Тампонаж

Предложен портландцемент с  воздухововлекающими добавками, из которого получается менее хрупкий  затвердевший раствор. Воздухоудерживающий цемент обладает также повышенной текучестью и лучше слепляется с породой. Во время схватывания цементного раствора из-за повышения его температуры происходит расширение и увеличение объема вовлеченного воздуха, что приводит к вдавливанию раствора в поры породы. Разработан также состав цементов для цементирования нефтяных скважин в солевых отложениях.

Кроме указанных специальных  видов цемента, на одном из нефтяных месторождений применялась добавка  до 15% глиноземистого либо гипсоглино-земистого цемента к тампонажному портландцементу. Цементный раствор быстро схватывался. Его использование позволило прекратить катастрофический уход глинистого раствора и надежно изолировать нефтеносные пласты от водоносных горизонтов.

По ГОСТ регламентированы свойства указанных основных видов  цемента для холодных и горячих  скважин и на их основе следующих  разновидностей цементов, содержащих стандартизованные добавки:

1. Утяжеленный, состоящий не более чем из 70% любого материала со средней плотностью не менее 3,5-10 кг/м3.

2. Песчанистый, содержащий не менее 20 и не более 50% кварцевого песка.

3. Солестойкий, включающий гранулированного, доменного или электротермофосфорного шлака не менее 35 и не более 50% либо активных минеральных добавок не более 20% или кварцевого песка не менее 20 и не более 35%. Этот цемент должен содержать кроме минеральных добавок жидкое стекло не менее 1,0 и не более 2,5% в пересчете на сухое вещество.

4. Низкогигроскопичный с содержанием 0,025—0,05% триэтаноламина при соответствующем для там-понажного портландцемента количестве минеральных добавок.

Для цемента соответствующей  разновидности установлены определенные сроки начала и конца схватывания; показатели предела прочности при  изгибе 1,0— 2,7 МП а через 5 сут для цементов, предназначенных для «холодных» скважин, и 1,5—4,0 МПа — для цементов для «горячих» скважин через 1—2 сут.

В США выпускается семь классов (по их классификации) обычных  и сульфатостойких тампонажных цементов. Значительное взимание уделяется также применению для этих целей обычных портландцементов с различными добавками, такими, как замедлители и ускорители схватывания и твердения, облегчители и утяжелители для регулирования плотности, органические добавки — латекс, пластические массы, смолы и др. Изготовляют нефтецементные растворы, затвердевающие при взаимодействии с водой в скважине и обладающие высокой газо- и водонепроницаемостью, цементы, затворяемые на водонефтяных эмульсиях и др.

Цементные растворы, содержащие жидкий латекс и поверхностно-активное вещество, отличаются высокими вяжущими свойствами при сцеплении с поверхностями, покрытыми нефтяным слоем. В затвердевшем состоянии они менее хрупки, чем  обычные и обладают высокими упругопластическими  свойствами, что крайне важно для  предупреждения образования трещин при перфорации, и дают меньшую  усадку.

В качестве замедлителей схватывания  рекомендованы добавки декстрина, крахмала, ржаной муки, а также казеина. Применяется и небольшая добавка, состоящая из смеси борной кислоты, буры и гуммиарабика. Предложены также добавки винной кислоты, сахара, гексаметафосфата натрия, растворенных в едком натрии, гуминовои, галловой, лигниновои и других органических кислот. Считается целесообразным использование в качестве замедлителя натриевой соли карбоксиметиловой целлюлозы.

Для уменьшения водоотделения применяют, главным образом, добавки бентонитовой глины, а для уменьшения плотности цементного раствора — комбинированную добавку, состоящую из бентонита и перлита. Большое внимание уделяется пуццолановым тампонажным цементам, обладающим высокой солестойкостью, крайне необходимыми для качественной перфорации пластическими свойствами и высокой плотностью цементного камня. Применение повышенной добавки бентонитовых глин в цементы в количестве до 25% значительно улучшает специальные свойства цементных растворов.