10.1. Назначение и классификация тампонажных смесей.

Глава 10. ТАМПОНИРОВАНИЕ СКВАЖИНЫ

Тампонирование скважин – это комплекс технологических процессов, связанных с выбором свойств и составов тампонажных смесей, приготовлением, регулированием параметров и доставкой их в недоступные для человека с высокой проницаемостью интервалы скважин с целью создания преграды (перемычки) на пути движения пластовых флюидов, газообразных веществ, пластовой и промывочной жидкости или обеспечения выполнения специальных работ в скважине.

10. 1. Назначение и классификация тампонажных смесей.

По назначению тампонирование бывает технологическое, выполнение которого в процессе бурения позволяет осуществить цементирование обсадных колонн, ликвидировать поглощение промывочной жидкости или воды и флюидопроявление пластов, создать мосты и исскуственные забои, а также ликвидационное, которое выполняется после завершения бурения скважины и выполнение его геологического задания с целью полного или частичного заполнения ее тампонажной смесью.

Тампонажные смеси представляют собой дисперсные системы, состоящие из жидкости затворения (дисперсионной среды), вяжущего материала, обеспечивающего твердение или потерю подвижности тампонажной смеси, и добавок, обеспечивающих регулирование сроков схватывания или наполнителей, позволяющих экономить вяжущий материал и изменять свойства затвердевающего тампонажного камня.

Наиболее часто используемые при тампонировании скважин тампонажные смеси подразделяются по следующим классификационным признакам:

1. Происхождение или природа базового тампонажного материала:

- на основе минеральных веществ:

a) вяжущие, затворенные на воде: специальные, гипсовые, алебастровые, известковистые, комбинированного состава; или вяжущие, затворенные на углеводородной жидкости: нефтеводородные, нефтеэмульсионно-цементные;

b) коагулирующие (глиносодержащие): затворенные на воде или на природной жидкости;

c) комбинированные: глиноцементные (гельцементные), известково-глинистые, цементно-глинистые:

- на основе веществ органического происхождения: синтетические смолы, латексные, лингосульфатные, битумные;

- комбинированные: полимер-цементные, отверждаемые глинистые (ОГР), вязкоупругие тампонажные смеси (ВУТС).

2. Характер физико-химических процессов, протекающих в составе тампонажной смеси:

- твердеющие (схватывающиеся);

- нетвердеющие (упрочняющиеся), теряющие подвижность.

3. Плотность тампонажной смеси:

- обеспеченные            1, 3-1, 64 г/см³;

- нормальные               1, 65-1, 94 г/см³;

- утяжеленные             1, 95-2, 2 г/см³;

- тяжелые                     2, 3 и более г/см³.

4. Вид наполнителя:

- песчаные;

- перлитовые;

- волокнистые;

- и т. п.

5. Сроки схватывания:

- быстросхватывающиеся (БСС) – до 40 мин;

- ускоренносхватывающиеся – до 80 мин;

- нормальносхватывающиеся – до 120 мин;

- медленносхватывающиеся – более 2 час.

6. Действие добавок:

- с активными добавками;

- с инертными добавками.

7. Консистенция:

- растворы, прокачиваемые насосом;

- пасты, доставляемые в тампонажных устройствах.

8. Область применения:

- для тампонирования и цементирования скважин;

- для тампонирования тоннелей, горных выработок;

- для тампонирования грунтов, траншей и стенок каналов при гидротехническом строительстве;

- для тампонирования с целью создания гидравлических завес для действующих горных предприятий

- и т. п.

9. Вид базового тампонажного материала:

- портландцементные;

- глиноземистые и гипсоглинистые;

- гипсовые;

- на основе магнезиальных цементов;

- на основе металлургических шлаков;

- на основе водорастворимых силикатов;

- на основе органических вяжущих;

- на основе органно-минеральных вяжущих;

- и т. п.

 

Вещества, обеспечивающие затвердевание тампонажных смесей называются базовыми тампонажными материалами. В случае присутствия в составе базового тампонажного материала различных по назначению добавок, они называются модифицированными тампонажными материалами.

 

10. 2 Минеральные вяжущие вещества.

Большинство из известных минеральных вяжущих веществ может быть использовано в качестве базовых тампонажных ма­териалов. К важнейшим из них относятся портландцемент; глиноземистый и гипсоглиноземистый цементы; гип­совые вяжущие вещества и др.

Согласно ГОСТ 25597—83 «Цементы тампонажные. Классификация», тампонажные цементы подразделяются по следующим основным призна­кам:

а) по вещественному составу:

· портландцемент (без добавок);

· портландцементы с минеральными добавками не более 20%;

· портландцементы с минеральными добавками от 20 до 80 %;

· глиноземистые цементы;

· бесклинкерные цементы.

   б) по температуре применения:

· для низких температур (< 15°С);

· для нормальных температур (15—50 °С);

· для умеренных температур (50—100 °С);

· для повышенных температур (100—150°С);

· для высоких температур (150—250 °С);

· для сверхвысоких температур (> 250 °С).

· для циклически меняющихся температур.

в) по стойкости к агрессивному воздействию:

· стойкие к сульфатным средам;

· стойкие к кислым (углекислая, сероводородная) средам;

· стойкие к магнезиальным средам;

· стойкие к полиминеральным средам.

г) по величине собственных объемных деформаций при твер­дении:

· без особых требований;

· безусадочные (величина линейной деформации после 3 сут твердения до 0, 1 %);

· расширяющиеся (величина линейной деформации после 3 сут твердения более 0, 1 %).

Портландцемент представляет собой порошкообразный вяжущий материал, в состав которого входят высокоосновные силикаты кальция, оксиды глинозема, железа и другие примеси. Содержание основных оксидов в портландцементе колеблется в следующих пределах: 60-66% оксида кальция, 18-25% кремнезема, 4-8% глинозема, 0, 5-5% оксида железа, 0, 1-5% оксида магния. Свойства порталндцемента могут меняться в зависимости от состава клинкера. Портландцемент имеет плотность 3, 1-3, 15 г/см³, насыпную массу – 900-1100 кг/м³ и удельную поверхность – 250-400 м²/кг. Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просевании сквозь сито № 008 (размер основной ячейки в свету 0, 08 мм) по ГОСТ 3584-73 происходило не менее 85% от массы пробы.

Промышленностью выпускаются следующие разновидности портландцемента, используемые в бурении:

- портландцемент   общестроительного   назначения    марок 400, 500, 550 и 600;

- высокопрочный портландцемент марок 600, 700 и 800, характеризующийся повышенным содержанием алита, более тонким измельчением и небольшим (до 5%) содержанием активных минеральных добавок;

- быстротвердеющий портландцемент, характеризующийся быстрым нарастанием прочности в начальные сроки твердения (до 7 сут); выпускаются цементы марок 400 500 и 700;

- сульфатостойкий портландцемент, отличающийся строго нормированным составом клинкера (ограничивается содержанием алита и трехкальциевого алюмината); обладающий повышенной коррозионной стойкостью и сульфатостойкостью;

- дорожный портландцемент с высоким содержанием алита и ограниченным расчетным содержанием трехкальциевого алюмината (до 10%); из добавок он содержит обычно доменный шлак;

- пластифицированный портландцемент, содержащий пластифицирующую добавку, в качестве которой используют поверхностно-активные вещества (понизители вязкости) в количестве 0, 1-0, 4%; эти цементы образуют весьма подвижные суспензии, обладающие замедленным твердением;

- гидрофобный портландцемент с добавками, уменьшающими гидратацию цементных зерен в процессе длительного хранения; в качестве гидрофобизирующих добавок используются олеиновая кислота, асидол, мылонафт в количестве 0, 1-0, 3%;

- песчанистый портландцемент, получаемый путем совместного помола кварцевого песка (25-40%) с портландцементным клинкером и гипсом и характеризующийся термостойкостью в гидротермальных условиях, однако обладающий плохой седиментационной устойчивостью и замедленным твердением;

- шлакопортландцемент, содержащий, кроме клинкера и гипса, доменный гранулированный шлак в количестве 30-60% и отличающийся повышенной коррозионной стойкостью к солям и сульфатам, замедленным схватыванием и твердением при незначительных температурах; при высоких температурах интенсивность структурообразования значительно возрастает;

- пуццолановый портландцемент с добавками осадочного (20-30%) или вулканического (25-40%) происхождения (опоки, трепелы, диатомиты, глиежи, т. е. глины естественные жженые, пемзы, вулканические шлаки, вулканические пеплы, туфы, порфироиды); он обладает пониженной интенсивностью твердения при низких температурах и ускоренным твердением при высоких.

Сведения о наиболее часто используемых в бурении цементах и условиях их применения приведены в табл. 10. 1.

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: