Тампонажные материалы. Свойства тампонажных растворов и камня.

Тампонажными называют материалы, которые при затворении с водой образуют суспензии (обычно их называют растворами), способные в условиях скважины со временем превращаться в практически непроницаемое твердое тело. В качестве тампо-нажных материалов чаще всего используют специальные марки цементов. В последние годы расширяется применение также пластических масс и некоторых смол, способных затвердевать со временем в водной среде. Тампонажные материалы классифицируют на группы по следующим признакам: составу клинкера, температуре применения, средней плотности приготовляемых из них растворов, устойчивости образующихся из тампонажных растворов камней к воздействию агрессивных пластовых вод, объемным деформациям при твердении. Так, в зависимости от состава клинкера эти материалы подразделяют на три группы: цементы на основе портландцементного клинкера; цементы на основе глиноземистого клинкера и бесклинкерные цементы. (Клинкером называют искусственный камень, образующийся в результате спекания при высокой температуре специально подобранной смеси некоторых природных материалов.)

В зависимости от температуры применения различают цементы для низких (ниже 15 °С), нормальных (от 15 до 50 °С), умеренных (от 50 до 100 °С), повышенных (от 100 до 150 °С), высоких (от 150 до 250°С), сверхвысоких (выше 250 °С) и циклически меняющихся температур.

В зависимости от средней плотности тампонажного раствора их подразделяют на легкие (менее 1400 кг/м³), облегченные (от 1400 до 1650 кг/м³), нормальные (от 1650 до 1950 кг/м³), утяжеленные (от 1950 до 2300 кг/м³) и тяжелые (свыше 2300 кг/м³).

По устойчивости к агрессивному воздействию пластовых вод тампонажные цементы классифицируют на сульфатостойкие, стойкие по отношению к кислым (углекислым и сероводородным) водам, к магнезиальным и к водам полиминерального состава, а также цементы для применения в условиях отсутствия агрессивного воздействия пластовых флюидов.

Наибольшее распространение в отечественной практике получили цементы на основе портландцементного клинкера (тампонажные портландцементы) и бесклинкерные (в основном на основе молотых гранулированных шлаков). Тампонажные портландцементы подразделяют на бездобавочные, с минеральными добавками, а также со специальными добавками, регулирующими свойства цемента.

О пригодности тампонажного раствора для цементирования конкретного интервала скважины судят по совокупности его характеристик: плотности, прокачиваемости, сроков загустевания и схватывания, седиментационной устойчивости, реологических свойств, водоотдачи, проницаемости теста и камня из него, прочности камня, характера и равномерности объемных изменений при твердении, коррозионной, температурно- и морозостойкости камня, способности создавать практически непроницаемую связь с обсадной колонной и окружающими горными породами.

Прокачиваемость. В течение времени, пока тампонажный раствор закачивают в заданный интервал скважины, он должен оставаться легкоподвижным. Подвижность раствора для холодных скважин оценивают косвенно с помощью усеченного стального конуса АзНИИ объемом 120 см³. Подвижность тампонажных растворов для высокотемпературных скважин оценивают также косвенно с помощью более сложного прибора — консистометра. Консистенция (густота) есть величина, обратная подвижности.

Срок загустевания. По мере развития гидратации консистенция тампонажного раствора изменяется и наступает момент, когда он становится трудно прокачиваемым. Обычно такой критической точкой считают консистенцию в 30 УЕК. Промежуток времени от начала затворения до момента, когда консистенция раствора достигнет такой величины, называют сроком загустевания.

Сроки схватывания. О развитии процесса превращения тампонажного раствора в покое из жидкого в полутвердое состояние судят по срокам начала и конца схватывания. Сроки схватывания при температуре менее 90°С и атмосферном давлении измеряют с помощью прибора Вика. Промежуток времени от начала приготовления раствора до момента, когда игла не дошла до дна кольца на 0,5—1,0 мм, называют сроком начала схватывания. За срок конца схватывания принимают промежуток времени от начала приготовления раствора до того момента, когда игла погружается не более чем на 1 мм.

Под относительным водосодержанием m_от понимают отношение массы воды m_дс к массе сухой твердой фазы m_т в единице объема тампонажного раствора

. (15.1)

Дата добавления: 2015-08-10