Полимерцементные смеси

Полимерцементные смеси обладают хорошей изолирующей способностью, повышенной коррозийной стойкостью, устойчи­востью к разбавлению подземными водами.

Полиакриламидцементные растворы (пасты) применяются наиболее широко. Их получают смешиванием цементного рас­твора, приготовленного на водном растворе полиакриламида, с цементной суспензией, для которой используют водный раствор хлористого кальция.

Состав смеси сухого цемента в массовых частях: тампонаж­ный цемент— 100; полиакриламид — 0,14—0,2; СаС1₂ — 2,5—5; вода — 60. Полиакриламид используется в виде водного раство­ра 3%-ной концентрации, применяют и гипан примерно в такой же концентрации. Полиакриламидцементная паста очень быст­ро загустевает, а затем твердеет с образованием прочного водо­непроницаемого камня. Она используется для изоляции зон по-глощения в закарстованных породах. Свойства пасты и камня регулируют составом исходного цементного раствора. Для пре­дупреждения преждевременного схватывания состава в буриль­ных трубах раствор полимера впрыскивают в цементный рас­твор в процессе закачки.

Метасоцементные пасты представляют собой смесь водного' раствора метаса 10—15%-ной концентрации с цементной сус­пензией (В/Ц = 0,4÷0,5), приготовленной на водном растворе хлористого кальция с содержанием последнего 5—6%. Так как метас растворяется только в водно-щелочном растворе, состав содержит кальцинированную соду в количестве 0,3—0,5 масс. ч. метаса. Примерное соотношение компонентов следующее (в % по массе от сухого цемента): цемент—100, метас — 0,5—1, кальцинированная сода — 0,17—0,33, хлористый кальций — 5—18, вода— 40—50.

Порядок приготовления метасоцементной пасты следующий: сначала в воде (5% от требуемого объема) растворяют соду, а затем метас в расчетных количествах. Растворение метаса за­нимает не менее 3—4 ч. После приготовления раствора метаса на остальном количестве воды с добавкой хлористого кальция во второй емкости готовят цементный раствор. Оба раствора одновременно закачивают в скважину через смесительное уст­ройство.

Прочность цементного камня с добавкой метаса выше проч­ности камня из чистого цементного раствора. Для придания це­ментным растворам повышенной текучести добавляют синтети­ческие смолы. Так, добавки до 5—10% резорцино-формальдегидной смолы ФР-50, обладающей в цементном растворе плас­тифицирующими свойствами, приводят к значительному сниже­нию потери напора при тампонировании (до 30%). Сроки схва­тывания такого полимерцементного состава уменьшаются при введении 0,25—0,5% кальцинированной соды.

Полимерцементные смеси могут иметь и более сложный со­став и содержать комбинацию смол. Здесь каждый компонент придает смеси или тампонажному камню новое качество или усиливает нужные свойства.

Цементно-латексные растворы представляют собой смесь це­мента, воды, латекса, антивспенивателя, а также солей (чаще NaCl), которыми регулируют реологические свойства смесей. Добавки латекса составляют 1—2%, соли 2—3%. Латекс можно впрыскивать в процессе закачки цементного раствора, затворен­ного на водном растворе хлористого кальция. Такой состав ис­пользуется при изоляции поглощающих горизонтов. Все полимерцементные растворы могут содержать наполни­тели, в качестве которых чаще применяется песок, реже глина, при добавке глины получают смеси пониженной плотности. По­лимерцементные смеси используют главным образом для борь­бы с поглощениями и установки мостов в скважинах.

Отверждаемые глинистые растворы (ОГР)

ОГР получают введением в глинистый раствор сланцевых фенолформальдегидных смол ТСД-9 или ТС-10 с отвердителями. В качестве отвердителей применяются водные растворы формальдегида (формалин), параформ, минеральные кислоты. В процессе смешивания состава в среде глинистого раствора при реакции поликонденсации формируется полимерная пространст­венная сетка, в которой глинистый раствор играет роль напол­нителя. После отверждения состав дает довольно прочный ка­мень.Смола вводится в количестве 25—30% от объема раствора, формалин — до 50% от объема смолы, Соотношение компонен­тов в растворе следующее: смола — 20—30%, формалин—10— 20%, глинистый раствор —50—70%. В начальный период после приготовления смесь имеет вязкость, несущественно отличаю­щуюся от вязкости исходного глинистого раствора. После сме­шения исходных компонентов консистенция ОГР в течение оп­ределенного времени (индукционный период) не меняется, а за­тем в отличие от цементных растворов быстро и равномерно возрастает, и жидкость переходит в твердое состояние.

Рекомендуемая плотность исходного глинистого раствора 1,18—1,2г/см³, статическое напряжение сдвига 4—6 Па. С уве­личением плотности раствора прочность тампонажного камня возрастает. Отделение фильтрата превышает водоотдачу исход­ного раствора на 30—60%, однако фильтрат поликонденсируется в твердую пластмассу. Скорость реакции поликонденсации зависит от соотношения компонентов и температуры, но в боль­шей мере от содержания глинистой составляющей и температу­ры. Имеет значение и показатель рН среды.

В связи с большими колебаниями качества исходных компо­нентов время загустевания может изменяться в больших преде­лах при одном и том же составе. Поэтому конкретно оценивать свойства состава (или состава по заданным свойствам) нужно непосредственно перед применением ОГР.

Отверждаемые глинистые растворы применяются при ликви­дационном тампонировании и борьбе с поглощениями. Надо от­метить следующие преимущества ОГР: 1) высокую коррозион­ную стойкость к термосолевой агрессии и водогазопроницаемость при сравнительно высокой механической прочности там­понажного камня; 2) способность обеспечивать монолитную связь тампонажного камня со стенками скважины при наличии на стенках даже рыхлых фильтрационных корок; 3) низкую плотность, что облегчает технологию работ и уменьшает расход смеси при тампонировании. Недостатком является токсичность фенолов и отвердителей и значительная усадка (до 7%) в рас­творах солей поливалентных металлов.

Разновидность отверждаемых глинистых растворов (паст) — растворы на основе лигносульфонатов и бихромата натрия (хромпика). Продукт твердения таких растворов представляет собой массу, подобную твердой резине с прочностью на сжатие от 0,4 до 0,8 МПа. Содержание компонентов в таком растворе колеблется в пределах (в объемных частях): глинистый раствор плотностью 1,7—1,8 г/см³ — 40—50; 30%-ный раствор хромпика плотностью 1,25г/см³ — 20—30; ССБ плотностью 1,25г/см³ — 25—30. Плотность тампонажного раствора 1,5—1,6 г/см³, расте-каемость по конусу АзНИИ 25 см и более, сроки схватывания от 20 ч 50 мин до 6 ч.

Порядок приготовления паст следующий: глинистый раствор смешивают с ССБ, а затем в полученную смесь добавляют водный раствор хромпика. После ввода бихромата натрия смесь должна быть закачана не позднее чем через 30 мин, так как образующийся гель загустевает до состояния непрокачиваемости. Эти составы применяются при борьбе с поглощениями.

Дата добавления: 2015-07-15