Экзаменационный билет № 6

1. Безглинистые растворы полимеров, их свойства, область применения.

2. Коррозионностойкие, термостойкие цементы.

3. Определение условной вязкости бурового раствора.

1. ПОЛИМЕРНЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР — раствор на водной основе, содержащий высокомолекулярные полимеры линейного строения, применяемый при бурении главным образом крепких пород. Характеризуется высокой гидрофильностью и псевдопластичностью — способностью разжижаться до вязкости, близкой к вязкости воды, при больших скоростях сдвига и загустевать при низких. Различают безглинистые и малоглинистые полимерные буровые растворы. Для приготовления безглинистых полимерных буровых растворов используются гидролизованный полиакриламид (ГПАА), оксиэтилированная целлюлоза (ОЭЦ) и карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), биополимеры и другие соединения. Комплексообразователями служат хромовые, алюминиевые и т.п. соли. В малоглинистых полимерных буровых растворах используются полимеры двойного действия, являющиеся стабилизаторами бентонитовых суспензий и коагуляторами высокодисперсных частиц. Для приготовления малоглинистых полимерных буровых растворов применяются в основном акриловые полимеры (ГПАА, метас, гидролизов, полиакрилонитрил — гипан и др.), сочетающиеся с КМЦ-600, КМЦ-700 и подобными полимерами, обеспечивающими дополнительные снижения фильтрации. Для утяжеления полимерных буровых растворов применяются водорастворимые соли тяжёлых металлов. Содержание комплексообразователей не превышает 0,4%, бентонита 2-6% (в малоглинистых растворах). Фильтрация полимерных буровых растворов 5-10 см³, плотность неутяжелённых растворов 1000-1060 кг/м³. При бурении в глинистых отложениях полимерных буровых растворов добавляют KCl и др. Полимерные буровые растворы способствуют увеличению механической скорости проходки, стойкости долота, снижению абразивного износа трущихся частей насосов и др. Полимерные растворы могут быть безглинистыми. В этом случае раствор представляет собой воду с добавкой полимера, обычно не гидролизованного ПАА, улучшающего реологичес­кие свойства воды и ее выносящую способность и флокули­рующего выбуренную породу.

2. Термостойкие тц

Важнейшее условие термостойкости ЦК — обра­зование в процессе его затвердевания термодинамически устой­чивых в данных гидротермальных условиях соединений. Кроме того, необходимо, чтобы эти соединения обладали хорошими структурообразующими свойствами,— без этого нельзя полу­чить высокую прочность и низкую проницаемость образующе­гося пористого тела. Хорошие структурообразующие свойства имеют кристаллы с высокой степенью дисперсности и анизодиаметричности формы и с выраженной способностью к образова­нию фазовых контактов — контактов срастания. Желательно, чтобы эти устойчивые соединения образовывались не из про­межуточных так называемых метастабильных соединений, а сразу же на первых стадиях процесса твердения. Каждый процесс перекристаллизации в уже сформировавшейся струк­туре цементного камня сопровождается ее разупрочнением. Наименее термостойки ГЗЦ и ГГЗЦ.

Коррозионностойкие цементы

Защита цементного камня от корродирующего действия высо­коминерализованных пластовых вод и кислых газов (Н₂S и СО₂) — трудная задача. Применение защитных покрытий невоз­можно, а специальное повышение плотности цементного камня с целью защиты от коррозии технологически затруднено. Эти два приема наиболее часто применяются для защиты ПЦ бетона в сооружениях на поверхности. Пластовые флюиды более агрессивны, чем природные среды на поверхно­сти, а тонкое цементное кольцо в заколонном пространстве скважин и закрепном пространстве шахт более уязвимо, чем элементы других гидротехнических сооружений. Поэтому прак­тически единственной мерой защиты является применение це­ментов с повышенной коррозионной устойчивостью.

Пуццолановые цементы

Нами ранее были рассмотрены. Пуццолановые цементы, содержащие гидравлически активные кислые минеральные добавки, образуют цементный камень по­вышенной сульфатостойкости. Эти добавки способны связывать гидроксид кальция, выделяющийся при гидролизе цементных минералов, понижать его равновесную концентрацию и препят­ствовать тем самым образованию гидросульфоалюмината каль­ция, вызывающему разрушение цементного камня.

К материалам, обладающим пуццоланизирующим действием, относятся вулканические туфы, трассы и пемзы, кремнеземистые породы осадочного происхождения, прокаленные глинистые по­роды (глиежи), пылевидные золы бурых и каменных углей и др. В составе тампонажных цементов используются почти все известные пуццолановые добавки, однако лучшая и наиболее широко применяемая — пылевидные золы углей и сланцев. В от­личие от других пуццолановых добавок она не требует повы­шения водосодержапия вследствие невысокой водопотребности. Это имеет большое значение при опасности возникновения кор­розии, так как увеличение водосодержания раствора неиз­бежно приводит к росту проницаемости образующегося камня.

Пуццолановые цементы обеспечивают повышение стойкости к сульфатной коррозии и коррозии выщелачивания. Оба эти вида коррозии более опасны при низких и нормальных, чем при повышенных, температурах. Пуццолановые цементы, особенно с кремнеземистыми добавками осадочного происхождения, об­ладают худшей стойкостью против магнезиальной коррозии, чем обыкновенный портландцемент. Несколько лучше в этих средах применять цементы с добавкой пылевидной золы.