Классификация тампонажных смесей. Требования к тампонажным смесям

По консистенции тампонажные составы условно делят на растворы и смеси (пасты, мастики), последние не могут пере­качиваться насосами. В настоящее время разработаны и применяются самые раз­нообразные составы тампонажных смесей. Их классификация приведена на рис. 63.

Наибольшая группа тампонажных растворов представлена -растворами на основе неорганических веществ главным образом цементными. В меньшей мере применяются тампонажные рас­творы на основе органических веществ, большинство из кото­рых представлены синтетическими смолами. В последние годы широко распространены комбинированные тампонажные раство­ры на основе неорганических веществ с добавками полимеров. В качестве жидкой основы растворов применяется в основном вода. Растворы на углеводородных жидкостях применяются ред­ко, в специфических условиях.

Все тампонажные растворы делятся на твердеющие (схва­тывающиеся) и нетвердеющие (упрочняющиеся). Твердеющие растворы (их большинство) в результате сложных физико-хи­мических процессов превращаются в тампонажный камень. Уп­рочняющиеся растворы не изменяют своего фазового состояния, они стабилизируются с увеличением структурно-механических свойств.

Тампонажные растворы могут содержать различного рода добавки, назначение которых — регулирование реологических или вяжущих свойств (химические реагенты), изменение плот­ности (утяжеляющие и облегчающие добавки), придание заку­поривающих свойств (наполнители), уменьшение расхода основ­ных активных компонентов (минеральные добавки типа кварце­вого песка, супеси и др.). Добавки могут дополнительно клас­сифицироваться в зависимости от их вида и специфических свойств, обусловленных ими.

Наполнители могут влиять и на структурно-механические свойства растворов. По этому признаку влияния наполнителей тампонажные составы делятся на растворы с активным напол­нителем и растворы с инертным наполнителем.

По плотности растворы для тампонирования скважин можно разделить на легкие с р≤1,3 г/см³, облегченные с р = = 1,3÷1,75 г/см³, нормальные с р = 1,75÷1,95 г/см³, утяжелен­ные с р = 1,95÷2,2 г/см³ и тяжелые с р>2,2 г/см³.

По срокам схватывания растворы разделяются на быстросхватывающиеся с началом схватывания до 40 мин, ускоренно-схватывающиеся с началом схватывания 40 мин — 1 ч 20 мин, нормально схватывающиеся с началом схватывания 1 ч 20 мин — 2 ч, медленно схватывающиеся с началом схваты­вания более 2 ч.

В зависимости от рода наполнителей растворы делятся на песчаные, перлитовые, волокнистые и др.

Тампонажные растворы могут аэрироваться (аэрированные растворы) или искусственно насыщаться газообразными продук­тами взрыва (обработанные взрывом).

Тампонажные растворы на основе минеральных вяжущих ве­ществ и комбинированные подчиняются закону течения Шведо­ва— Бингама, растворы на основе органических веществ — за­кону Ньютона.

К тампонажным растворам предъявляются требования тех­нического, технологического и экономического характера, тесно связанные между собой.

Требования технического характера определя­ют технические возможности тампонажных растворов примени­тельно к тем или иным условиям. Тампонажные растворы должны:

обладать хорошей текучестью и сохранять это свойство в те­чение времени, необходимого для закачки; сразу после завер­шения закачки раствор должен загустевать и набирать проч­ность;

проникать в любые поры и микротрещины, но в то же время не растекаться в трещинах под действием собственного веса;

быть устойчивыми и не седиментировать;

обладать хорошей сцепляемостью с обсадными трубами и горными породами;

иметь небольшое сопротивление при движении в бурильных трубах и затрубном пространстве и большое — при движении в проницаемых горных породах;

быть восприимчивыми к обработке с целью регулирования свойств в нужную сторону;

не взаимодействовать с тампонируемыми породами и пласто­выми водами с ухудшением свойств;

быть устойчивыми к размывающему действию подземных вод;

сохранять стабильность при повышенных температуре и дав­лении в скважине;

при твердении (упрочнении) не давать усадки с образовани­ем трещин и быть непроницаемыми для жидкостей и газов.

Требования технологического характера оп­ределяют возможности удобного, производительного и безопас­ного использования тампонажных растворов. Тампонажные рас­творы должны:

легко прокачиваться буровыми насосами;

иметь небольшую чувствительность к перемешиванию;

быть инертными как в исходном виде, так и в конечном про­дукте твердения (упрочнения) по отношению к промывочным жидкостям;

допускать комбинирование с другими растворами;

легко смываться с технологического оборудования;

легко разбуриваться;

не быть токсичными.

Соблюдение указанных требований во многом обусловливает технико-экономическую эффективность использования тампо­нажных растворов.

Требования экономического характера к ис­ходному сырью:

должно быть недефицитным и недорогим;

не должно ухудшать свои свойства при хранении.

Получить тампонажные растворы, удовлетворяющие всем требованиям, практически невозможно. Так, растворы, не расте­кающиеся в трещинах, плохо перекачиваются, а седиментационная устойчивость дисперсных тампонажных растворов с умень­шением содержания твердой фазы падает. Удовлетворяя то или иное требование, необходимо следить за тем, в какой мере бу­дут соблюдаться остальные. Назначение тампонажных работ и геолого-технические особенности района работ обычно обуслов­ливают основные требования и второстепенные, которые могут соблюдаться не так строго. Все это определяет существование широкого набора тампонажных растворов и появление все но­вых и новых составов.

Степень удовлетворения раствора тем или иным требованиям определяется в результате измерения его свойств.

Дата добавления: 2015-07-15