 |
Лабораторна робота № 6. Регулювання властивостей тампонажних розчинів за допомогою хімічних реагентів. Таблиця 6. 1 - прискорювачі схоплення
|
|
|
|
Лабораторна робота № 6
РЕГУЛЮВАННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ТАМПОНАЖНИХ РОЗЧИНІВ ЗА ДОПОМОГОЮ ХІМІЧНИХ РЕАГЕНТІВ
Мета роботи: вивчити вплив різних хімреагентів на властивості тампонажних розчинів.
Для цементування свердловин цементний розчин повинен мати певні властивості, які не завжди можуть бути забезпечені тільки вибором складу тампонажного матеріалу та регулюванням водоцементного відношення. Тому у вітчизняній та зарубіжній практиці застосовують значну кількість хімічних реагентів (органічного та неорганічного походження) для зміни в потрібному напрямку властивостей тампонажних систем (термінів схоплення, рухомості, водовідділення, реологічних властивостей, седиментаційної стійкості).
Регулювання властивостей тампонажних розчинів грунтується на використанні реагентів п’яти основних класів:
- прискорювачі схоплення і твердіння;
- сповільнювачі схоплення і твердіння;
- пластифікатори;
- понижувачі водовідділення;
- піногасники.
Прискорювачами схоплення називають реагенти, які прискорюють процеси структуроутворення тампонажних розчинів. До них належать хлориди кальцію, натрію, калію, алюмінію, сульфати натрію і калію, нітрати натрію і кальцію, кальцинована сода, каустична сода, сечовина та інші.
Прискорювачі схоплення тампонажних розчинів використовують для:
- скорочення часу ОЗЦ при цементуванні кондукторів і проміжних колон;
- цементування обсадних колон в зонах багаторічних мерзлих порід;
- використання лежалих цементів;
- тампонажних розчинів з водоцементним відношенням більшим 0, 6;
- отримання тампонажного каменя підвищеної міцності при встановленні цементних мостів;
|
|
|
- використання тампонажних розчинів з диференційними термінами тужавіння.
Вважається, що механізм дії прискорення реагентів-електролітів полягає в їх коагуляційній дії. Неорганічні електроліти утворюють на поверхні цементних частинок іонні оболонки, товщина і заряд яких визначаються концентрацією іонів в рідині затворення та їх валентністю. Із збільшенням валентності і кількості реагенту зростає потенціал між дифузійними і адсорбційними оболонками, що призводить до змикання і коагуляції цементних частинок. Крім цього, прискорення схоплення відбувається також за рахунок впливу прискорювачів на інтенсифікацію процесів розчинення мінералів клінкера і перенасичення новоутворень, з яких формуються нові центри кристалізації.
Найбільш ефективними прискорювачами схоплення є Na2CO3, CaCl2, AlCl3, NaOH і Na2CO3.
Найчастіше в практиці цементування свердловин для прискорення процесів структуроутворення використовують хлористий кальцій. Причому його вплив на терміни схоплення із збільшенням температури послаблюються, а з пониженням температури підсилюються.
У таблиці 6. 1 подані рекомендовані дози основних прискорювачів схоплення для різних температурних умов використання.
Реагенти, які сповільнюють процеси структуроутворення тампонажних розчинів називають сповільнювачами схоплення. Їх додають в тампонажний розчин для створення нормальних умов при цементуванні глибоких свердловин з високими вибійними температурами і тисками, щоб схоплення розчину розпочалося тільки після того, як він буде протиснутий в затрубний простір.
Дія реагентів-сповільнювачів схоплення визначається їх поверхневою активністю, тобто здатністю молекул або іонів цих реагентів концентруватись (адсорбуватись) під дією міжмолекулярних сил на поверхні розділу фаз. Утворені поверхневі сполуки блокують активні центри гідратації мінералів клінкеру і сповільнюють процеси схоплення і твердіння.
|
|
|
Таблиця 6. 1 - Прискорювачі схоплення
| Назва реагенту | Температурні умови використання, °С | Рекомендована доза в % від маси цементу | Побічна дія |
| Хлорид кальцію (CaCl2) | 0; > 0 -10 Q 0 -10 Q 25* | _2 2 Q 5 _15 | Розріджує розчин |
| Хлорид натрію (NaCl) | > 0 -10 Q 0 -10 Q -20* | _2 5 Q15 _20 | Розріджує розчин і збільшує зчеплення з колоною |
| Вуглекислий калій (K2CO3) | > 0 -10 Q 0 -10 Q -25* | 0, 5 Q 2 2 Q 5 _20 | Підвищує морозостійкість тампонажного каменя |
| Кальцинована сода (Na2CO3) | > 0 | 1 Q 5 | При дозах 0, 5Q1, 0% сповільнює терміни схоплення |
| Каустична сода (NaOH), їдкий калій (KOH) | > 0 | 0, 3 Q 0, 8 | Збільшує морозостійкість тампонажного каменя |
| Хлористий калій (KCl) | > 0 | 3 Q 4 | Збільшує міцність тампонажного каменя |
| Силікат натрію | > 0 | 1 Q 15 | Зменшує міцність тампонажного каменя |
| Сечовина | > 0 -8 Q 3 | 0, 1 Q 1, 0 < 15 | Зменшує міцність тампонажного каменя |
Примітка. * Температура повітря на поверхні землі.
Рекомендовані дози основних реагентів-сповільнювачів схоплення подано в таблиці 6. 2.
Таблиця 6. 2 - Сповільнювачі схоплення
| Назва реагенту | Температурні умови використання, °С | Рекомендована доза в % від маси цементу | Побічна дія |
| Сульфіт-спиртова барда (ССБ) | < 50 > 50 | 0, 1 Q 0, 2 0, 2 Q 0, 6 | Пластифікує розчин, викликає піноутворення |
| Конденсована сульфіт-спиртова барда (КССБ) | < 200 | 0, 1 Q 7, 0 | Пластифікує розчин, знижує водовідділення |
| Окзил | < 200 | 0, 1 Q 3, 0 | Пластифікує розчин, знижує водовідділення |
| Хромпік | 75 Q 250 | 0, 1 Q 0, 5 | Використовується разом з іншими реагентами (КМЦ, ССБ) |
| Карбоксиметил - целюлоза (КМЦ) | < 130 | 0, 2 Q 2, 0 | Знижує водовідділення |
| Гіпан | < 160 | 0, 1 Q 1, 0 | Знижує водовідділення |
| Синтетична винна кислота | < 200 | 0, 05 Q 0, 5 | Знижує водовідділення |
| Нітрометил-фосфонова кислота (НФК) | 75 Q 100 | 0, 025 Q 0, 055 | Пластифікує розчин |
Пластифікатори використовують для підвищення рухомості (текучості) тампонажних розчинів. Рекомендовані дози основних реагентів-пластифікаторів подані в таблиці 6. 3.
|
|
|
|
|
|
