когда тип и размер наполнителя соответствуют форме и размеру поглощающих каналов, наиболее целесообразно использовать смесь зернистых, волокнистых и хлопьевидных наполнителей.

Если точные сведения о раскрытии поглощающих каналов отсутствуют, то используют способ последовательного намыва отдельных фракций наполнителя, начиная с меньшего размера.
Способы намыва

1 способ – установка нижней части бурильной колонны в кровле интервала поглощения – при этом через воронку забрасывают песок с одновременной подачей воды через ведущую трубу.

2 способ – с установкой нижней части бурильных труб в подошве интервала поглощения – при этом песчаную пульпу готовят с помощью цементировочной воронки и закачивают в скважину цементировочным агрегатом в скважину до появления циркуляции.

Объем намечиваемого песка составляет от 10 до 100 м3 и более.

При промывке кожл-гороха или смоды-чешуйки (или отдельно, или совместно) нижней части бурильных труб устанавливают в кровле поглощающего интервала.

Установка мостов из мягких пробок

Используют при полном поглощении промывочного раствора. Мосты из мягких пробок – концентрированная тестообразная паста (масса) из различных наполнителей, смешанных с глинистыми или цементными растворами, задавливаемая промывочным раствором в интервал интенсивного поглощения.

Количество наполнителя составляет 30 – 70 кг и более на 1 м3 раствора. Объем тампона не менее 5 – 10 м3, а при отрицательных результатах достигает 100 м3.

Проницаемые тампонажные материалы от пескования.

Предназначены для создания заколонного искусственного фильтра.

Роль фильтра может выполнять высокопроницаемый тампонажный камень, образующийся в результате схватывания тампонажной смеси.

Наиболее дешевый и доступный вяжущий материал – портландцемент. Однако фильтр получается с низкой проницаемостью, что приводит к быстрому его забиванию и необходимостью его декольматировать.

Хорошие результаты дают следующие тампонажные смеси:

- цементно-солевые и особенно песчанно-цементно-солевые.

Для этих смесей применяют поваренную соль с размером частиц 1 – 2 мм.

Соотношения:

цемент:соль = 1:2 (по массе)

песок:цемент:соль = 1:0,75:0,8

Недостаток:

- при небольшом количестве песка – седиментационная неустойчивость.

Цементно-карбонатная смесь (цемент:CaCO3 = 1:1) – затворенная на водонефтяной эмульсии + 10 % раствор соляной кислоты:

CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2CO3

CaCl2 – создает высокопроницаемый камень – т.к. CaCl2 – мелкодисперсный порошок.

Седиментационная устойчивость выше, чем у цементно-песчанных смесей;

- цементно-песковые растворы более седиментационно устойчивые.

ПЕК – частично растворяется в керосине, а еще лучше – в нефти. Поэтому сформировавшийся песчанно-песковый камень при контакте с пластовой нефтью станет проницаемым.

Каменноугольный пек: в виде порошка, проходящего через сито с отверстиями 0,5 мм.

Смешивание: цемент с песком с последующим добавлением воды.

- цементный раствор + алюминиевый порошок (не более 0,2 – 0,4 % от массы цемента).

Позволяет далее при повышенных температурах и давлениях получать расширяющийся цементный камень, по проницаемости аналогичный песчаникам.

Очевидно, при реакции гидратации цемента + вода – повышается температура, порошкообразные частицы алюминия расширяются, идет реакция окисления – образуется Al2O3 – один из компонентов клинкерцемента, а после охлаждения (затухание реакции) объем порошка уменьшается – создается пористая проницаемость.

- цементный раствор + пористый наполнитель (керамзитовый и термозитовый песок, гранулированная пемза) – т.е. материалы с открытой пористостью с размером гранул 0,5 – 3,0 мм.

Предварительно эти наполнители насыщают водой или печной нефтью – насыщают под вакуумом, что позволяет сохранить их герметичную проницаемость, предупреждая попадание цементной суспензии или ее фильтрата в поровое пространство гранул. Это седиментационная устойчивая смесь – искусственный фильтр на основе проницаемого полимерного тампонажного материала [2, 3].

Контарен-2. Состав:

ТС-10 – однородная смесь сланцевых фенолов (C6H5OH), этиленкликоля (ЭГ) и раствора NaOH – темнокоричневая жидкость с растворимостью в воде до 1:10, плотностью 1,16 г/см3, температура замерзания – 30 ͦ С;

уротропин – мелкокристаллический порошок, плотность 1,25 г/см3, растворимость 45 %, плотность водного раствора 1,1 г/см3.

NaOH – ингибитор коагуляции и регулятор срока начала загустевания (44 %-ый раствор плотностью 1,43 г/см3);

ШРС-1 – наполнитель, продукт совместного помола растворенного (NaCl) и нерастворенного (руда агломерационная и шлак доменный).

Нерастворимая часть – для создания необходимой прочности отвердевшего материала.

Растворимая часть – для образования микрощелевых каналов после растворения наполнителя.

Концентрация NaCl в тампонажном растворе значительно превышает её предельную растворимость, поэтому получается камень, наполненный кристаллами соли.

Последовательность приготовления:

- сначала растворяют NaOH;

- потом уротропин до полного растворения;

- затем порциями загружают ШРС-1;

- затем вводят ТС-10;

- перемешивают 8 – 10 мин.

Расход материалов:

- ТС-10 – 270 – 300 л;

- уротропин – 90 – 120 кг;

- NaOH – 12 – 15 кг;

- вода – 220 – 240 л;

- ШРС-1 – 900 – 1000 кг.

Плотность 1,55 – 1,65 г/см3.

Р = 18 – 20 см

Время загустевания (при 30 ͦ С), час.

- начало – 45 – 50;

- окончание – 65 – 72.

При 80 ͦ С, час.

- начало – 0,5 – 1;

- окончание – 1,5 – 1,7.
Расчет параметров перлитоглиноцементных тампонажных растворов (ПГЦР)

Облегченные ПГЦР применяют для холодных и горячих скважин, их получают из смеси ТПЦ со вспученным перлитовым песком и бентонитовым или обычным глинопорошком.

При затворении однородной перлито-цементной смеси перлит из за низкой плотности всплывает тем интенсивнее, чем больше А.



т.е. надо повышать структуру раствора для предотвращения всплытия перлита, например, за счет добавок структурооборазователя – бентонитовой глины.

Глинопорошок способствует также снижению плотности, уменьшению газопроницаемости цементного камня.

Добавки часовъярсного и черкасского глинопорошков по массе зависят от содержания перлита.

Содержание перлита в смеси, % от веса цемента	Добавка глинопорошка к цементу, % вес.
до 10	до 4
10 - 15	4 – 8
15 - 20	8 - 10

Водопотребность перлита, выраженная в долях единицы, связаны с его насыпным объемным весом соответствием:



Зная водопотребность цемента, глинопорошка и перлита можно расчетным путем определить количество перлита, приходящегося на единицу веса цемента , необходимого для приготовления перлита глино-цементного раствора заданной плотности.

Облегченная добавка: вспученный перлитовый песок.

Перлит – порода, состоящая из вулканического стекла с включениями отдельных кристаллов плагиоклаза, смори и др.

Вспученный перлит получают при быстром нагревании до 1000 – 1200 ͦ С раздробленной перлитовой породы, плотность 2,17 – 2,5 г/см³.

Расчет параметров ПГЦТР при заданных парамтрах:

- водопотребность цемента ;

- водопотребность глины .

- водопотребность перлита.



– насыпной объемный вес перлита.

Для ПГЦТР заданной плотности первоначально необходимо рассчитать количество необходимого перлита.

Составляем уравнение баланса масс для ПГЦТР:



где: 1 – масса цемента;

– масса глины, перлита и воды соответственно;

– объем цемента, глины, перлита и воды соответственно.

При этом:



где: – масса воды для гидротации перлита, глины и цемента соответственно.

Уравнение баланса масс можно записать в другом виде:



где:

– масса воды для гидратации всех компонентов ПГЦТР, необходимая для 1 т цемента;

– масса всех сухих компонентов для 1 т цемента.

Тогда:



где:

– водопотребность цемента на его массу 1 т;

– водопотребность 1 – го компонента на 1 т цемента;

– водопотребность 2 – го компонента на 1 т цемента.

Тогда уравнение баланса запишем в виде:



Если в данное уравнение подставить и решить относительно – массы 2-го сухого компонента в составе ПГЦТР, например, перлита, то получим уравнение в виде:



Пример расчета:

Рассчитать массу перлита ( ), необходимого для получения ПГЦТР при условиях:

– водопотребность глины;

– водопотребность перлита;

,

,

,

– плотность перлита,

– масса глины, приходящаяся на 1 т цемента в составе ПГЦТР,

– необходимая плотность ПГЦТР.

Подставляем данные в формулу:



Таким образом, для приготовления перлито-глино-цементного раствора, плотностью 1,6 т/м³, из 1 т цемента необходимо 0,045 т перлита. При этом необходимо количество глины, как первой облегчающей добавки составит 0,04 т.

Сведения о расширяющихся и других видах добавок к тампонажным растворам приведены в таблице 1.

…

№ п/п	Наименование товарного продукта	Химический состав	Технологическое назначение	Физико-химические свойства	Товарный вид	Условия применения	Экологические свойства
1	Адгезил		1. увеличивает адгезию цемента как к породе, так и к обсадной колонне; 2. снижает водогазопрони-цаемость; 3. увеличивает прочностные характеристики цементного камня	Сыпучий порошок белого цвета Адгезия к стали (Мпа/см2) не менее 0,08	Стандартная упаковка 3-5 – слойные полипропи-леновые мешки с полиэтиленовым вкладышем	Эффективная добавка к цементным растворам, позволяет в 1,5 раза повысить сцепление (адгезию) цементного камня с колонной и породой	По техническим свойствам относится к малоопасным продуктам (4 класс опасности)
2	Гидроцем		Регулятор вязкости и фильтрации тампонажых растворов	Малозернстый порошок от белого до светло-кремового цвета Массовая доля влаги (%), более 5 Показатель рН 1 % -го водного раствора, в пределах 6-8	Стандартная упаковка 3-5- слойные полипропи-леновые мешки с полиэтиленовым вкладышем	Эффективный понизитель фильтрации цементных растворов	По токсическим свойствам относится к малоопасным продуктам (4 класс опасности)
3	Полицем ДВ	Модифици-рованный кремний-органический полимер	Пеногаситель для тампонажных растворов	Порошок белового цвета Показатель рН 5 % раствора 6,0-7,0 Объемный коэффициент пеногашения цементных растворов, % не менее 90	Стандартная упаковка – полиэтиленовые мешки с полиэтиленовым вкладшем	Эффективный пеногаситель для тампонажных растворов	По токсическим свойствам относится к малоопасным продуктам (4 класс опасности)
4	Реагент РУ	Модифици-рованные сульфаты кальция и алюминия, т.е. неорганические соединения, родственные по своему составу минералам, входящим в состав цементов	Расширяющая и ускоряющая добавка для тампонажных составов для умеренных температур до 60 %	Сыпучий порошок белого цвета Время загустевания, мин., не менее 190 Растекаемость, мм, не менее 210 Линейное расширение, %, не менее 0,8	Стандартная упаковка 3-5- слойные полипро-пиленовые мешки с полиэтиленовым вкладышем	Эффективная расширяющая добавка к цементным растворам, позволяет повысить качество контакта с колонной и горной продой в сложных горно-геологических условиях. Позволяет менять линейное расширение цементного камня в широких пределах	По токсическим свойствам относится к малоопасным продуктам (4 класс опасности)
5	Реагент РУ М	Модифици-рованные неорганические соединения, родственные по своему составу минералам, входящим в состав цементов	Расширяющая и ускоряющая добавка для тампонажных составов. Марка А предназначена для работы при температуре от 50 до 120 ͦ С. Марки Б и В предназначены для работы при температуре от 5 до 30 ͦ С.	Сыпучий порошок белого цвета Влажность, %, не более 5 Остаток на сите № 0,2, %, не более 3	Стандартная упаковка 3-5- слойные полипропи-леновые мешки с полиэтиленовым вкладышем	Эффективная расширяющая добавка к цементным растворам, позволяет повысить качество контакта с колонной и горной продой в сложных горно-геологических условиях. Позволяет менять линейное расширение цементного камня в широких пределах	По токсическим свойствам относится к малоопасным продуктам (4 класс опасности)
6	Сфероцем		Представляет собой смесь тампонажного цемента ПЦГ, 1G, СС-1 с облегчающими и модифици-рующими полимерными добавками и предназначен для цементирования нефтяных и газовых скважин	Сыпучий порошок белого цвета без запаха и посторонних включений Водоцементное отношение 0,5	Стандартная упаковка – мягкие разовые контейнеры	Применение в качестве облегченного тампонажного раствора для цементирования надпродуктив-ных интервалов в скважинах с аномально низким давлением гидроразрыва	По токсическим свойствам относится к малоопасным продуктам (4 класс опасности)
7	Фиброцен	Продукт измельчения синтетических (акриловых) волокон	Наполнитель в различные реагенты	Волокнистый материал белого или желтоватого цвета Влажность, %, не более 5	Упаковывают в полиэтиленовые мешки	Применение с целью предупреждения растрескивания цементного камня при воздействии динамических и ударных нагрузок	По токсическим свойствам относится к малоопасным продуктам (4 класс опасности)
8	Цемпласт МФ	Модифици-рованная мелпминофор-мальдегидная смола	Комплексный реагент для тампонажных растворов	Марка А – порошок белого цвета Марка Б – порошок желтоватого цвета Растекаемость цементного раствора, мм, не менее 270-280 Показатель рН 1 %-го водного раствора, в пределах 8,5-10,5 Время загустевания цементного раствора, часов, не менее 5 Эффективность пластифици- рующей добавки, %, не менее 80	Стандартная упаковка – полипропиле-новые мешки с полиэтилено-выми вкладышами	Эффективный пластификатор цементных растворов	По токсическим свойствам относится к малоопасным продуктам (4 класс опасности)

2) ОГЖС – отверждаемые газожидкостные смеси

Применяются в пластах с высокой проницаемостью а также в пластах с аномально низкими пластовым давлением.
Состав ОГЖС:

60-70% КФ (карбанадно-формальдегидная смесь) + 1,5 2% отвердитель (H₃PO₄) +пенообразователь E-30 (ПАВ) + вода

Начало схватывания 0,3 - 0,5 часа
Технологическая схема:


Рис.64. Технологическая схема тампонирования с применением отверждаемых газожидкостных смесей
1-ёмкость с продавочной жидкостью

2- ёмкость с водным раствором ПАВ

3- ёмкость с водным раствором смолы

4- компрессор

5- обратные клапаны

6- смесительная камера

7-пеногенератор

8- 3ех ходовой кран

9- раствор отвердителя

10- колонна БТ

11- ОГЖС в интервале тампонирования

12- пакер


Рис.65. Зависимость параметров ОГЖС: а) пластической вязкости ( ) от времени (t); б) времени отверждения (t_отв) от температуры (t°C); в) зависимость температуры твердения (t°C) от давления ( P) при различных значениях коэффициента аэрации ОГЖС (Ка)
Время отвердения 25 - 30 минут

увеличение температуры
Степень аэрации вызывает ускорение твердения, так растет температура при росте давления.