Утяжеленные тампонажные цементно- и шлакобаритовые растворы

Утяжеленные тампонажные цементно- и шлакобаритовые растворы

В некоторых случаях в качестве утяжеляющей добавки к цементам используют немо­лотый магнетитовый песок. При отсутствии специального утяжеленного цемента заводского производства для утяжеления тампонажных растворов лучше использовать технический барит, чем немолотый магнетитовый песок. Смеси с баритом предназна­чаются для цементирования нефтяных и газовых скважин с аномально высокими градиентами давлений до 0, 021 МПа/м при 20—200 °С. Для цементирования скважин с забойными температурами 20—100 °С рекомендуются смеси «цемент: барит» с массовым соотношением от 2: 1 до 1: 1, а для скважин с температурой 100—200 °С «шлак: барит» с таким же соот­ношением. Смеси состава 2: 1 используются для получения тампонажного раствора плотностью 2000—2100 кг/м³, а со­става 1: 1 —плотностью 2100—2180 кг/м³.

Смеси «цемент-барит» (2: 1 и 1: 1) имеют достаточную прочность камня при температуре 75 и 100 °С. Срок схватывания цементно-баритовых растворов регулируется добавками ССБ и хромпика или другими замедлителями.

Для цементирования высокотемпературных скважин с аномально высокими пластовыми давлениями в качестве вяжущих веществ можно использовать шлаки цветной металлургии, в частности, отходы выплавки свинца и меди. Последние и обеспечивают высокую плотность шлака (3800—3900 кг/м³).

Для применения шлакового раствора при температуре ниже 200 °С необходимо ускорить его твердение. Эффективными ускорителями могут быть кальцинированная сода, гранулирован­ный доменный шлак, портландцемент. Шлаковые растворы с указанными добавками можно использовать при температу­рах от 80 до 180—200 °С. Прочность шлакового камня на сжа­тие через 48 ч твердения достигает 20 МПа. Повысить ее при температуре 120—200 °С можно добавкой молотого кварцевого песка.

           Для модификации тампонажных материалов с целью доведения свойств базовых тампонажных цементов и приготовляемых из них растворов до соответствия с условиями их применения в скважине.

Цементно-кремнеземистые смеси являются термостойким тампонажным цементом он получен на основе до­бавок тонкоизмельченного (до полного прохождения через сито 0, 074 мм) кварцевого песка к обычному тампонажному цементу. Реко­мендуется смешивать измельченный кварцевый песок с цемен­том в соотношении от 1: 3 до 1: 1. Измельченный кварцевый песок—добавка, которая сочетается с большинством цементов и почти не влияет на другие свойства цементного рас­твора. Для сохранения седиментационной устойчивости при не­изменном водосодержании и быстрого химического взаимодей­ствия кварца с продуктами гидратации цемента необходима высокая степень дисперсности песка.

Шлако - песчаные цементы необходимы при больших температурах, когда скорость гидрата­ции портландцемента излишне высока, это требует применения замедлителей. Поиски низко активных вяжущих веществ прежде всего имели своей целью получение медленносхватывающихся тампонажных цементов. Из числа низко активных вяжу­щих веществ для цементирования скважин в России наиболее широко используются доменные шлаки, в США - известково-пуццолановые вяжущие.

Отрицательной особенностью растворов на шлаковой основе является их быстрое загустевание в присутствии небольших примесей портландцемента. Другим недостатком можно считать широкие пределы колебания состава шла­ков и свойств цемента в различных партиях.

Расширяющиеся тампонажные цементы

Известны два способа придания цементному камню свойства расширения. По первому способу в состав цементного раствора можно ввести вещества, образующие при химической реакции между собой или с веществами цементного раствора газообразные продукты. Увеличение количества газа (а также повышение температуры) вызывает расширение пузырьков газа и возникновение собственных напряжений. Этот способ широко используется для цементов, твердеющих на по­верхности, однако при применении тампонажных растворов на большой глубине расширению пузырьков газа, как правило, препятствует гидростатическое давление. Исключение составляют некоторые случаи цементирования зон поглощений, где такое расширение возможно.

По второму способу вводят вещества (расширяющие добавки), которые при химической реакции между собой или с другими веществами цементного раствора образуют кристаллические продукты. Рост кристаллов этих веществ в порах цементного камня является причиной появления собственных напряжений, вызываемых кристаллизационным давлением. На ранней стадии твердения цементный камень имеет открытую пористость, поэтому гидростатическое давление не препятствует деформации среды и существенно не влияет на расширение. Собственные напряжения в этом случае компенсируются кинетикой развития и кристаллизационным давлением и определяются выбором расширяющей добавки применительно к свойствам цемента и условиям твердения.

На практике применяются различные виды расши­ряющихся цементов, главным образом, на сульфоалюминатной основе. Известны водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) и напрягающий цемент (НЦ). ВРЦ изготовляется путем смешения или совместного помола глиноземистого цемента (68-71%), полуводного гипса (20-22%) и высокоосновного гидроалюмината кальция 4СаО× А1₂0_з× 13Н₂О (10-11%). Высокоосновный гидроалюминат находится в продукте, получаемом из смеси глиноземистого цемента с гидратной известью. НЦ же изготовляют путем тонкого совместного помола портландцементного клинкера, глиноземистого шлама (или глиноземистого цемента) и гипсового камня, обычно в со­отношении 70: 15: 15.

Известен расширяющийся цемент на основе портландцемента. Его состав 60-65% портландцемента, 5-7% глиноземистого цемента, 7-10% двухводного гипса, 20-25% гидравлической добавки. Расширение образцов при твердении в воде в течение суток составляет 0, 15%, а через 28суток до 0, 3-1%. Начало схватывания без специальной корректировки наступает через 30 мин.

Тампонажный цемент с добавками магнезита и доломита представляет собой смесь тампонажного портландцемента с магнезитом (МgСОз) или доломитом (СаСОз •МgСОз), обожженными при температуре 700-900°С. Добавки к цементам обожженных магнезита и доломита соответственно 5-10 и 10-20% обеспечивают расширение цементного камня в течение 48ч до 0, 5% за счет гидратации оксидов МgО и смеси МgO+СаО в цементном камне.

Расширяющиеся тампонажные цементы с большой степенью расширения получают введением добавок молотых негашеной извести и периклаза, обожженных при определенных температурах.

Для расширения в пределах 16-20% от момента затворения необходимо на 100 массовых долей портландцемента ввести 10-20 массовых долей молотой негашеной извести, количество которой зависит от сроков схватывания исходного портландцемента, ее активности и скорости гашения, а также от условий применения цемента.

При температурах выше 160°С расширяющей добавкой может служить оксид магния, обожженный при вы­соких температурах (1500 – 1600°С

Естественно, что в качестве вяжущей основы для высокотемпературных расширяющихся тампонажных цементов необходимо применять температуростойкие медленносхватывающиеся цементы: шлако-песчаный цемент, БКЦ или цемент на основе саморассыпающегося шлака от производства рафинированного флюсового феррохрома.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: