2.5.10 Деякі інші органічні та неорганічні наповнювачі

У промисловості використовується багато різних матеріалів, представ­лених у подрібненому вигляді (порошки, гранули, частинки різної форми і розмірів, волокна). Розглянемо характеристики ще деяких матеріалів.

Кополімери КФД і КТД

Кополімери формальдегіду з діоксоланом (КФД) і триоксолану з діоксоланом (КТД) являють собою термопластичні матеріали (ТУ 6-05-1543-79).

Кополімери КФД і КТД мають густину 1410-1420 кг/м³, температуру розм'якшення не менше 80°С (метод визначення за ГОСТ 12021-84 при напруженні згину 1,85-10"⁶ МПа) і не менше 100°С (метод визначення за нормаллю ФИАТ).

Кополімери КФД і КТД являють собою незабарвлені або чорного кольору гранули розміром не більше 4x4 мм (допускається постачання у вигляді гранул розміром до 8 мм у кількості не більше 5% від маси партії).

Кополімери КФД і КТД стійкі до дії холодної і кип'ячої води, розчинів солей, сильних лугів, більшості органічних розчинників (спиртів, ефірів, кетонів; аліфатичних і ароматичних вуглеводнів, жирів, масел, різних видів рідинного палива, бензину).

Кополімери не руйнуються при стисканні.

Поліметилакрилати і поліакрилонітрил

Поліметилакрилат [-СН₂-СН(СООСН₃)-]„, поліметилметакрилат [-СН₂-С(СН₃)(СООСН₃)-]„ і поліакрилонітрил [-CH₂-CH(CasN)-]„ -полімери ненасичених акрилової СН₂=СН-СООН і метакрилової СН₂=С(СН₃)-СООН кислот, а також нітрилу акрилової кислоти (або акрилонітрілу) CH₃=CH-Ca=N, тобто похідного цієї кислоти, в якому карбоксильна група -СООН замінена групою - CasN; тверді, безбарвні, прозорі, стійкі до нагрівання полімери; полімеризаційні смоли.

Фільтроперліт

Фільтроперліт (ТУ 21-31-44-82) - тонкодисперсний порошок, який містить у собі кремнезем (найдрібніша фракція для спучування перлітів). Частинки мають тонкостінну, розвинуту (з відкритою пористістю) мікро­структуру, доступну для змочування водою. Позірна густина 110 кг/м³, дійсна - 2105 кг/м³. Спливаючих частинок у воді за масою 3,78%. Поро-

534

Рис. 2.80 - Дисперсний склад фільтроперліту

шок перлітовий фільтру- ^; вальний використовується як допоміжне середовище в сучасних каркасно-намив­них фільтрах для фільтрації різних суспензій, цукрових сиропів, глюкози, пива, пит­ної води тощо, нерозчинний у воді. Середньозважений ситовий (див. вище) діаметр частинок фільтроперліту, що розрахований за масами фракцій, - 0,55 мм, модальний діаметр частинок - 0,17 мм (рис. 2.80).

Інші матеріали

Дисперсний порошковий реагент (диспор) - продукт переробки гумових виробів, які вийшли із використання (ТУ 38.108003-82). Середній розмір частинок диспору - 2-3 мкм, агрегованих частинок - 5 мкм. Пи­тома поверхня порошку - 2-3 м²/г. Густина матеріалу - 1140-1200 кг/м³. Насипна маса 1 м³ - 250 кг. Використовується як кольматат для меха­нічного закупорювання проникних порід при бурінні свердловин [347].

Смолодеревинний пил (СДП) - відхід деревообробної промисло­вості, який утворюється при виготовленні деревинно-стружкових плит. Він містить 80-90% деревини, 6-10% синтетичної смоли (наприклад, сечовиноформальдегідної) і різні домішки. Густина СДП - 750-850 кг/м³. Дисперсність висока: 100% проходить через сито №008. Використання аналогічне диспору [347].

Латекс БСК-75/2 - продукт, що містить 38% сухої речовини. Вод­невий показник рН ≥ 9. Розмір частинок 3-5 мкм. Використання анало­гічне диспору [347].

Дрібні гумові крихти - дроблена вулканізована гума (ТУ 38.105.378-72); 1-й вид - з розміром частинок до 1 мм, 2-й вид - з розміром частинок до 5 мм. Використовується як наповнювач при бурінні [295].

Бентоніт - висушена і подрібнена в порошок бентонітова глина з хімічними реагентами або без них (ТУ 39-043-74; ТУ 39-180-76). Викори­стовується як набухаючий наповнювач при бурінні [295].

Водна дисперсія гуми - суспензія густиною біля 1000 кг/м³; розмір частинок дисперсної фази (гуми) 1-2 мкм, вміст - 30-50% (ТУ 38.30-03-77). Використовується як наповнювач при бурінні [295].

Водна дисперсія латексу - суспензія густиною біля 1000 кг/м³; роз­мір частинок дисперсної фази 1-2 мкм, вміст 30-50% (ТУ 38.30-003-77). Використовується як наповнювач при бурінні [295].

535

Різнорозмірні гумові крихти - подрібнена вулканізована гума їл ТУ 39-05-009-77 з розміром 3-25 мм і умовним діаметром 3-4 мм (ДР-25) та подрібнена пластівчаста гума в грудках з умовним діаметром до 25 мм (ДРХ-25). Використовується як наповнювач при бурінні.

Подрібнена гума НДР (ТУ 39-04-002-75) - суміш подрібненої гуми, кусків кордної тканини і кордного волокна. Використовуються при бурінні три типи: НДР-10 (розмір частинок 3-Ю мм); НРД-15 (5-15 мм); НРД-25 (8-25 мм).

Реактопласт - подрібнені відходи при виробництві пластмасових виробів (розмір частинок 2-10 і 10-20 мм; густина 1400-1800 кг/м³; термостійкість 110-130°С).

Горіхова шкаралупа (ТУ АзССР 1-76) - подрібнені куски різної форми шкаралупи горіха фундука (густина 1600 кг/м³; вологість не більше 15%). Випускається двох типів: 1 - 2-8 мм; 2-2-18 мм.

Шкіра-,, горох " - відходи шкіряного виробництва; подрібнюють у молоткових подрібнювачах і просіюють через механічні сита з комірками 10x10 і 8x8 мм; вологість не більше 30%.

2.6 Вимоги до ізоляційних матеріалів і їх розчинів

Практикою ремонтно-ізоляційних робіт вироблено вимоги до ізо­ляційних матеріалів і їх розчинів, а саме [499,408]:

1. певна здатність ізоляційних матеріалів до селективної ізоляції і відсутність істотного впливу на проникність нафтогазонасичених порід пласта;

2. зрегульованість фільтрації матеріалу (рідинної фази, суспензії) в пласт у залежності від колекторських властивостей пласта і термінів затвердіння, геле- чи структуроутворення;

3. стійка однорідність ізоляційного матеріалу (відстій при 20°С не повинен перевищувати 1% за 1 год.);

4. ідеальна змочуваність поверхні обсадних труб, тампонажного каменю, фільтраційної кірки і гірських порід (кут змочування не повинен бути більшим 10°), висока адгезійна здатність до них;

5. хімічна інертність тампонажного розчину по відношенню до колони обсадних труб, гірських порід і пластових флюїдів (ця вимога не поширю­ється на випадки, коли в ізоляційний матеріал вводять спеціальні додатки, які реагують з гірською породою або з пластовим флюїдом для досягнення якоїсь певної мети, наприклад, для підвищення адгезії тампонажного ка­меню до гірських порід або для утворення закупорювального осаду чи вимивання матеріалу з нафтонасичених зон); корозійна стійкість ізо-

536

ляційного матеріалу і утвореного ним каменю до агресивних середовищ;

6. наявність короткого терміну між початком загустіння і прояв­ленням носійної здатності розчину, який твердне;придатність розчину до регулювання термінів затвердіння;

7. мінімальна фільтратовіддача дисперсії (винятком є випадки, коли фільтрат має кріпильні властивості, а тампонажний розчин використо­вується для ізоляції проникних пластів і для відновлення монолітності тампонажного кільця в зоні щільних розділів, а також для повторної герметизації різьових з'єднин обсадних колон);

8. здатність утворювати безусадковий камінь при тривалому збе­ріганні в пластових умовах;

9. відсутність синерезису (виділення рідинної фази з дисперсної структури, наприклад, гелю, що супроводжується зменшенням об'єму структури);

10. наявність низького динамічного модуля пружності тампонажного каменю, що виключає тріщиноутворення в камені при перфорації та інших ударних навантаженнях; достатня механічна міцність після затвердіння;

11. технологічність використання матеріалів - легкість приготування сумішей і розчинів; добра пропомповуваність; постійність властивостей і параметрів розчину за зміни тиску і температури середовища (за винят­ком використання цих змін для регулювання властивостей); безпека під час роботи і в першу чергу нетоксичність;

12. розчинність у певних розчинниках для забезпечення змоги розбав­лення розчину чи усунення тампону;

13. недефіцитність і невисока ціна; рентабельність (економічна ефек­тивність) використання незалежно від ціни.

Пояснимо деякі вимоги. Оскільки завданням ремонтно-ізоляційних робіт є максимальне заповнення ізоляційним матеріалом каналів припливу і перетікання води, то властивості використовуваних матеріалів повинні відповідати умовам і цілям ізоляції. Внаслідок цього важливою є про-никальна здатність тампонажних розчинів щодо водопропускних каналів, зокрема відповідність дисперсності і концентрації матеріалу величині роз­криття зазорів, тріщин, поперечних розмірів пор (див. главу 5). Наприк­лад, мале розкриття зазорів під час запомповування грубодисперсної си­стеми (зокрема цементного розчину) зумовлює кольматацію вхідної ча­стини каналу перетікання твердою фазою тампонажного розчину (диспер­сії), тобто утворення пробок, які перешкоджають рухові розчину, і, як нас­лідок, незначного проникання розчину в канал, недозаповнення його роз­чином та відсутність, або в кращому разі, короткотривалість ефекту ізо­ляції. Можна навіть рекомендувати виконання експериментальних дос­ліджень [499] з метою встановлення впливу розкриття зазору, градієнта

537

тиску і динамічного коефіцієнта в'язкості на ступінь проникання розчину в щілинні канали, які характеризуються низькою пропускною здатністю.

Міцність затверділого тампонажного каменю для ліквідації витікань через різьові з'єднини не відіграє істотної ролі, а для створення ізоляційних екранів у свердловині (пробки, мости) вона є основним показником.

Тампонажний розчин повинен володіти певною водоутримувальною здатністю і не розшаровуватися на тверду і рідинну фази як у стані спокою у зв'язку з осіданням (спливанням) частинок твердої фази внаслідок седиментації під дією сили тяжіння (архімедової сили), так і під дією пе­репаду тиску під час руху. Здатність тампонажного розчину втримувати воду за наявності проникного середовища і перепаду тиску характери­зують водовіддачею (фільтратовіддачею). Низька водовіддача цемент­ного розчину дає змогу зменшити забруднення проникної породи фільтра­том розчину, зформувати тонку і міцну фільтраційну цементну кірку на стінці породи, зрегулювати час затвердіння розчину, уникнути надмірної усадки (зменшення в об'ємі) тампонажного каменю під час його тужавін­ня, тобто повніше заповнити затрубний простір цементним розчином.

Практика засвідчує, що цементний розчин з водоцементним відно­шенням В/Ц = 0,4 і водовіддачею в межах 50-55 см³/30 хв. за перепаду тиску 7 МПа на фільтрі з кількістю отворів 128 на 1 см² (за методикою Американського нафтового інституту) забезпечує успішне і якісне це­ментування каналів під тиском [499]. Швидкість фільтрації повинна бути стабільною протягом усього часу здійснення ремонтно-ізоляційної опе­рації (у середньому 3-4 год.), так як інакше операція з цементування зірветься через настання високих тисків нагнітання внаслідок втрати розчином здатності текти. Гідравлічні опори рухові розчину зумовлю­ються його динамічною напругою зсуву і в'язкістю, але, внаслідок знач­них труднощів їх вимірювання в діапазоні, близькому до межі пропом-повуваності, замість останніх на практиці визначають зміну консистенції (іншими словами ступеня в'язкості чи густини, густоти) тампонажного розчину в часі, яка характеризує ступінь його пропомповуваності і, в кінцевому рахунку, можливість використання розчину для цементування. За тривалість часу загустіння тампонажного розчину беруть умовну границю пропомповуваності - період від моменту настання консистенції 6 Н-с/м². Ця тривалість часу повинна бути не меншою 4 год., а також додатково треба взяти ще резерв часу не менше 1 год. на випадок різних непередбачених зупинок у процесі цементування. При визначенні часу загустіння тампонажних розчинів звичайно виходять із максимальних температур у свердловині.

538