2.2.15 Тампонажні суміші на мінеральній основі з додатками органоаеросилів, полімерів, латексу, азбесту

Високоефективним вважається також використання водоцементних суспензій із додатками аеросилів, модифікованих кремнеземистих по­рошків [500].

Такі суміші містять як в'яжучу речовину портландцемент тампо­нажний ПЦ (за ГОСТ 1581-78) або цемент шлакопіщаний ШПЦС-120 (за ГОСТ 39-017-80).

Органоаеросили - це модифіковані різновиди аморфного пірогенного кремнезему, тобто різновиди гідрофільно-гідрофобних та повністю гідро-фобізованих аеросилів; вони являють собою білий сипкий високодиспер­сний порошок з питомою поверхнею 175-380 м²/г і розміром частинок (5-40)-10-⁶мкм[168].

Особливості їх використання зумовлені специфічністю впливу кожного

3 них на деякі з технологічно важливих властивостей цементних, це­ментно-полімерних та цементно-латексних дисперсій.

До органоаеросилів відносять бутилаеросил, метилаеросил, діетилен-глікольаеросил, аміноетилаеросил, карбоксиаеросил тощо. їх одержують заміщенням гідроксильних (ОН^-) груп на поверхні аеросилу органічними функціональними групами різної природи.

Бутилаеросил (БА) одержується в результаті хімічної взаємодії дисперсного кремнезему з бутиловим спиртом. У разі модифікування поверхні аеросилу органічними бутилогрупами на 50% бутилаеросил є гідрофільно-гідрофобним, а в разі модифікування поверхні на 100% -гідрофобним. Змішується з цементом у сухому вигляді.

Метилаеросил (AM) одержується реакцією з диметилдихлорси-ланом за температури 200-350°С. Метилаеросил випускається зі ступе­нем заміщення на 50, 75, 100, 300%. У разі покриття поверхні на 100% диметилдихлорсилановими радикалами не залишається структурних гідроксильних груп. Метилаеросил - гідрофобний, тобто водою не змо­чується. Змішується з цементом у сухому вигляді, рідше (в разі не­повного заміщення гідроксильних груп поверхні) додається до води замішування.

Діетиленглікольаеросил (АДЕГ) синтезується в присутності діетилен-гліколю. Частинки мають органічне покриття такого складу: [-0(СН₂)₂-0-(СН₂)₂-ОН]п, яке з'єднане з атомами кремнію. АДЕГ є гідрофільно-гідрофобним матеріалом і тому його можна вводити як у сухий цемент, так і у воду замішування.

305

Аміноетилаеросил (АЕА) має склад поверхневого органічного шару [-0-C₂H₄NH₂]n з різним залишковим вмістом гідроксильних груп. АЕА є гідрофільним матеріалом, вводиться у воду замішування.

Карбоксиаеросил (КОА) має склад поверхневого органічного шару [-0-R-COOH]n, де R - алкіл або аріл. КОА є гідрофільним матеріалом, вводиться у воду замішування.

Органоаеросили (за ГОСТ 14922-77) випускаються заводом „Оріана" (м.Калуш); діетиленглікольаеросил (ТУ 6-18-910-79), бутилаеросил (ТУ 6-18-159-78), метилаеросил та аміноетилаеросил (ТУ 39-08-125-77, ТУ 6-18-185-74, ТУ 6-18-12-80), карбоксиаеросил - дослідними виробництвами та заводами ІХП НАН України (м.Калуш та м.Саки), а азбест хризотиловий марки М-6-40 (за ГОСТ 1228871-67) імпортується з Росії.

Як стабілізатори тампонажних аеросилвмісних розчинів використо­вують поліетиленоксид (ПЕО), полівініловий спирт (ПВС), карбокси-метилцелюлозу (КМЦ), латекс карбоксильний дивініл стирольний БСК-70/2,75/21 (за ТУ 38400376-76).

Електролітами служать каустична сода NaOH, кальцинована сода Na₂C0₃, хлорид кальцію СаС1₂ або хлорид натрію NaCl.

Тампонажні аеросилвмісні суміші класифікують на 9 груп, а саме:

1 - портландцементний розчин з мікрододаванням органоаеросилу; використовується для встановлення розмежовувальних пробок (мостів) в обсадних колонах під час ліквідації свердловин;

2 і 3 - портландцементний та шлакопіщаноцементний розчини з дода­ванням органоаеросилів; використовуються для встановлення розмежо­вувальних мостів, усунення заколонних перетікань, відключення пластів або частини пластів при PIP у свердловинах з нормальною та підвищеною приймальністю;

4 - цементний розчин з „великим" додаванням АДЕГ або AM; призна­чений для усунення заколонних перетікань та відключення пластів;

5,6 і 7 - відповідно цементно-латексний розчин з додаванням КОА (5) та цементно-полімерні розчини з додаванням АДЕГ (6 і 7); вони мають близькі властивості та диференціюються за температурою використання, що досягається зміною типу полімерів і виду цементу; використовуються переважно для усунення заколонних перетікань та відключення пластів;

8 та 9 - цементно-асбестовий розчин з додаванням AM і азбесту; використовується при PIP в умовах підвищеної (8) та високої (9) прий-мальності свердловин.

Склад та властивості цих тампонажних розчинів відображено в табл. 2.64.

Водоцементне відношення, розтічність, час загущення та схоплю­вання тампонажних сумішей, міцність каменю повинні визначатися та

306

Таблиця 2.64-Склад і властивості тампонажних розчинів з додатками органоаеросилів, полімерів, латексу і азбесту

№	Тип в'яжучого	Дисперсний додаток до в'яжучого, %	Температурний інтервал викорис­тання, °С		Склад розчину,%
				В'я­жуче	Дисперсний додаток	Електроліти	Полімери	Вода	Коротка характеристика розчину і каменю
1	пц*	0,04-0,15, органо-аеросили	20-80	66,5-66,4	0,02-0,10	За необхід­ністю	-	33,4-33,5	Нормальна густина і в'язкість розчину. Підвищена міцність і понижена газоводопроникність цементного каменю
2	ГЩ	0,4-0,5, те саме	20-80 (20-50)	66,0-66,5	0,30-0,36	-	-	33,0-35,0	Нормальна густина, підвищені в'язкість і стабільність розчину. Підвищені адгезія, корозійна стійкість, газо­водопроникність, довговічність цементного каменю
	ШПЦС**	0,4-1,5, те саме	90-150	66,0-68,0	0,3-1,0	-	-	31,0-34,0	Те саме, в іншому температурному інтервалі
4	ПЦ	1-2,5, АМ і АДЕГ	20-60	61,8-53,2	0,62-1,35	-	-	37,7-45,5	Понижені густина (1600-1750 кг/м3) і в'язкість розчину; тиксотропність і понижені значили напруги зсуву і в'язкості після витримування в спокої; здатність до заповнення мікротріщин за стандартних фізико-хімічних властивостей цементного каменю. Короткі терміни тверднення
5	пц	0,35-1,6, органо- аеросили (КОА)	20-50	63,0-66,5	0,2-1,38	NaCl, 1,2-1,3; КОА: NaCI=l:(3-5)	Латекс, 0,66-1,50	32,0-45,0	Підвищені стабільність тампонажного розчину, здатність до заповнення мікротріщин. Висока міцність і корозійна стійкість цементного каменю; підвищені адгезія і деформівна стійкість до ударних дій
6	пц	0,05-1,50, АДЕГ	20-90 (45-75)	60,0-66,6	0,03-1,80	-	ПЕО, ПВС, КМЦ, 0,1-0,5	33,0-48,0	Підвищена стабільність, низька водовіддача розчину. Підвищена міцність, адгезія та інші властивості за п.4
7	ШПЦС	0,8-1,5, те саме	90-150(120)	63,0-68,0	0,5-1,2	-	ПЕО.КМЦ, 0,1-0,5	31,0-35,0	Те саме, в іншому температурному інтервалі
8	пц	0,8-1,4, АМ+азбест	20-50	61,0-63,0	0,1-0,4 AM + 0,5-1,0 азбест	За необхід­ністю	-	34,0-35,0	Підвищені кольматаційні і адгезійні властивості
9	пц	1,5-3,0, те саме	20-50	50,0-60,0	AM 0,5-1,0 + 1,0-2,0 азбест	Те саме	-	37,0-47,0	Понижена густина розчину. Підвищені закупорювальні та адгезійні властивості

Примітка: * ПЦ - портландцемент, * * ШПЦС - ШПЦС-120; у дужках вказано переважні рекомендації

307

відповідати вимогам ГОСТ 1581-78 для сумішей на основі портланд­цементу та ОСТ 39 017 80 для сумішей на основі ШПЦ-120. Відмінною особливістю є те, що ці тампонажні розчини характеризуються підви­щеним вмістом колоїдних частинок у фільтраті.