4. Бұрғылау жұмысы біткен соң цементтеу

Геотехнологиялық төтелдің жағдайы, жұмыс істеу мерзімі көп жағдайда цементтеу сапасынан және өнімді қабаттың гидроизоляциясына (су ақпайтындығына) байланысты болады.

ЖС технологияның төтелдерінің тығындайтын құрамы мынадай негізгі қасиеттері болуы керек:

Суөткізбейтін, суға төзімді, өте күшті қышқылдар әсер еткенде қышқылға төзімді, ерітіндінің тығыздығының төмендігі, аз құйылу дәрежелі және ерітінді айдауды сақтайтын уақыттың ұзағырақ болуы жақсырақ көлемінің өзгерлуі және суөткізгіштігінің төмен болуы.

Қышқылға төзімді қоспалар, әдетте үш элементтен тұрады: қышқылға төзімді толықтауыштар, қатырғышты болдырғыш пен байланысшыдан.

Толықтаушы ретінде кварцты құм, диабаз, андезит, ерітілген диабаз, күйдірілген сазды асбест, шамот, перлит, керамикалық порошок, шыны ұн, металлургиялық шлактар, кварцит, гранит, далалық шпаттар және т.б. қолдануға болады.

Байланыстырғыш ретінде қышқылға төзімді цементтерде сұйық шыны (натрийлі немесе калийлі) пайдаланылады. Сонымен бірге су, синтетикалық латекс, күкіртті кремнефторлы қышқылды "Ludox" сұйығын және басқаларын пайдаланады. Қатырғыш инициаторы ретінде көп жағдайда кремнефторлы натрий, сонымен бірге мырыштың фторсиликаты, магнийдің, мыстың, кальций, натрий алюминаты, магний мырыш және қорғасын оксиді, фторотитаны натрий және калий, сополимер стироламайнді ангидрид, бензолсуль-фохлорид, метилацетат, поливинилді эфирлер және басқалары. Қышқылға төзімді цементтің қасиеті мына қосымшалар: глицерин, глет, азотқышқылды қорғасын, тұзқышқылды анилиннің фурилді спиртпен қосылысы, хлорлы темірмен, портландцементпен, құмсазды цементпен, натрий бихроматының ерітіндісімен, фурфуолаин, калий едкий марганец шлагімен, ферросплав өндірісінің шлактарымен, негіздің және қышқылдың түйіршіктелген шлактармен арқылы реттейді

Жоғарыда айтылған қышқыл төзімді цементтер мынадай, құбырмаңы кеңістігін тығындауға жарампаз ететін кемшіліктергі тез ұстағыштық жоғары құйылу дәрежесі (консистенция) құйылу дәрежесі қазіргі бар қышқылға төзімді ерітінділер үшін бастапқы құйылу дәрежесі ЗОП₃ жоғарғы тығыздық (2,0 т/м₃ аса) және қышқылға төзімді цементтің тастарының сұйық шыныдағы (2% дейін, ауада) үлкен шөккіштігі жатады.

Қазіргі кезде қышқылға төзімді цементтің қату үдірісінің сипаты жөнінде бір көзқарас жоқ. Соған қарағанда қышқылға төзімді қосылыстың сұйық шыны негізінде қатуы коллоидно-химиялық үдіріс болып саналады. Натрий мен калийдің гидросиликаттарының әртүрлі заттармен өзара қосылысы, сілтілі силикаттар кремний қышқылының өте әлсіз тұзы болғандығында. Олардан кремний қышқылы барлық органикалық минералды қышқылдармен ығыстырылып шығарылады. Кремний қышқылының гелі сұық әйнектің кремнефторлы натриймен химиялық әсерлесу арқылы пайда болады. Пайда болған гель толықтауыштың үстне жиналады. Синерезис қорытындысында гель ақырындап сұйық фазаға өтеді, тығыздалады және массаны цементтейді.

Кремнефторлы натрий қата бастаған кезден бастап сілтілік силикатпен бірден реакцияға түседі. Реакция кремнефторлы натрий немесе басқа қатырушы инициатордың диффузиясының жылдымдығына сәйкес сілтілік силикатты ерітіндіде өтеді. Кремний қышқылының коллоид массалы гелінің пайда болуына байланысты қатырғыш инициаторының диффузиясы азаюы әсерінен процесс өшеді. Кремний қышқылы натрий немесе калий силикатының ерітіндісіне қарағанда жоғары тығыздықты болады.

Қышқылға төзімді құрамның қату инициаторысыз-ақ, гидросиликаттар мен ауаның көмірқышқыл газы мен өзара әсерінен де қатаң дамуы мүмкін.

Қышқылға төзімді цементтер сұйық шыны негіздегі жоғары қышқылға төзімді болады. Сұйық шыны мен кремнефторлы натрий мен химиялық байланысы қорытындысында толтырғыштың бөлшектерін цементтейтін, тесіктерді және цемент-тастарының капиллярларын бітеп тастайтын қышқылдың оның ішкі қабаттарына енуіне кедергі жасайтын кремний қышқылының тұздары пайда болады. Бұл цементтерді суға төзімділігі бос сілтінің өте төменгі деңгейге дейін азаюының арқасында, қатырғыш инициаторды көп мөлшерде енгізумен, көбінесе кремнефторлы натрийдің арқасында болады.

Оқшау (изолирлеуші) тастардың темір ортаның коррозиялық әсеріне төзімділігін зерттеулермына заттарға: ауыз су; ЖС объектісіндегі 3% -тік сулы ерітіндісі (жұмысшы орта) жерасты суы; 18% судағы ерітіндісіне батырылған тас үлгілерді ұзақ уақыт (17 айдан астам) бақылау арқылы жүзеге асты.

Гидрооқшаулау қоспалардың лабораториялық зерттеулері бойынша, тығындайтын және сульфаттөзімді цементтің тұратын қосылыстар қышқылды ортада тез бұзылатыны анықталып оларды ЖС төтелдерін оқшаулау үшін пайдалануға ұсынбайды.

Сұйық шыны мен қышқылға төзімді толтырғышты тығындайтын қосылыс жақсы нәтиже көрсетті. Қышқылға төзімді тығындайтын цементтің сұйық шынылы негіздегі құрамын тексеру кезінде, үш негізгі сұрақтар: олардың құйылу дәрежесі мен тығыздығының төмендеуі цементтерге ұлғаю қасиетін беру қарастырылды.

Ерітінділер консистенциясын азайту оның тығызыдығын азайту мен қышқылға төзімді толтырғыш тұратын құрған қосылыс пен сұйық шынының және кремнефорлы натрийдің массалық қатынасын көтеру арқылы жүзеге асады. Алайда тығыздықтың төмендеуі, яғни сұйық шынының сулылығы, суғатөзімділіктің атруына, алайда сонымен қатар ерітінідінің қышқылға төзімділігін төмендетеді. Өз кезегінде кремнефорлы натрийдің ерітіндідіегі шамасының көтерілуі, қышқылға төзімділікті жоғарлатады, алайда цементті суғатөзімділігі азаяды 15-20% кремнефорлы натрий құрайтын (сұйық шыны массасынан) цементтер қышқылға және суғатөзімді болып келеді. Кремнефорлы натрийдің дозасының азаюы қышқылға төзімді тастың суғатөзімділігін азайтып, беріктігін төмендетеді.

20-30ºС температура үшін мүмкін шамасы 13,5-15 массалықбірлікке тең. Бұл кезде қату уақытының басы 1 сағатқа жуық, ал соңы 4 сағатқа жақын болады.

Өндірістік жағдайда андезиттік ұнның болмауына байланысты қышқылға төзімді толықтырғыш ретінде бархан құмы пайдаланылады. Оқшаулау қоспаларын дайындау үшін натрийлі сұйық шыны кг/м³ (90 шас. бірлік); техникалық кремнефторлы натрий -15 мас бірлік; бархан құмы - 100 масса бірлікті қолданылды. Осыған байланысты зауыттардан әкелінетін сұйық шынының тығыздығы 1540 кг/м³ тең, қоспаның құрамына есеп бойынша қатсуы қосылады.

Дайындалған оқшаулау қоспасы мынадай параметрлерге ие болады: тығыздық 1860 кг/м³ - жайылуы (сұйықтың қатты денеге жайылуы) - 20 см; суқайтарылымдығы 15-20%.

Индукциялық каротаж көмегімен екі жыл бойы жүргізілген төтелдерді цементтеу сапасын қадағалау - қышқылға төзімді цементтің жоғарғы сенімділікке ие болды.

Мұнай және газ өнеркәсібінде жоғарғы қат қысымына және цемент тасының отырғызылатын колоннамен арасындағы әлсіз байланысқа байланысты құбырдан газ мұнай шығуы жиі кездесетін жағдай. Сондықтан құбырмаңы кеңістігін жақсылап оқшаулауға үлкен мән беріледі. Қазіргі таңда бұл сұрақтың шешімі еніп, колоннаның сыртқы қабатына құм қабатты жабу қабылданған. "Халибуртон" фирмасы жүргізген эксперимент негізінде дәлелдейді, ол цемент пен құбырдың сыртқы қабатының арасындағы жабысу күші олардың кедір-бұдырлық дәрежесіне байланысты. Отырғызылатын құбырдың сыртқы қабатын құммен жабудың цемент пен құбыр арасындағы жабысу күші 6 есе артатын әдісін фирма жасап шығарды.

"Континентал Ойл" фирмасы отырғызылатын құбырдың бетінің кедір-бұдырлығы үлкен болған сайын, цемент тасы мен құбыр арасындағы тұтасу берік, мықты, цемент тасының шайыр-құмды полирленген құбырмен тұтасу беріктігінен 40 есе және одан да көп. Іс жүзінде отырғызылатын құбырларда құмды жабындылар пайдалану ценментеудің сапасын газ ұңғымаларының кәсіпшілігінде арттырды.

Полиэтиленді отырғызылатын құбырлар полиэтиленнің полярсыз құрылымының әсерінен цемент тасымен тұтасуға нашар адгезиялық қабілетті. Осы жағдайға байланысты ЖС төтелдерінің өнімді қабатының оқшаулануы сапалы болмай, жұмысшы ерітінділердің шығынға ұшырауына әкеп соғады.