Утяжелители. Утяжеленные тц и тр.

Предупреждение осложнений при цементировании скважин достигается регулированием противодавления на пласты, что может быть обеспечено применением ТР с увеличенной плотностью. Для этого необходимо повышать плотность дисперсионной среды или твердой фазы. В настоящее время распространен второй способ. Утяжеление ТР достигается различными способами:

1) введением утя­желителей путем смешивания их в сухом виде с вяжущим ма­териалом;

2) использованием рудных цементов;

3) при совмест­ном помоле клинкера и утяжеляющих добавок;

4) увеличением количества окиси железа в портландцементе.

Наиболее распространен первый способ, при котором плот­ность раствора регулируется в широких пределах.

При использовании утяжелителей необходимо учитывать такие их физико-химические свойства, как плотность, химиче­ский состав, дисперсность, влажность, смачиваемость и абразивность.

Виды утяжелителей и их характеристика. В зависимости от основы минерала утяжелители из природных руд делятся на не­сколько видов: карбонатные (сидерит), баритовые, железистые (гематит, магнетит, ильменит), свинцовые (галенит).

Карбонатные утяжелители

Сидерит (карбонат железа) FеСОз — минерал. Плотность его 3800—3900 кг/м³, твердость по шкале Мооса 3,5—4.

Поскольку карбонаты растворимы в кислой среде, карбонат­ные утяжелители рекомендуются для повышения плотности ра­створов при цементировании продуктивных пластов. Это дает возможность с помощью кислотных обработок частично устра­нять вредное влияние кольматации продуктивного пласта твер­дой фазой тампонажного раствора.

Баритовые утяжелители

Барит ВаSО₄ — сульфат бария — минерал белого цвета, в чистом виде (без примесей) имеющий плотность 4480 кг/м³ и твердость по шкале Мооса 3—3,5. В природе в зависимости от количества и характера содержащихся в нем примесей минерал бывает серого, красного и желтого цветов плотностью 4300—4700 кг/м³. Барит — наиболее широко исполь­зуемый утяжелитель, применяется для тампонажных растворов всех типов.

В бурении используют преимущественно баритовые концентраты производства обогатительных фабрик цветной металлур­гии. В настоящее время выпускается шесть марок флотацион­ных баритовых концентратов.

Раньше применялся баритовый концентрат влажностью 10 — 12% и лишь иногда — подсушенный до влаж­ности 5 %. Применение влажного утяжелителя приводит к его комкованию и смерзанию в зимнее время и делает невозможной механизацию погрузочно-разгрузочных работ, поэтому в послед­ние годы используют сухой барит.

Качество утяжелителей на основе флотационных баритовых концентратов ниже, чем чистого жильного барита или барита, получаемого при гравитационном обогащении чисто баритовых руд. Это связано с тем, что флотационные баритовые концен­траты содержат вредные примеси флотореагентов, вызывающие вспенивание. Высок также в них уровень содержания водораст­воримых солей, тонкодисперсных и глинистых фракций.

Для повышения качества баритового утяжелителя, ослабле­ния или нейтрализации вредного влияния различных примесей флотационные баритовые концентраты при помоле или перед сушкой обрабатывают водным раствором обезвоженных фосфа­тов — кислого пирофосфата или триполифосфата. Это позво­ляет гидрофилизировать поверхность частиц барита, нейтрали­зовать загущающее действие тонкодисперсных фракций утяже­лителя и глинистых частиц, связать ионы кальция. При этом повышается общее качество утяжелителя, в связи с чем снижа­ются его расход, а также затраты времени и средств на утяже­ление и обработку ТР.

Наиболее полно требованиям утяжеления ТР отвечает утяжелитель из концентратов, полученных путем гравитационного обогащения баритовых руд. Утяжели­тели, полученные измельчением гравитационных концентратов до необходимой дисперсности, имеют ряд преимуществ перед баритом, полученным флотационным методом: отсутствие флотореагентов на поверхности утяжелителя; возможность обеспе­чения оптимального гранулометрического состава; отсутствие большого количества коагулирующих солей, возникающих вследствие разложения нетермостойких примесей в процессе интенсивной сушки флотоконцентратов, т.к. гравитационные концентраты можно сушить при более мягких режимах.