Основы нефтегазопромысловой геологии
Формы залегания осадочных горных пород. Анализ нефтяных и газовых месторождений. Давление и температура в недрах земной коры. Пластовая энергия и силы, действующие в газовых залежах. Изоляция посторонней воды цементным раствором на нефтяной основе.
Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
Вид | учебное пособие |
Язык | русский |
Дата добавления | 10.11.2020 |
Размер файла | 6,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Кроме основных цементов, выпускаемых промышленностью США, соответствующие фирмы совместно с научно-исследовательскими организациями производят и небольших количествах модифицированные или смешанные цементы, которые в основном применяются для цементирования глубоких высокотемпературных или высокоминерализованных скважин. Содержание добавок (бентонит, пуццолан, песок, диатомит, зола, шлак) обычно не превышает 15 -- 30%. При необходимости в цемент вводят замедлители сроков схватывания. Кроме портландцемента, используют глиноземистый, железистый, пуццолановый и другие цементы.
9.2 Тампонажный портландцемент
В строительной промышленности вяжущими существами называются порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют тесто, твердеющее со временем.
В нефтяной промышленности основным тампонирующим материалом является портландцемент.
Тампонажный портландцемент представляет собой разновидность силикатного цемента, получаемого при совместном помоле портландцементного клинкера, гипса и минеральных добавок (кварцевого песка, доменного гранулированного шлака, трепела и др.). Основная часть портландцемента -- клинкер, получаемый обжигом специальной смеси известняка и глины (мергеля) до спекания (температура обжига примерно 1450° С). Нанести (мел, известняк) при обжиге дает окись кальция (СаО),. глина образует кремнезем (SiO2), глинозем (Al2O3) и окись железа (Fe2O3). 75% клинкера составляют два минерала: трехкальциевый силикат (3СаО·SiO2) и двухкальциевый силикат (2СаО -·SiO2). Около 25% приходится на соединения, содержащие глглинозем: трехкальциевый алюминат (ЗСаО·Al2O3) и четырехкальциевый алюмоферрит (4CaO·Al2O3 ·Fe2O3).
Такие соединения, как сернистый ангидрид (S03) и магнезия (MgO), -- нежелательные примеси в цементе. Они вызывают изменение объема цементных образцов при твердении и образовании трещин. Поэтому в составе клинкера должно быть не более 3,5% SO3 и не более 5% MgO.
При помоле клинкера допускается ввод минеральных добавок. В цемент, предназначенный для «холодных» скважин, разрешается вводить не более 15% активных добавок от массы готового продукта и не более 10% инертных добавок и виде кварцевого песка или кристаллического известняка.
В цемент, предназначенный для «горячих» скважин, допускается ввод активных минеральных добавок только осадочного происхождения или гранулированного доменного шлака не более 15% или кварцевого песка не более 10%.
При цементировании нефтяных в газовых скважин применяют цементы, выпускаемые Новороссийским, Вольским, Карадагским и другими заводами.
В табл. 17 приводится химический состав цементов (в %), применяемых для цементирования нефтяных и газовых скважин.
Таблица 17
Химический состав цемента |
Завод-изготовитель |
|||
Карадакский |
Новороссийский |
Вельский |
||
Известь Кремнезем Глинозем и окись железа Магнезия Сернистый ангидрит Летучие вещества Нерастворимый остаток |
66.02 19.42 9.12 1.26 1.24 1.70 1.24 |
65.75 20.58 9.33 1.55 0.17 0.78 1.84 |
64.56 18.68 9.32 0.72 2.13 1.50 3.09 |
Примечание. Коэффициент насыщения КН-0.89 - 0.94.
В зависимости от процентного содержания окислов существенно изменяются свойства тампонажного раствора и камня.
Химические соединения окиси кальция СаО с кремнеземом (SiO2), глиноземом (AJ2O3) и окисью железа (Fo2O..,) определяют активные свойства тампонажного раствора.
Кремнезем способствует образованию силикатов кальция м алюминия, придает цементу гидравлические свойства, т. е. способность затвердевать и длительное время работать в водной среде. Кремнезем является носителем ранней прочности цемента. С увеличением его содержания попытается прочность цемента в возрасте до 28 сут. Увеличение SiО2 также приводит к некоторому замедлению сроков схватывания тампонажных растворов в комнатных условиях и повышает сульфатостойкость цементного камня.
Глинозем способствует ускорению сроков схватывания цементного раствора и понижает прочность камня.
Увеличение окиси железа в цементе приводит к замедлению процессов схватывания тампонажных растворов и снижает раннюю прочность цементного камня.
Свойства портландцементов могут в значительной мере изменяться в зависимости от изменений минерального состава клинкера.
Портландцементы классифицируют в зависимости от механической прочности и обозначают цифрами, соответствующими величине временного сопротивления на сжатие в результате испытаний через 28 сут. Соответственно этому цементы имеют следующие марки: 700; 600; 500, 400, 300, 250, 200. Для цементирования нефтяных и газовых скважин применяют цементы марок 700, 600, 500.
Химический состав этих цементов примерно одинаков. Отличаются они только температурой обжига, тонкостью помола и тщательным подбором сырья. Плотность сухого порошкообразного портландцемента колеблется от 3,05 до 3,2 г/см3.
По ГОСТ 1581--63 цементы, применяемые для разобщения нефтяных и газовых скважин', выпускают двух видов: 1) цементы для «холодных» скважин (ХЦ) с забойной температурой но больше 40° С; 2) цементы для «горячих» скважин (ГП) с забойной температурой до 80° С.
Согласно ГОСТ 1581-- 63, каждую вновь поступившую партию цемента анализируют. При анализе определяют водоцементное отношение нормальной консистенции раствора, плотность, сроки схватывания его и прочностные свойства цементного камня.
Определение свойств цементного раствора
При испытании тампонажного цемента для определения его физико-механических свойств необходимо точно соблюсти водоцементное отношение. Количество воды (или другой жидкости) для затворения берется в соответствии с заданным водоцементным отношением для данной партии цемента.
Растекаемость цементного раствора определяется с помощью прибора, называемого конусом АзНИИ. Прибор состоит из усеченного конуса объемом 120 см3 с верхним диаметром в свету 36 ± 0.5 мм, нижним 64 ± 0.5 мм и высотой 60 ± 0.5 мм. Масса конуса не менее 300 г. Конус изготавливают из нержавеющего материала, внутренняя поверхность отполирована.
При определенной растекаемости цементного раствора конус устанавливают на стекло, под которым помещают круг, расчерченный концентрическими окружностями, нанесенными через 5 мм. Диаметр наибольшей окружности равен 250 мм, наименьшей - 100 мм. С помощью регулировочных винтов круг со стеклом устанавливают строго горизонтально по уровню, а конус - в центре круга.
Заготовленный цемент и воду энергично перемешивают в течение 3 мин и затем полученных раствором наполняют конус до краев, после чего плавно поднимают его вертикально вверх.
Величину растекаемости определяют путем отсчета диаметра расплыва в двух противоположных направлениях, соответствующих наибольшему и наименьшему диаметрам расплыва, затем вычисляют среднее из этих двух значений. Растекаемость раствора выражается в сантиметрах.
Цементный раствор считается пригодным для цементирования скважин, если он обладает нормальной растекаемостью, т.е. расплывшийся круг имеет диаметр не менее 18 см, и не более 25 см. Пород проведением испытаний внутренняя поверхность конуса и поверхность стекла должны быть чистыми и сухими. Сроки схватывания, цементного раствора. Приготовленный раствор со временем теряет подвижность и превращается в камень. Поэтому каждая партии цементного раствора исследуется на сроки схватывания.
Сроки схватывания определяются с помощью иглы Вика (рис. 35). Этот способ основан на периодических измерениях глубины погружения в твердеющий цементный раствор иглы Вика. Когда раствор еще находится в жидком состоянии, игла полностью погружается в раствор. По мере того как раствор набирает прочность, погружение иглы замедляется, а по истечении некоторого времени полностью прекращается. Скорость схватывания по этому способу характеризуется так называемыми сроками схватывания - сроками начала и конца схватывания.
Началом схватывания считают время, прошедшее с момента приготовления раствора до момента, когда игла прибора не доходит до дна конического кольца с раствором на 1 - 2 мм, а концом схватывания время от начала приготовления цементного раствора до того момента, когда игла войдет в раствор всего лишь на 1мм.
Прибор Вика состоит из призматичекого металлического стержня 1, свободно перемещающегося в вертикальной обойме станины 2. Для закрепления стержня на желаемой высоте служит зажимной винт 6. В нижнюю часть стержня 1 ввинчивают стальную иглу 3 диаметром 1.1 мм и длиной 50 мм. Масса стержня с иглой должна быть равна 300 ± 2 г.
На станине укреплена шкала 5 с делениями от нуля до 40 мм. Коническое кольцо 4 для цементного раствора имеет размеры: внутренний - диаметр верхнего основания 65 ± 5 мм, нижнего -- 75 ± 5 мм, высота 40 ± 0,5 мм. Под кольцо подкладывают пластинку. Сверху на кольцо устанавливают надставку высотой 5 мм.
Порядок работ при определении сроков схватывания следующий. Приготавливают 300 см3 цементного раствора, который после 3-мии перемешивания заливают в кольцо прибора Вика. Стенки кольца и пластину, на которую его устанавливают, смазывают тонким слоем машинного масла, так как иначе схватившийся цементный раствор будет трудно удалить на кольца. горный порода месторождение нефтяной
Перед тем, как залить раствор в кольцо, следует проверить работу прибора: свободно ли опускается стержень, совпадает ли при соприкосновении иглы с данной пластинкой нулевое давление шкалы с чертой на стержне. Если черта не совпадает с делением, шкалу передвигают.
Сроки схватывания цементного раствора, предназначенного для «холодных» скважин, определяют на воздухе при температуре 22 ± 2 оС. После затворения поверхность теста, залитого в кольцо, выравнивают ножом и спустя 1 ч делают первое погружение иглы, а последующие погружения - не реже чем через каждые 15 мин.
Перед погружением иглу следует установить вровень с верхним уровнем раствора и закрепить стержень винтом. Опустив зажим, дают возможность игле свободно погружаться в раствор. После каждого погружения иглу следует вытирать, а кольцо поворачивать, чтобы игла погружалась каждый раз в новое место. Во время опыта следует оберегать кольцо с раствором от толчков и сотрясений от влияния тепла, а иглу - от искривления. Для этого, когда раствор еще жидкий и начало схватывания не наступило, иглу во избежание резкого удара о донную пластинку следует слегка придерживать рукой.
Для определения сроков схватывании цементного раствора, предназначенного дли «горячих» скважин, кольцо с раствором храпят в водном термостате с пресной водой, в котором поддерживается температура 75 ± 3 0С. Первое погружение иглы проводят через 1 ч с момента затворения, последующие - через каждые 5 мин до окончания испытания.
В табл. 18 приведены требования, которым должны отвечать цементные растворы при определении сроков схватывания.
Таблица 18
Вид цемента |
Начало схватывания после затворения, не ранее |
Конец схватывания после затворения, не позднее |
|
Для «холодных» скважин Для «горячих» скважин |
2 ч 1 ч 45 мин |
10 ч 4 ч 30 мин |
Прочность цементного камня принято характеризовать временным сопротивлением сжатию, растяжению или изгибу. Для этого цементный камень изготавливают в виде образцов, которые испытывают на прочность, т. е. определяют величину напряжения, соответствующую разрушению образца. ГОСТ 1581--03 предусматривает испытания образцов-призм на изгиб, величина которого точнее отражает истинные напряжении, возникающие при приложении нагрузки. Сжатие, как показали исследования, завышает показания, а растяжение - уменьшает их.
Для испытания па изгиб образцов, которые готовят и специальных формах, используют прибор Михаэлиса. В формах готовят цементные призмы размером 4 х 4 х 16 см. Для одного испытания готовят три призмы и после испытании результат рассчитывают по формуле
, (4.1)
где Р -- вес ведерка с дробью, кгс; l -- расстояние между опорами, см; b -- ширина образца, см; h -- высота образца, см; k -- коэффициент, определяемый соотношением плеч рыча гол прибора.
Для балочки размером 4 X 4 X 16 см при расстоянии между опорами 10 см и соотношении плеч рычагов 1 : 50 расчетная формула принимает вид
уиз = 11.7Р, кгс/см2. (4.2)
Предел прочности при изгибе камня вычисляют как среднее арифметическое значение из двух наибольших результатов испытания трех образцов.
Образцы, приготовленные из цемента для «холодных» скважин, первые сутки хранят в ванне при температуре 22 ± 2° С.. Через 24 ± 2 ч после затворения образцы освобождают от форм и продолжают хранить в панне до момента испытаний.
Образцы, приготовленные из цемента для «горячих» скважин, хранят в термостате при температуре 75 ± 3° С.
В табл. 19 приведены требования, которым должны отвечать образцы, хранившиеся в течение двух суток.
Таблица 19
Вид цемента |
Температура твердения, оС |
Предел прочности при изгибе, кгс/см2, не менее |
|
Для «холодных» скважин Для «горячих» скважин |
22 ± 2 75 ± 3 |
27 62 |
Равномерность изменения объема и цементного камня .
При твердении цементный камень должен изменяться в объеме равномерно. Неравномерное изменение объема может вызвать в нем Трещины и привести к разрушению.
Для проведения этих испытаний готовят лепешки из цементного теста нормальной, густоты, которые хранятся в течение 24 ± 2 ч в водяной бане. Далее цементные лепешки помещают в бачок с водой на решетку, воду доводят до кипения и кипятят 4 ч, после чего лепешки с водой охлаждают и осматривают после их извлечения из воды.
Цемент считают соответствующим требованию равномерности изменения объема, если на лицевой стороне испытываемых лепешек не обнаруживают радиальных, доходящих до краев, трещин или сетки мелких трещин, видимых невооруженным глазом или в лупу, а также каких-либо искривлений и увеличения объема лепешки.
Кроме того, цементный раствор должен характеризироваться замедленным началом схватывания. До схватывания его необходимо закачать в скважину и продавить в кольцевое пространство. В течение этого времени он должен оставаться текучим и сравнительно легко прокачиваться насосами.
Цементный раствор должен характеризоваться ускоренным концом схватывания, т.е. после закачки в затрубное пространство быстро утрачивать подвижность и загустевать, так как, поднявшись за колонной в скважине, он сразу же подвергаются вредным влияниям нефти, газа и минерализованных вод, поступающих из вскрытых пластин. Цементный раствор должен иметь высокую сопротивляемость к воздействию агрессивных пластовых вод, газов и нефти и низкую проницаемость для них.
Одним из важных требований, предъявляемых к цементам, является тонкость помола. Она влияет на темпы схватывания цементного раствора и на прочность камня. Чем мельче помол, тем скорее схватывается раствор, прочнее камень и ниже его проницаемость. Чем крупнее частицы цемента, тем быстрее изнашивается цементированное оборудование: поршни, клапанные коробки насосов и др. Поэтому для цементирования скважин применяют только такие цементы, которые на сите с размером ячейки в свету 0,08 мм дают остаток по массе не более 15%.
Правила приемки. Цемент с завода-изготовителя поступает к потребителю партиями. Размер партии устанавливает и количестве 200 т. Поставка цемента и количестве менее 200 т считается партией.
С каждой партией цемента поступает паспорт, в котором указан завод-изготовитель, номер паспорта и партии, дата отправки, название цемента, соответствие цемента требованиям ГОСТ, дата изготовления образцов и результаты их испытаний.
Потребитель обязан проверить, соответствует ли ГOCT поступивший материал. Для испытания цемента от каждой партии отбирают пробу массой не менее 10 кг. Если цемент поступил в мешках, то от каждых 400 меткой отбирают один мешок, из которого отвешивают 1 кг цемента. Если цемент поступил россыпью, то пробу отбирают в течение всей отгрузки равномерно во времени. Отобранные пройм тщательно перемешивают, квартуют и делят на две равные части. Одну из частей подвергают испытанию согласно ГОСТ, другую хранят в сухом месте в плотно закрытой таре в течение месяца на случай необходимости повторного испытания.
Тампонажный цемент должен быть забракован, если он не отвечает хотя бы одному из требований стандарта.
9.3 Специальные цементы
Многообразию условий цементирования скважин не может удовлетворить единственный тип цемента, например портландцемент, применение которого ограничено как температурными условиями, так и граничной величиной плотности приготавливаемого раствора.
С повышением температуры и давления сроки схватывания растворов на тампонажных портландцементов резко сокращаются. Если начало схватывания раствора, приготовленного из цемента для «горячих» скважин, при температуре 75° С. составляет 1 ч 45 мни, то уже при температуре 100--110о С и давлением 300-- 400 кгс/см2 сроки схватывания его сокращаются до 20--30 мин. В этих условиях применение портландцемента возможно только с добавлением химических реагентов -- замедлителей сроков схватывания.
Для качественного и долговечного разобщения пластов необходимо, чтобы цементный камень имел определенные проницаемость, прочность и устойчивость для данных условий скважины. Кроме того, на проведение процесса цементировочных работ и их результат большое влияние оказывают реологические свойства тампонажного раствора, их изменение во времени, плотность и водоотдача. По мнению многих исследователей и производственников, для получения качественного разобщения пластов плотность цементного раствора должна превышать плотность бурового раствора на 0,2--0,3 г/см3. При таких условиях уменьшается интенсивность перемешивания бурового раствора с цементным в процессе продавливания. Для получения заданной плотности цементного раствора часто в вяжущий материал (цемент, шлак, известь) вводят соответствующие наполнители: для утяжеления -- песок, барит, магнитит, для облегчения -- бентонитовую глину, перлит, диатомит. Поэтому важнейшее значение имеет правильный выбор тампонажного материала, который будет использован для цементирования скважин.
В настоящее время в СССР разработаны и нашли широкое практическое применение такие тампонажные материалы, как портландцемент гидрофобный, сульфатостойкий, низкотермичный, цемент на шлаковой и известковистой основе и др.
Специфические особенности каждого типа тампонажного материала требуют от операторов грамотного выбора режимов работы цементировочного оборудования и знания реологических особенностей приготавливаемых растворов.
Цементно-песчаные смеси. Изучение свойств цементного камня из портландцемента при высоких температурах и давлениях показало, что его проницаемость, резко повышается и камень не может выполнять роль изолятора. Особенно ярко это проявляется при увеличении водоцементного отношения. Таким образом, при высоких температурах и давлениях чистые портландцементы применять нельзя.
Быстрота схватывания цементных растворов и значительное падение прочности с возрастанием температуры и давления послужили основанием для изыскания инертных добавок, влияющих на сроки схватывания и особенно на прочность цементного камня. Taкой инертной добавкой оказался кварцевый песок. Кремнезем, или двуокись кремния (SiО2), -- самый распространенный в природе минерал. Он содержится в большой группе силикатов, в том числе и в глинах. Кремнезем присутствует и в цементах - и в связанном виде.
Изучение свойств песка как добавка, а также промышленные испытания цементно-песчаных смесей при цементировании скважин позволили получить тампонирующий материал, обладающий повышенной прочностью при высоких температурах затвердения и стойкостью в агрессивных водах.
В настоящее, время применяют цементно-песчаные смеси, полученные при совместном помоле клинкера и песка или при механическом смешивании цемента и просушенного песка естественной крупности в заданном соотношении.
Пригодность песка как добавки к тампонажным цементам следует рассматривать и зависимости от изменения свойств цементно-песчаного раствора и камня. На свойства цементно-песчаной смеси при одинаковых условиях твердения наибольшее влияние оказывают его минералогический состав, наличие механических примесей, размер и форма зерен, предварительная обработка песка и т. д.
При выборе кварцевых песков следует отдавать предпочтение тем, которые содержит пониженной количество вредных примесей: слюды не более 0.5 %; серных и сернокислых соединений (в пересчете на SO3) не более 1%; глинистых включений не более 8%.
При наличии различных кварцевых песков целесообразно выбирать такие, у которых фракция, прошедшая через сито со стороной ячейки 0.15 мм, составляет не более 30%.
Цементно-песчаные смеси нашли широкое применение на отечественных промыслах. Они применяются для создания достаточно прочного и непроницаемого камня в скважинах с высокими забойными температурами; повышения прочности и коррозийной стойкости камня, твердеющего в среде агрессивных вод; утяжеления цементных растворов при цементировании скважин, бурящихся с применением утяжеленных промывочных жидкостей; экономии цемента.
Цементно-песчаные смеси получают механическим перемешиванием сухих компонентов в различных соотношениях. Самыми распространенными соотношениями цемента и песка являются 2 : 1 и 3 : 1.
Раствор из цементно-песчаной смеси заданного соотношения должен обеспечивать растекаемость не менее 18 см по конусу АзНИИ. Рекомендуется определять потребное количество воды в зависимости от количества чистого цемента (из расчета 50% к массе цемента) и дополнительно учитывать воду, необходимую для смачивания песка в количестве 4--6% от его массы.
Для высоких забойных температур и давлений в скважинах с проектными глубинами более 3 - 4 тыс. м А.И. Булатовым, Е. К.Мачинским и А. Н. Стафикопуло был разработан новый тампонажный цемент на базе доменных шлаков и кварцевого песка. Вяжущим материалом является шлак, активность которого повышается с ростом температуры, а замедлителем - песок.
Доменные шлаки, издавна применяемые в строительной практике, по химико-минералогическому составу приближаются к портландцементному клинкеру, но отличаются обычно меньшим содержанием окиси кальция (СаО).
Свойства шлаковых цементов существенно отличаются от свойств портландцементов. Шлаковые цементы медленно твердеют и схватываются. Их механическая прочность достаточно высока, а прочность шлакового камня, затвердевшего при температуре более 100° С, превосходит прочность камня из портландцементов того же возраста, твердевшего в одинаковых условиях. Усадка, водопотребность и текучесть шлаковых цементов почти такие же, как у портландцементов. Высокая стойкость в минерализованных водах позволяет применять шлаковые цементы для цементирования скважин в присутствии значительно минерализованных буровых вод.
Состав шлаков, а также способы их охлаждения определяют физико-химические свойства шлаковых цементов и оказывают влияние на их сроки схватывания, механическую прочность, плотность, устойчивость в минерализованной воде и т.д.
В шлаках больше всего содержится кремнезема (SiO2), окиси кальция (СаО) и глинозема (А12О3). От содержания этих соединений в основном зависят гидравлические свойства шлаков. Значительное влияние оказывает и магнезия (MgO).
Таблица 22
Шлак завода |
Химический состав шлака, % |
|||||||||
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
MnO |
FeO |
S3 |
Mo** |
Ma*** |
||
Донецкого Липецкого Ждановского* Константиновского Дзержинского Руставского Магнитогорского Фрунзенского «Красный сокол» Краматорского Луганского Енакиевского* « Косогорского Запорожского |
39,40 42,17 37,60 36,80 37,00 36,00 28,67 36,00 35,65 35,89 35,89 39,64 39,64 39,56 38,20 |
7,55 5,75 7,40 10,16 5,22 11,43 11,73 11,90 5,80 8,38 8,38 4,16 5,01 5,81 2,71 |
46,80 49,71 50,20 47,15 49,40 43,20 34,95 45,94 49,66 48,16 44,03 49,07 50,45 49,75 50,56 |
2,20 1,06 1,08 2,14 5,20 3,28 8,12 1,46 0,53 1,12 2,39 0,62 0,94 0,50 0,93 |
2,20 0,42 2,74 2,20 0,75 3,30 0,85 3,35 0,71 2,96 2,96 4,35 2,51 1,02 1,75 |
0,25 0,50 0,60 0,45 0,44 0,44 1,11 - - 3,20 3,20 2,00 1,60 2,00 5,21 |
1,55 - 1,56 1,44 1,55 2,35 - - - - - 1,07 1,36 1,73 1,27 |
1,07 1,05 1,12 1,04 1,29 0,98 1,06 1,01 1,21 1,11 1,05 1,10 1,15 1,12 1,28 |
0,19 0,13 0,19 0,27 0,14 0,31 0,40 0,31 0,16 0,23 0,23 0,11 1,10 0,15 0,07 |
* Комовые шлаки, остальные гранулированные
** Мо - модуль основности.
*** Ма - модуль активности.
Закись железа (FeO) в небольших количествах вредного действия на механическую прочность камня не оказывает, но при содержании более 10% приводит к разрушению камня, так как она переходит в окись и при кристаллизации увеличивается в объеме.
Вредной примесью в шлаке является сульфидная сера. В основных шлаках допускается ее содержание не более 3,6%.
Доменный шлак несколько легче портландцемента, его плотность колеблется от 2,9 до 2,99 г/см3. Для затворения шлакового цемента обычно требуется несколько меньше воды, чем для затворения тампонажного цемента (от 31 до 40 вес. %).
Цементы на основе доменных шлаков, схватываются и превращаются в камень при высокой и низкой температурах. При длительном хранении после помола они изменяют свои свойства (увеличиваются водопотребность, сроки схватывания т. д.). Это необходимо учитывать при подборе рецептуры в конкретных условиях. С увеличением температуры и давления сроки схватывания цементных растворов на шлаковой основе сокращаются. При повышении количества песка механическая прочность камня несколько увеличивается, но при добавлении его больше 50% прочность понижается.
Шлакопесчаный цемент можно приготовлять при совместном помоле шлака и песка и механическом перемешивании молотого шлака и просушенного песка. Соотношение составных частей в цементе следующее: шлак 70--50%, песок 30--50%.
В настоящее время шлаковые цементы и их смеси применяют для цементирования скважин с большими забойными температурами (свыше 100о С). При этих условиях шлаковые цементы резко меняют свои свойства, если в растворе находится даже небольшое количество портландцемента. Поэтому шлаковые растворы, применяемые для цементирования глубоких высокотемпературных скважин, не должны иметь примеси портландцемента.
Перед загрузкой шлаковых смесей цементосмесительные машины должны быть тщательно вымыты, и загрузочные шнеки очищены от портландцемента, Несоблюдение этих условий при подготовке к цементированию скважин шлаковыми цементами может принести к серийным авариям.
Добавкой замедлителей можно регулировать свойства шлаковых цементов. Хорошими замедлителями являются натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (НМД), хромпик и др. Сульфита спиртовая барда оказывает слабое влияние на сроки схватывания шлаковых цементов, но может служить хорошим разжижителем.
В настоящее время разработаны технические условия (Т 39--9--27--71) на цементы шлакопесчаные совместного помола двух марок ШПЦС -120 и ШПЦС-200, предназначенные для цементирования нефтяных и газовых скважин с широким диапазоном температур.
В табл. 23 приведены температурные условия, при котором может быть использована смесь.
В табл. 24 приведены требования, которым должны удовлетворять цементы.
Таблица 23
Марка цемента |
Область применения (геостатическая температура) |
||
Рекомендуемая |
Допустимая |
||
ШПЦС-120 ШПЦС-200 |
80 - 160 160 - 220 |
40 - 160 100 - 250 |
Таблица 24
Показатели |
Марка цемента |
||
ШПЦС-120 |
ШПЦС-200 |
||
Тонкость помола, характеризуемая удельной поверхностью, см2/г Растекаемость цементного теста, см Сроки схватывания, ч: начало, не ранее конец, не позднее Предел прочности на изгиб, кгс/см2, не менее |
3000 ± 300 18 - 20 2 10 30 |
2600 ± 200 18 - 20 2 8 45 |
Облегченные тампонажные растворы. При цементировании часто необходимо применять облегченные растворы, плотность которых, значительно меньше плотности чистых цементных растворов.
Облегченные тампонажные растворы применяются: а) если в разрезе скважины имеются поглощающие горизонты или пласты, склонные к гидроразрыву под действием повышенного гидростатического давления; б) если цементный раствор в затрубном пространстве скважины требуется поднять на большую высоту; в) для снижения затрат на цементирование скважины в результате экономии высококачественного тампонажного цемента.
Растворы пониженной плотности получают при:
затворении растворов из тампонажного цемента с наполнителями, которые имеют значительно меньшую плотность (кокс, гильсонит), чем цемент, или обладают повышенной водопотребностью (бентонит, диатомит, опока);
использование в качестве вяжущих материалов смол и пластмасс, имеющих значительно меньшую плотность, чем тампонажные цементы;
аэрировании растворов, приготовленных из тампонажных цементов.
Наиболее распространен первый способ приготовления облегченных растворов, а наилучшая облегчающая добавка -- бентонит, который дает возможность значительно повысить водоцементное отношение и тем самым снизить плотность раствора.
Важным фактором является правильный выбор наполнителя, так как физико-химические свойства облегчающих наполнителей влияют не только на тампонирующие свойства облегченных растворов, но и на процессы приготовления и продавливания их в затрубное пространство.
Наполнители должны удовлетворять следующим требованиям: 1) иметь возможно меньшую плотность; 2) не должны содержать примесей, отрицательно влияющих на свойства вяжущего материала и жидкости, используемой для затворения; 3) иметь частицы размером не более 5 мм; 4) обладать возможно большей прочностью зерен (вспученный перлит, обожженный диатомовый песок); 5) иметь влажность не более 3%; 6) обладать стабильными физическими свойствами (плотность, гранулометрический состав, удельная поверхность и др.); 7) быть сравнительно дешевыми и доступными для получения в требуемых количествах.
Легкие тампонажные растворы могут быть приготовлены: 1) смешением сухих компонентов вяжущих материалов с легкими наполнителями (или водопотребными добавками) с последующим затворением смеси водой; 2) затворонием вяжущих материалов глинистым раствором, имеющимся на буровых или специально приготовленным.
По второму способу можно получить более легкие растворы, но применять их рекомендуется при несложном цементировании (например, кондукторов), так как физико-механические свойства получаемого при этом камня несколько ниже, чем свойства камня, получаемого первым способом, и, кроме того, невозможно строго выдержать заданную рецептуру раствора.
При выборе соотношения компонентой смеси исходят из заданной плотности раствора. Нa основании практических данных рекомендуется применять смеси с соотношением компонентов до 2:1. При дальнейшем увеличении количества глины механическая прочность камня резко падает.
Практика цементирования глубоких высокотемпературных скважин легкими тампонажными растворами (с добавкой глины до 40%) в Ставропольском крае и на Кубани показала, что при качественном цементировании механическая прочность камня на изгиб должна составлять 15--20 кгс/см2 и на сжатие 50-- 60 кгс/см2.
Процесс твердения смеси (цемент -- глина) аналогичен процессу твердения чистого цемента. Избыточное количество воды в растворе поглощается добавками (глина, опока), оно идет на образование гидратных оболочек. Глина и опока, вкрапленные в каркас из образовавшихся цементных минералов, закупоривают поры и образуют цементный камень с малой проницаемостью.
Рецептуру легких тампонирующих материалов необходимо подбирать отдельно в каждом конкретном случае, так как бентонитовая глина имеет широкий диапазон тонкости помола, из которой зависит водопотребление смеси.
Свойства легких тампонажных растворов можно регулировать, вводя реагенты (КМЦ, ССБ, хромпик; гипан и т. д.). Однако при введении таких реагентов, как ССБ, получают растворы более текучие; добавки же КМЦ и гипана даже в небольших дозах (0,2 -- 0,3%) резко снижает текучесть раствора и его прокачиваемость.
Если к чистому цементу добавляют не более 0,6% ССБ из-за вспенивания раствора, то и смесь цемент -- глина можно добавлять до 1% ССБ, не опасаясь получить пенистый раствор. Применение легких тампонажных растворов позволяет экономить цемент, получать качественную изоляцию, особенно в газовых высокотемпературных скважинах, и поднимать раствор за колонной на большую высоту.
В настоящее время разработаны технические условия на портландцемент тампонажный облегченный (ТУ 21 АзССР--12--72), в которых оговариваются прочностные свойства (табл. 26) и сроки схватывания (табл. 27) этого цемента.
Таблица 26
Вид цемента |
Температура давления, оС |
Предел прочности на изгиб в кгс/см2, не менее, при плотности теста, г/см3 |
|||
1,45 |
1,45 - 1,55 |
1,55 - 1,65 |
|||
Для «холодных» скважин Для «горячих» скважин |
22 ± 2 75 ± 3 |
5 10 |
7 15 |
10 15 |
Таблица 27
Вид цемента |
Сроки схватывания, ч - мин. |
||
Начало, не ранее |
Конец, не позднее |
||
Для «холодных» скважин Для «горячих» скважин |
2 - 00 1 - 48 |
18 - 00 8 - 00 |
До последнего времени облегченные смеси готовили в промысловых условиях. В институте ВНИИКРнефть разработан облегченный цемент для «горячих» скважин ОЦГ, который выпускается Константиновским заводом «Утяжелитель». ОЦГ предназначен для цементирования обсадных колони в нефтяных и газовых скважинах при температурах от 30 до 130° С и низких градиентах гидроразрыва.
Облегченный цемент ОЦГ готовится путем совместного помола брянского трепела и шлака с последующим перемешиванием с портландцементом. Раствор, приготавливаемый из ОЦГ, отличается однородностью гранулометрического состава и повышенными физико-механическими свойствами.
Сроки схватывания ОЦГ можно регулировать, применяя КМЦ, ВКК, СВК, ССБ с хромпиком, окзил, нитролигнин, хлористый кальций, кальцинированную соду и др.
Применение ОЦГ сокращает время на подготовительные работы перед цементированием, повышает производительность труда и позволяет приготавливать более качественные и стабильные растворы.
При температуре 130--200° С портландцемент л смеси с глиной не может быть рекомендован, так как он но обеспечивает надежной изоляции. При этой температуре необходимо применить только те тампонирующие материалы, в которых вяжущим элементом является шлаковый цемент.
Утяжеленные цементы при бурении часто приходится использовать промывочные жидкости, плотность которых превышает 1,9 г/см3. В этом случае необходимо применять утяжеленные цементные растворы, которые можно получить при совместном помоле утяжелителя с клинкером, смешении молотого утяжелителя с цементом, снижении водоцементного отношения в результате ввода пластификаторов, снижении водоцементного отношения вследствие применения методов активации (гидро-или виброактивации), затворении цемента на концентрированных растворах солей.
До последнего времени был широко распространен способ смещения утяжелителя с цементом, который позволяет регулировать плотность раствора и широких пределах в зависимости от количества и качества, величины плотности, гранулометрии и влагоемкости утяжелителя
Утяжелитель, применяемый для регулирования плотности цементных растворов, должен отвечать следующим требованиям: иметь возможно большую плотность, быть химически инертным по отношению к вяжущему материалу и жидкой фазе тампонажного раствора, обладать возможно меньшей водопотребностью при заданном измельчении, отличаться стабильностью физических свойств (плотности, гранулометрического состава, удельной поверхности и др.) при длительном хранении, вызывать возможно меньший абразивный износ деталей насосного оборудования, иметь сравнительно низкую стоимость.
В качестве утяжеляющих добавок применяют измельченные гематит, магнетит, барит, пиритовые огарки, ильменит, железистый концентрат колошниковой пыли, кварцево-магнетитовый песок, зеркальный чугун и др. В ряде случаев используют богатые руды и концентраты, содержащий магнитит, мирит и пирит.
В зависимости от конкретных местных условий или расположения баз снабжения для тампонажных растворов используют те или иные виды утяжелителей. Такие утяжелители, как гематит, магнетит, барит, довольно часто используют в практике, как наиболее распространенные и относительно недорогие.
Плотность раствора при использовании одного и того же утяжелители можно повысить в результате более грубого помола его, так как в этом случае на его смачивание требуется меньше воды.
Часто крупнозернистый утяжелитель меньшей плотности обеспечивает возможность получения раствора с более высокой плотностью, чем тонкоизмельченный утяжелитель повышенной плотности.
Для снижения количества воды с целью повышения плотности и подвижности в раствор целесообразно вводить реагенты-пластификаторы, наиболее эффективными из которых являются сульфит-спиртовая барда, сульфит-целлюлозный экстракт и др. Так, при соотношении 1 : 1 (портландцемент -- магнетитовый песок) и 0,4--0,6% ССБ был получен раствор плотностью 2,45 г/см3.
При затворении таких цементов нужно строго следить за дозировкой воды, так как даже незначительные отклонения от нормы резко изменяют плотность приготавливаемого раствора.
Для скважин с высокой температурой и давлением применяются утяжеленные шлаковые растворы, в которых вяжущей основой является шлаковый цемент, а утяжелителем служат те же материалы, которые применяются для повышения плотности тампонажных растворов на основе портландцемента.
С 1972 г. отечественная промышленность приступила к выпуску утяжеленных тампонажных цементов совместного помола. В табл. 28 приведены марки цементов и область их применения в зависимости от плотности раствора и температуры.
Таблица 28
Марка цемента |
Плотность раствора, г/см3 |
Область применения (геостатическая температура), оС |
||
рекомендуемая |
допустимая |
|||
УЦГ-1 УЦГ-2 УШЦ1-120 УШЦ2-120 УШЦ1-200 УШЦ2-200 |
2,06 - 2,15 2,16 - 2,25 2,06 - 2,15 2,16 - 2,25 2,06 - 2,15 2,16 - 2,25 |
20 - 100 20 - 100 80 - 160 80 - 160 160 - 220 160 - 220 |
20 - 100 20 - 100 40 - 160 40 - 160 100 - 250 100 - 250 |
Утяжеленные цементы являются гидравлическими вяжущими веществами, получаемыми совместным измельчением вяжущего материала с утяжеляющей добавкой.
Для приготовления цементов используют портландцемент марок 400--500 по ГОСТ 10178--62 или тампонажный цемент по ГОСТ 1581--63, доменный гранулированный шлак, как основной, так и кислый, а в качестве утяжелителя -- железную РУДУ) железорудные концентраты, барит, магнетитовый лесок и другие материалы, имеющие плотность не менее 4,2 г/см3.
Цементные растворы на концентрированных растворах солей. Значительная часть месторождений нефти и газа приурочена к подсолевым и межсолевым отложениям. В разрезах этих месторождений встречаются мощные сульфато-галогенные отложения, содержащие такие соли, как галит. Бурение и крепление в таких условиях - чрезвычайно сложная проблема. В сильно засоренной среде обычный цементный раствор быстро загустевает. В кольцевом пространстве между цементным раствором и солью происходит интенсивный ионный обмен. В результате растворения солей при поступлении фильтрата из формирующегося цементного камня в затрубном пространстве часто образуется зазор, который может стать одной из причин некачественного цементирования.
Чтобы уменьшить или плотностью прекратить химическое взаимодействие между цементным раствором и солями, применяют тампонажные растворы, приготовленные на насыщенном растворе соли (одной или нескольких). В тампонажных растворах, приготовленных на насыщенных солями водных растворов, заметно сокращается ионный обмен и свойства растворов, закаченных в скважину, мало изменяются.
Основной добавкой для засоления тампонажных растворов является хлористый натрий (NaCl). Солевые растворы можно приготовить в основном двумя способами: затворенном заранее приготовленной сухой смеси цемента и соли и затворением цемента на предварительно приготовленном солевом растворе.
Добавка хлористого натрия до 5% способствует ускорению процесса структурообразования цементных растворов. Увеличение количества соли приводит к замедлению этого процесса, так как большое содержание соли действует как замедлитель. При температуре 22о С водный раствор соли считается насыщенным, когда в нем растворено 26,4% NaCl.
При повышении температуры от 22 до 95о С при прочих равных условиях с увеличением концентрации соли происходит ускорение структурообразовательных процессов в растворе.
С увеличением дозировки соли наблюдается снижение водоотдачи тампонажных растворов, что объясняется увеличением вязкости жидкой фазы раствора и уплотнением фильтрационной корки частицами соли. Засоленные растворы можно готовить как с облегченными добавками, так и с утяжеленными. Кроме того, их можно обрабатывать такими реагентами, как ССБ, КМЦ, хромпик, ВВК и т.п.
Белито-кремнеземистый цемент. Для цементирования глубоких высокотемпературных скважин разработан белито-кремнеземистый цемент (БКЦ), представляющий собой продукт совместного помола отходов производства глинозема, соды и поташа из нефелиновых руд и кварцевого песка. Вяжущим материалом в этом цементе является нефелиновый или белитовый шлам. Нефелиновый компонент - отход производства глинозема на нефелиновых сиенитов и содержит до 80% соединения р-2CaO · SiO2.
Водоцементное отношение БКЦ составляет 0,38--0,42; плотность раствора-- 1,8--1,9г/см3. При больших водоцементных отношениях рекомендуется добавлять до 5% бентонитовой глины.
С увеличением температуры и давления белито-кремнеземистые растворы ускоряют сроки схватывания и повышают механическую прочность камня. Для ускорения сроков схватывания при температурах ниже 120° С в БКЦ можно вводить ускоритель схватывания и твердения -- 3 -- 6% кальцинированной соды (Na3CO3,).
Белито-кремнеземистые цементы предпочтительно использовать для цементирования скважин с температурой более 150°.
Известково-кремнеземистые цементы. Эти цементы представляют собой смесь извести (гашеной и негашеной) с кварцевым песком различной дисперсности или с тонкодисперсным кремнеземом (диатомитом, трепелом, опокой). Цемент содержит 15--20 в. ч. извести и 85--80 в. ч. молотого кварцевого песка. Для стабилизации раствора иногда добавляют до 5% бентонитовой глины.
Растворы схватываются и затвердевают в камень при высоких температурах. Такие растворы при температуре 200° С и давлении 700 кгс/см2 через 48 ч имеют прочность на изгиб, 55 кгс/см1, а на сжатие 185 кгс/см2.
Повышение температуры и давления приводит к резкому ускорению сроков схватывания. Для замедления схватывания рекомендуются добавки винной и борной кислот.
Пуццолановые портландцементы получают при совместном помоле портландцементного клинкера и кислой гидравлической добавки пуццолана. Содержание добавок изменяется в зависимости от их происхождения и колеблется от 20 до 40 вес % . При таких количествах активных добавок приготавливаемый цемент обладает повышенной сульфатостойкостью и способен твердеть как на воздухе, так и в воде.
Такие цементы целесообразно применять в глубоких скважинах с высокой забойной температурой.
Волокнистые цементы. В ряде случаев для перекрытия каверн и удержания цементного раствора в стволе скважины даже при высоком гидростатическом давлении применяют волокнистые цементы. Волокнистый цемент -- смесь обычного тампонажного цемента для «холодных» или «горячих» скважин с каким-либо волокнистым материалом, добавляемым в количестве 1--2 вес. %. В качестве волокнистых материалов, которые можно добавлять к сухому цементу, используют хлопковую шелуху, шелуху семян подсолнечника, бумагу, асбестовое волокно и т.д. Этот материал измельчают до длины волокон 1--3 мм и смешивают в сухом виде до получения равномерной смеси.
Быстросхватывающиеся смеси. Известные тампонажные и строительные цементные растворы при температурах до 60 - 70о С имеют большие сроки схватывания. Это не всегда обеспечивает тампонирующий эффект при ликвидации значительных поглощений. В таких случаях применяют быстросхватывающиеся смеси (БСС). Эти смеси, попав в трещины и каверны скважины, быстро загустевают и затвердевают в камень. Время перехода раствора и камень значительно меньше, чем у обычных цементных растворов.
Быстросхватывающиеся смеси обычно приготавливают на базе тампонажных цементов с введением в них ускоряющих структурообразовательные процессы добавок (CaCl2, NaCl, гипс, глиноземистый цемент и т. п.). Такие реагенты, как СаС12, NaСl, предварительно растворяют в воде с последующим затворением на ней цемента.
Хлористый кальций берется обычно в количестве 2 - 3 вес %, что позволяет сокращать сроки схватывания до 30--60 мин. Поваренную соль берут до 5%, так как при более высоком содержании ее в растворе сроки схватывания увеличиваются.
Гипс, глиноземистый цемент, алебастр вводят в сухом виде в определенном процентном отношении, величина которого определяется в лабораторных условиях в зависимости от требуемых сроков начала структурообразования. Так , при введении в портландцемент до 20% глиноземистого цемента можно получить начало схватывания 10--15 мин.
Нефтецементные растворы. В продуктивных горизонтах ряда нефтяных месторождений имеется подошвенная вода, которая может в процессе эксплуатации прорываться к забою скважины и образовывать водяные конусы. Борьба с проявлением воды в продуктивном горизонте сводится в основном к селективной (выборочной) изоляции водоносной воды.
Такие водопроявления изолируют с помощью цементных растворов на нефтяной основе, которые способны твердеть в водонасыщенной среде и оставаться жидкими и подвижными в нефтенасыщенной среде.
Нефтецементные растворы представляют собой подвижные суспензии, в которых тампонажный цемент или смесь цемента с кварцевым песком находится во взвешенном состоянии в дизельном топливе или нефти. Установлено, что в результате добавки поверхностно-активного вещества (креозол или кубовый остаток этилового эфира ортокремневой кислоты) до 1% от массы цемента можно вдвое увеличить содержание цемента в одном и том же количество дизельного топлива и довести плотность смеси до 2,0 г/см3. Поверхностно-активная добавка способствует более быстрому отделению нефтепродукта от твердой цементной фазы в присутствии воды.
Для приготовления нефтецементных растворов с растекаемостью не менее 17,5 см необходимо 30--40% дизельного топлива и 0,5% поверхностно-активной добавки. При введении в состав раствора до 30% кварцевого песка следует брать 35--45% дизельного топлива от массы цемента и 0,5% поверхностно-активной добавки от массы цемента или смеси цемента и песка. Для каждого случая рецептуру следует подбирать отдельно.
Цементные растворы на нефтяной основе с добавками сохраняют подвижность в течение продолжительного времени; небольшое расслоение их с выделением до 4% нефтепродукта наблюдается лишь через 1--2 месяца хранения. Однако однородность и подвижность растворов восстанавливаются при повторном непродолжительном перемешивании.
Нефтецементные растворы желательно приготавливать на буровой перед операцией. Сначала в мерник или ящик заливают необходимое количество дизельного топлива, в котором растворяют поверхностно-активную добавку. Затем отдельными порциями загружают цемент и тщательно перемешивают смесь при помощи гребков или насоса цементировочного агрегата.
Затворять нефтецементный раствор в гидромешалке не рекомендуется, так как при этом в смеси остаются пузырьки воздуха, в результате чего она получается неоднородной и с трудом засасывается насосами.
Во избежание перемешивания нефтецементного раствора с водой или буровым раствором в ствол скважины при его закачке вводят нижнюю и верхнюю буферные пробки из нефти или дизельного топлива (не менее 0,3 м3 каждая).
Продолжительность цементирования такими растворами не ограничивается сроками их схватывания. Это позволяет закачивать большое количество смеси без опасения прихвата труб.
Тампонажный быстротвердеющий расширяющийся цемент. При разработках месторождений Западной Сибири нефтяникам все чаще приходится, иметь дело с низкими и даже отрицательными температурами. Цементирование колонн в таких условиях существующими цементами, как правило, не давало положительных результатов.
Во ВНИИКРнефти разработан тампонажный быстротвердеющий расширяющийся цемент, предназначенный для крепления скважин в отложениях с забойными температурами от +20 до - 2о С.
Тампонажный быстротвердеющий расширяющийся цемент -- это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом высокоалюминатного и гранулированного шлаков и природного двуводного гипса. Содержание гранулированного шлака в цементе не должно быть более 25% от массы цемента. Для интенсификации помола разрешается применять специальные добавки, не ухудшающие качество цемента. Количество таких добавок не должно быть более 1 % от массы цемента.
Водоцементное отношение для этого цемента определяется из расчета расплыва конуса из цементного теста 160 ± 5 мм и составляет порядка 0,4--0,45.
Сроки схватывания определяют по ГОСТ 1581 -- 63, но при температуре 20 ± 2° С. Начало схватывания должно наступать не ранее 1 ч, а конец схватывания -- не позднее 3ч с момента затворения. Предел прочности образцов-балочек на изгиб по истечении 24 ± 2 ч с момента приготовления должен быть не менее 20 кгс/см2, а на сжатые -- не менее 80 кгс/см2.
Применение тампонажного быстротвердеющего расширяющегося цемента в условиях Севера позволило решить одну из сложных задач -- крепление горизонтов с отрицательными температурами.
Полимерцементные растворы. Нашедшие широкое применение при цементировании скважин тампонажные материалы на основе портланд- и шлаковых цементов имеют существенные недостатки: большую плотность, водоотдачу, проницаемость, плохое сцепление с трубами и породой и т. д. Для надежного цементирования необходимо применять тампонажные материалы, лишенные недостатков, которые присущи минеральным вяжущим.
Из строительной практики известно, что для повышения качества цементов к ним добавляют полимеры. Использование опыта строителей в практике крепления нефтяных и газовых скважин позволит повысить качество работ и уменьшить стоимость строительства скважин.
Ценнейшие свойства искусственных и синтетических пластмасс выявлены сравнительно недавно. Пластмассы имеют очень малую плотность, устойчивы к различного рода коррозии, обладают хорошей адгезионной способностью по отношению к различным телам. Применение полимеров как добавок к цементным растворам позволяет снизить водоотдачу цементных растворов, улучшить их реологические и повысить физико-механические свойства; цементный камень становится более эластичным, менее подвержен растрескиванию и т. д.
Ассортимент полимеров, применяющихся при изготовлении полимерцементов, расширяется с каждым днем в связи с развитием химической промышленности.
В качестве добавок к цементам применяют природные и искусственные полимеры, получаемые посредством реакций полимеризации или поликонденсации.
Из синтетических полимеров применяют различные каучуки, сополимеры винилдехлорида с акрилонитрилом, винилхлоридом;. полиакрилаты или полиметакрилаты, поливиниловый спирт, фенольно-формальдогидные смолы и др. Из природных полимеров используют натуральный каучук (латекс), битумы, асфальты, углероды. В качестве искусственных полимеров применяют производные целлюлозы.
9.4 Замедлители сроков схватывания тампонажных растворов
Для создания нормальных условий при цементировании скважин с высокими забойными температурами и давлениями тампонажные смеси часто обрабатывают, реагентами-замедлителями, чтобы сроки схватывания наступили после того, как цементный раствор будет закачан в затрубное пространство. Действие реагентов-замедлителей на свойства цементных растворов, объясняется образованием на частицах цемента коллоидно-адсорбционного слоя, который является дополнительной преградой (кроме молекул воды) частицам цемента. В результате тормозится гидратация минералов, входящих в состав вяжущего материала.
...Подобные документы
Образование нефтяных и газовых месторождений в складках слоев горных пород. Стратиграфическая шкала осадочных пород, моделирование внешней формы залежи. Осуществление разделения продукции скважин в сепараторах. Основные элементы, обеспечивающие сепарацию.
контрольная работа [75,3 K], добавлен 13.05.2011Общая характеристика осадочных горных пород как существующих в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры. Образование осадочного материала, виды выветривания. Согласное залегание пластов горных пород, типы месторождений.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 08.02.2016Классификация, состав и степень распространения минералов и горных пород в вещественном составе земной коры. Генезис магматических, метаморфических и осадочных пород. Океанические и континентальные блоки земной коры, анализ их структурных элементов.
дипломная работа [690,1 K], добавлен 11.11.2009Силы, действующие в залежи. Напряженное состояние пород в районе горных выработок. Особенности распределения напряжений в призабойной части выработки. Упругие изменения коллекторов в процессе разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.05.2010Изучение структуры, текстуры и форм залегания осадочных горных пород. Классификация метаморфических горных пород. Эндогенные геологические процессы. Тектонические движения земной коры. Формы тектонических дислокаций. Химическое и физическое выветривание.
контрольная работа [316,0 K], добавлен 13.10.2013Строение горных пород, деформационное поведение в различных напряженных состояниях; физические аспекты разрушения при бурении нефтяных и газовых скважин: действие статических и динамических нагрузок, влияние забойных условий, параметров режима бурения.
учебное пособие [10,3 M], добавлен 20.01.2011Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Закономерности разрушения горных пород. Буровые долота. Бурильная колонна, ее элементы. Промывка скважины. Турбинные и винтовые забойные двигатели. Особенности бурения скважин при равновесии "скважина-пласт".
презентация [1,5 M], добавлен 18.10.2016Химический состав земной коры и Земли. Весовые кларки наиболее распространенных химических элементов. Формы залегания магматических горных пород. Геологическая деятельность озер и болот. Образование магматических пород. Разрывные движения земной коры.
контрольная работа [26,2 K], добавлен 26.02.2011Понятие о нефтяной залежи, ее основные типы. Источники пластовой энергии. Пластовое давление. Приток жидкости к скважине. Условие существования режимов разработки нефтяных месторождений: водонапорного, упругого, газовой шапки, растворенного газа.
презентация [1,0 M], добавлен 29.08.2015Критерии выделения эксплуатационных объектов. Системы разработки нефтяных месторождений. Размещение скважин по площади залежи. Обзор методов увеличения производительности скважин. Текущий и капитальный ремонт скважин. Сбор и подготовка нефти, газа, воды.
отчет по практике [2,1 M], добавлен 30.05.2013Сущность интрузивного магматизма. Формы залегания магматических и близких к ним метасоматических пород. Классификация хемогенных осадочных пород. Понятие о текстуре горных пород, примеры текстур метаморфических пород. Геологическая деятельность рек.
реферат [210,6 K], добавлен 09.04.2012Значение геологии в развитии нефтяной и газовой промышленности страны, геолого-промысловое обоснование технологических решений проектирования разработки. Особенности поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений, водонапорный режим работы залежей.
контрольная работа [25,1 K], добавлен 28.02.2010Методики определения возраста горных пород, закономерности развития земной коры во времени и в пространстве. Основные этапы развития исторической геологии. Определение строения и закономерностей развития земной коры, тектонических движений и структур.
реферат [22,2 K], добавлен 24.04.2010Особенности определения возраста горных пород (осадочных, магматических, метаморфических) и геологического времени. Главные задачи геологии и палеонтологии в установлении закономерностей эволюционного развития. Основные этапы формирования земной коры.
реферат [26,3 K], добавлен 16.05.2010Температура образования метаморфических горных пород. Потенциальные и оптимальные дебиты скважин. Насосно-компрессорные трубы (НКТ) для перемещения внутри колонн газов, жидкостей во время применения газовых и нефтяных скважин. Резьбовые скрепления (НКТ).
контрольная работа [18,7 K], добавлен 11.12.2010Геологические карты, отображающие геологическое строение верхней части земной коры. Залегания магматических горных пород. Интрузивные и эффузивные горные породы. Газообразные, жидкие и твердые продукты вулканической деятельности. Кристаллы в природе.
контрольная работа [34,8 K], добавлен 09.01.2011Подземные воды подразделяются на грунтовые, пластовые напорные, тектонические, связанные и технические. Предмет и задачи палеогидрогеологии. Понятие о гидрогеологических циклах. Гидрогеологические наблюдения и исследования.
контрольная работа [12,0 K], добавлен 05.01.2004Основные типы земной коры и её составляющие. Составление скоростных колонок для основных структурных элементов материков. Определение тектонических структур земной коры. Описание синеклиз, антеклиз и авлакоген. Минеральный состав коры и горных пород.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 23.01.2014Краткая история развития нефтегазового дела. Понятие и назначение скважин. Геолого-промысловая характеристика продуктивных пластов. Основы разработки нефтяных и газовых месторождений и их эксплуатация. Рассмотрение методов повышения нефтеотдачи.
отчет по практике [1,6 M], добавлен 23.09.2014Ликвидация нефте-газо-водопроявлений при бурении скважин. Методы вскрытия продуктивного пласта. Оборудование скважин, эксплуатируемых ЭЦН. Сбор, подготовка и транспортировка скважинной продукции. Этапы подготовки воды для заводнения нефтяных пластов.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 07.07.2015