Буровые и тампонажные растворы

Жидкая основа ТР – вода, реже – углеводородная жидкость.

В зависимости  от температуры испытания применяют:

- цемент для  «холодных» скважин с температурой  испытания 22^оС;

- цемент для  «горячих» скважин с температурой  испытания – 75^оС.

По плотности ТР делят на:

- легкие –  до 1,3 г/см³

- облегченные  – 1,3 – 1,75 г/см³;

- нормальные  – 1,75 -1,95 г/см³;

- утяжеленные  – 1,95 -2,20 г/см³;

- тяжелые –  больше 20,20 г/см³.

По срокам схватывания  делят на:

- быстро схватывающиеся  – до 40 мин;

- ускоренно схватывающиеся – 40 мин- 1час 20 мин;

- нормально схватывающиеся - 1час 20мин – 2 час;

- медленно схватывающиеся  – больше 2 час.

Основные  технологические  параметры ТР  

Цементным тестом называется смесь цемента с водой. Цемент перед испытанием просеивается через сито 80 мкм.

Водо-цементное  отношение – В/Ц – отношение объема воды к весу цемента.

Тесто готовится  вручную в сферической чаше в  течение 3 минут или на специальных  мешалках 5 минут.

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.

Требования  к тампонажному камню

1.      Достаточная механическая прочность.

2.      Непроницаемость для бурового раствора, пластовых вод и газа.

3.      Стойкость к коррозионному воздействию пластовых вод.

4.      Температурная стойкость.

5.      Сохранение объема при твердении и упрочнении.

6.      Минимальная экзотермия.

Уровень требований к параметрам зависит от цели тампонирования.

Измеряемые характеристики тампонажного камня:

- прочность на  изгиб и сжатие;

- проницаемость;

- коррозионные  свойства;

- объемные изменения при твердении.

Материалы для приготовления  тампонажных растворов

·        на неорганической основе : вяжущие- цементы, гипс, известь;

·        на органической основе: синтетические смолы, битумы, латексы;

·        жидкости затворения: пресная вода, минерализованная вода, углеводородные жидкости;

·        добавки, регулирующие плотность растворов, придания им закупоривающих свойств (наполнители), снижения стоимости;

·        материалы для регулирования сроков схватывания и реологических характеристик (реагенты).

Утяжелители для тампонажных  растворов 

Предупреждение  осложнений при цементировании достигается  регулированием противодавления на пласты, что может быть обеспечено применением тампонажных растворов  с увеличенной плотностью. Для  этого необходимо повышать плотность дисперсионной среды или твердой фазы. Распространен второй способ, при котором утяжеление достигается:

·        введением утяжелителей;

·        совместным помолом клинкера и утяжеляющих добавок;

·        увеличением окиси железа в портландцементе.

Реагенты  для регулирования  свойств тампонажных  растворов

Ускорители  сроков схватывания: это в основном электролиты и такие вяжущие, как гипс и глиноземистый цемент. Самый распространенный – хлористый кальций. Хлористый калий, силикат натрия, хлорид натрия, кальцинированная сода и др.

Замедлители сроков схватывания: используют в растворах для цементирования глубоких и высокотемпературных скважин. Применяют электролиты и органические вещества. Большинство замедлителей - это гидрофобизирующие поверхностно-активные вещества. Лигносульфонаты различных типов: ССБ, КССБ, окзил, ФХЛС и др.; борная кислота, виннокаменная кислота и т.д.

Пластификаторы – применяют для повышения текучести растворов. ССБ, ГКЖ, ПЛС, С-4 и др.

Понизители  фильтрации (водоотдачи) – являются стабилизаторами дисперсных систем и поэтому снижают фильтрацию. Бентонитовая глина, ПАА, декстрин, КМЦ, ПВТ-ТР и др.

Пеногасители – НЧК, АКС-20ПГ и др.

Литература

1.Жуховицкий  С.Ю. Промывочные жидкости в  бурении - М. : Недра, 1976.

2.Городнов В.Д.  Буровые растворы. - М. : Недра, 1985.

3.Булатов А.И., Данюшевский В.С. Тампонажные  материалы. – М.: Недра, 1987.

4.Башлык С.М.  и др. Лабораторный практикум  по основам гидравлики и промывочным  жидкостям. - М. : Недра, 1982.