Тампонажные растворы

Тампонажные материалы – материалы, которые при затворении водой образуют суспензии, способные затем превратиться в твердый непроницаемый камень. 

2.2 Классификация тампонажных  материалов

В зависимости  от вида вяжущего материала тампонажные материалы делятся на:

1) тампонажный  цемент на основе портландцемента;

2) тампонажный  цемент на основе доменных  шлаков;

3) тампонажный  цемент на основе известково-песчаных  смесей;

4) прочие тампонажные  цементы (белиловые и др.).

При цементировании скважин  применяют только два первых вида - тампонажные цементы на основе портландцемента и доменных шлаков.

К цементным растворам  предъявляют следующие  основные требования:

Ø  подвижность раствора должна быть такой, чтобы его можно было закачивать в скважину насосами, и она должна сохраняться от момента приготовления раствора (затворения) до окончания процесса продавливания;

Ø  структурообразование раствора, т. е. загустевание и схватывание после продавливания его за обсадную колонну, должно проходить быстро;

Ø  цементный раствор на стадиях загустевания и схватывания и сформировавшийся камень должны быть непроницаемы для воды, нефти и газа;

Ø  цементный камень, образующийся из цементного раствора, должен быть коррозионно- и температуроустойчивым, а его контакты с колонной и стенками скважины не должны нарушаться под действием нагрузок и перепадов давления, возникающих в обсадной колонне при различных технологических операциях.

В зависимости  от добавок тампонажные цементы  и их растворы подразделяют на:

Ø  песчаные,

Ø  волокнистые,

Ø  гельцементные,

Ø  пуццолановые,

Ø  сульфатостойкие,

Ø  расширяющиеся,

Ø  облегченные с низким показателем фильтрации,

Ø  водоэмульсионные,

Ø  нефте-цементные и др.

В настоящее  время номенклатура тампонажных  цементов на основе портландцемента  и шлака содержит:

1) тампонажные  портландцементы для "холодных" и "горячих" скважин ("холодный" цемент - для скважин с температурой  до 500С, "горячий" - для температур  до 1000С, плотность раствора 1,88 г/см3);

2) облегченные  цементы для получения растворов  плотностью 1,4 - 1,6 г/см3 на базе тампонажных портландцементов, а также на основе шлакопесчаной смеси (до температур 90 - 1400С), в качестве облегчающих добавок используют глино-порошки или молотые пемзу, трепел, опоку и др.;

3) утяжеленные цементы для получения растворов плотностью не менее 2,15 г/см3 на базе тампонажных портландцементов для температур, соответствующих "холодным" и "горячим" цементам, а также шлакопесчаной смеси для температур 90 - 1400С (в качестве утяжеляющих добавок используют магнетит, барит и др.);

4) термостойкие  шлакопесчаные цементы для скважин  с температурой 90 - 140 и 140 - 1800С;

5) низкогигроскопические  тампонажные цементы, предназначенные  для длительного хранения.

Регулируют свойства цементных растворов изменением водоцементного отношения (В:Ц), а также добавлением различных химических реагентов, ускоряющих или замедляющих сроки схватывания и твердения, снижающих вязкость и показатель фильтрации.

В практике бурения  в большинстве случаев применяют  цементный раствор с В:Ц=0,4 - 0,5. Нижний предел В:Ц ограничивается текучестью цементного раствора, верхний предел - снижением прочности цементного камня и удлинением срока схватывания.

К ускорителям относятся

Ø  хлористые кальций,

Ø  калий и натрий;

Ø  жидкое стекло (силикаты натрия и калия);

Ø  кальцинированная сода;

Ø  хлористый алюминий.

Эти реагенты обеспечивают схватывание цементного раствора при  отрицательных температурах и ускоряют схватывание при низких температурах (до 40 °С).

Замедляют схватывание  цементного раствора также химические реагенты, такие как:

Ø  гидролизованный полиакрилонитрил,

Ø  карбоксиметилцеллюлоза,

Ø  полиакриламид,

Ø  сульфит-спиртовая барда,

Ø  конденсированная сульфит-спиртовая барда,

Ø  нитролигнин.

Перечисленные реагенты оказывают комбинированное действие. Все они понижают фильтрацию и одновременно могут увеличивать или уменьшать подвижность цементного раствора.

Для приготовления  цементного раствора химические реагенты растворяют предварительно в жидкости затворения (вода). Утяжеляющие, облегчающие и повышающие темпера-туростойкость добавки смешивают с вяжущим веществом в процессе производства (специальные цементы) или перед применением в условиях бурового предприятия (сухие цементные смеси).