 |
7. Свойства тампонажных растовров и цементного камня.
|
|
|
|
7. Свойства тампонажных растовров и цементного камня.
Свойства тампонажного раствора подбирают в соответствии с конкретными геологическими условиями и в первую очередь оценивают по показателям загустевания или сроков схватывания в зависимости от температуры и давления.
Многие свойства тампонажных растворов (подвижность, плотность, седиментационная устойчивость и др. ) определяются их водосодержанием, которое, в свою очередь, существенно зависит от удельной поверхности порошка цемента.
1. Растекаемость, см – определяет текучесть (подвижность) цементного раствора.
2. Плотность, г/см3 – отношение массы цементного раствора к его объему.
3. Фильтрация или водоотдача, см3 за 30мин – величина, определяемая объемом жидкости затворения, отфильтрованной за 30 минут при пропускании цементного раствора через бумажный фильтр ограниченной площади под давлением 1 атм.
4. Седиментационная устойчивость цементного раствора – определяется водоотделением, т. е. максимальным количеством воды, способным выделиться из цементного раствора в результате процесса седиментации.
5. Время загустевания (час - мин, начало-конец) – время потери текучести.
6. Сроки схватывания (час - мин, начало-конец) – определят время перехода цементного раствора в твердое состояние цементного камня.
8. Принципы выбора тампонажного материала, нормирования и регулирования свойств т. р. и камня
Усложнение геолого-технических условий сооружения скважин, а также совершенствование техники и технологии их бурения и крепления повышают уровень требований к тампонажным материалам и приготавляе-мым из них растворов. Это вызывает необходимость целенаправленного изменения свойств цементных растворов и образующегося камня путем обработки их химическими реагентами.
|
|
|
К показателям тампонажных систем, количественное изменение которых часто вызывается необходимостью технологии или особенностями условий скважины, относятся время загустевания или сроки схватывания, реологические свойства, седиментационная устойчивость для тампонажных растворов и механическая прочность, проницаемость, коррозионная устойчивость для тампонажного камня.
При количественном изменении одного показателя тампонажного раствора изменяется другой (или другие) параметр, и в некоторых случаях в нежелательном направлении. Как правило, реагенты и материалы, вводимые в тампонажные системы, оказывают комплексное воздействие и изменяют одновременно несколько параметров.
Некоторые реагенты при одних условиях изменяют свойства тампонажных систем в одном направлении, а при других – в противоположном. Кроме того, один и тот же реагент при различных дозировках может вызывать противоположные воздействия.
Применение тампонажных цементов в различных условиях связано с использованием следующих реагентов:
ускорителей схватывания и твердения тампонажных растворов – хлоридов кальция, натрия, калия и алюминия, сульфатов натрия и калия, углекислых калия и натрия, едкого натра, кремнекислых натрия и калия (жидкого стекла), нитратов натрия и кальция, нитрит-нитрита кальция, нитрит-нитрит-хлорида кальция с мочевиной, мочевины, нитрит-нитрит-сульфата натрия, сульфаниловой кислоты, триэтаноламина, мелассы;
пластификаторов (разжижителей) – этилсиликоната натрия, метилсиликоната натрия, , мылонафта, сульфированного нитролигнина, нитролигнина, окзила, синтана-5 и синтана, гексаметафос-фата и нитрофосфата, хромпика;
замедлителей схватывания и твердения - винной кислоты и ее солей, борной кислоты, хромпика, гипана, окзила, сульфированного нитролигнина, карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), малеинового ангидрида, гексаметафосфата и нитрофосфата;
|
|
|
понизителей фильтрации – гипана, кар-боксиметилцеллюлозы (КМЦ), полиоксиэтилена, бентонитовой глины, сульфированного нитролигнина, поливинилового спирта (ПВС), метаса, по-лиакриламида, К-4, метилцеллюлозы, оксиэтилцеллюлозы, декстрина, модифицированного крахмала;
пеногасителей – НЧК, окисленного петралатума, соапстока, кальциевого мылонафта, флотомасла, полиметилсилоксана, скрубберно-го конденсата, стеарокса-6, полиамида, стеарата алюминия, масла, карболениума.
Ускорители схватывания и твердения. Для сокращения времени ожидания затвердения цемента (ОЗЦ) в тампонажные растворы вводят ускорители процессов схватывания и твердения. При выборе реагента необходимо учитывать, что, как правило, Na2SO4, K2SO4, Ca(NO3)2, эффективны для растворов, приготовленных на основе низко- и среднеалю-минатных цементов, а реагенты, содержащие хлор-ионы, – на основе и высокоалюминатных.
9. Основные факторы, влияющие на качество разобщения пластов
Как показывает опыт крепления скважин у нас в стране и за рубежом, повысить качество разобщения пластов можно, применяя комплекс мероприятий технического характера и усовершенствуя технологию цементирования, а не изыскивая «универсальные» способы цементирования.
В настоящее время изучено значительное число факторов, определяющих качество цементирования скважин. К основным из них относятся те, которые обеспечивают контактирование тампонажного раствора с породами и обсадной колонной при наиболее полном вытеснении бурового раствора тампонажным с заданными свойствами и наименьших затратах средств и времени:
1) сроки схватывания и время загустевания тампонажного раствора, его реологическая характеристика, седиментационная устойчивость, водоотдача и другие свойства;
2) совместимость и взаимосвязь свойств буровых и тампонажных растворов;
3) режим движения буровых и тампонажных растворов в заколонном пространстве;
4) объем закачиваемого тампонажного раствора, время его контакта со стенкой скважины;
5) качество и количество буферной жидкости;
|
|
|
6) режим расхаживания колонны в процессе цементирования;
7) применение скребков;
8) центрирование колонны;
9) использование элементов автоматизации, приспособлений и устройств для повышения качества цементирования.
10. Технологические свойства ТР и их измерения .
Из технологических свойств т. р. практические имеют: плотность, подвижность, водоудерживающая способность, сроки схватывания(твердении), практическая прочность, седиментационная устойчивость и водотвердые отношения.
Свойства тампонажных растворов зависят от состава исходных компонентов, их соотношений, режима перемешивания и температуры. Для правильного выбора состава тампонажных смсей применяют ряд параметров для оценки их свойств.
-Растекаемость ТР – величина неустойчивая в зависимотси от времени приготовления т. смеси: при определении растекаемости смесь находится в состоянии покоя, а тампонирование скважины производится движущейся смесью.
-Плотность – регулирует гидростатическое давление в скважине и определяется ареометрами АБР1 или пикнометрами.
Принцип действия АБР-1 приготавливается свежий т. р, раствором заполняется нижняя часть прибора(стаканчик и заполняется цилиндрическая емкость, чтобы измерить глубину погружения)
Плотность Т. Смесей определяется с помощью лаб весов и пикнометра объемом 100 см3
Вначале определяют массу чистого, сухого пикнометра с погрешностью до 1г. По окончанию перемешивания цементного теста заполняют им пикнометр и закрывают его крышкой, при этом цементное тесто должно заполнить канал крышки пикнометра. Избыток теста, выступивший из отверстия в крышке, удаляют влажной тканью.
Определяют массу пикнометра заполненного цементным тестом, с погрешностью до 1 г. Плотность цементного раствора - Ро ц. р (г/см3) вычисляют по формуле: Ро ц. р = (m2-m1)/v
m 2 – масса наполненного пикнометра
m 1 – масса сухого пикнометра
v – объем пикнометра см3 (100 см3)
Подвижность– определяет величину гидравлических сопротивлений к тампонажной смеси пр транспортировании в зону тампонирования насосами и степень поведения ее вканалах ухода пром. р-ра. На практике подвижность определяется прибором КР-1. Прибор состоит из конуса и стола со съемным стеклом, конус имеет объем 120 см3 и массу 300 г.
|
|
|
Водоудерживающая способность т. р-ра – характеризует устойчивость т. р-ра дисперсной системы и одновременно способность к образованию тампонов в трещинах и порах г. п.
Седиментационная устойчивость – определяет способность раствора со временем расслаиваться на жидкую и твердую фазу. характеризуется коэффициентом водоотделения и измеряется в %.
Данный параметр определяют с помощью цилиндра V – 250 см3. Цементный раствор заливают в мерный цилиндр до отметки 250 см3 и оставляют в покое на 3 ч. При температуре 20 С. Через 3 ч определяют объем отделившийся воды, находящейся в верхней части цилиндра.
Коэффициент водоотделения %:
Кв =( V1-V2/v1 )*100
Где V1 и V2 – первоначальный объем и объем осевшего в нижнюю часть цилиндра цементного раствора. См3
Кв < или = 2. 5%
Сроки схватывания(твердение) – характеризует прочность структуры тамп. раствора при пластично вязком разрушении и измеряется на приборе ВИКА. Определяется на приборе ВИКА типа ИВ-2. Прибор состоит из стола станины, обоймы и металлического стержня. Масса стержня равна 300 г. На нижнюю часть стержня крепится игла, диаметр иглы 1, 1 мм и длина 50 мм. Перед измерением проверяется плавность перемещения стержня погрешность и прямолинейность иглы. Подставка и кольцо во избежания к ним прилипания ц. р-ра смазывается маслом. Кольцо устанавливается на стол, игла прибора доводится до соприкосновения с поверхностью т. р-ра и закрепляется в этой положении стопором. 1-ый замер производится не позднее чем 1, 5 часа путем освобождения стопора и замера величины погружения иглы в раствор.
|
|
|
