- •Авторы: н.И. Николаев, ю.А. Нифонтов, в.В. Никишин, р.Р. Тойб
- •Введение
- •Глава 1. Тампонажные материалы
- •1.1. Назначение и классификация тампонажных материалов для проведения изоляционных работ в скважинах
- •1.2. Минеральные вяжущие вещества
- •1.3. Физико-химические процессы гидратации и твердения минеральных вяжущих веществ Состав и свойства цементного клинкера
- •Связь между составом клинкера и свойствами портландцемента
- •Активные добавки в клинкер при его помоле
- •Активные добавки в состав тампонажного портландцемента
- •Кинетика структурообразования цементного камня
- •Природа процессов схватывания и твердения цементного камня
- •1.4. Тампонажные материалы специального назначения Термостойкие тампонажные цементы
- •Расширяющиеся тампонажные цементы
- •1.5. Тампонажные материалы на основе силикатов щелочных металлов
- •1.6. Органические и органо-минеральные тампонажные материалы Тампонажные смеси на основе торфа и сапропеля
- •Тампонажные смеси на основе синтетических смол
- •Тампонажные растворы на основе латексов
- •Тампонажные смеси на основе лигносульфонатов
- •Битумные тампонажные смеси
- •1.7. Комбинированные тампонажные смеси
- •1.8. Модифицированные тампонажные материалы
- •Облегченные тампонажные цементы и растворы
- •Утяжеленные тампонажные цементы и растворы
- •Глава 2. Контроль и регулирование свойств тампонажных смесей
- •2.1. Методы определения физико-механических свойств тампонажных смесей
- •2.2. Регулирование свойств тампонажных растворов с помощью химических реагентов
- •Ускорители схватывания и твердения. Для сокращения времени ожидания затвердевания цемента в тампонажные растворы вводят ускорители процессов схватывания и твердения.
- •Краткая характеристика некоторых реагентов
- •Глава 3. Технология тампонирования скважин
- •3.1. Цементирование обсадных колонн
- •Способы цементирования скважин
- •Методика расчета одноступенчатого цементирования
- •Режим работы цементно-смесительного оборудования при приготовлении тампонажных растворов из различных сухих материалов
- •Организация процесса цементирования скважин
- •3.2. Ликвидация геологических осложнений в открытом стволе скважины Изоляция поглощающих зон цементными растворами
- •Изоляция поглощающих горизонтов глиноцементными растворами
- •Изоляция поглощающих зон быстросхватывающимися смесями
- •Тампонажные устройства
- •Технология тампонирования скважин сухими быстросхватывающимися смесями (бсс)
- •Устройства с совмещенной доставкой бcc в скважину
- •Ликвидация каверн, пустот и крупных трещин в скважинах
- •3.3. Установка разделительных мостов и искусственных забоев в скважинах
- •3.4. Ликвидация и консервация скважин Ликвидационное тампонирование скважин
- •Консервация скважин
- •Рекомендательный библиографический список
- •Оглавление
- •Глава 1. Тампонажные материалы 5
- •Глава 2. Контроль и регулирование свойств тампонажных смесей 56
- •Глава 3. Технология тампонирования скважин 81
Тампонажные растворы на основе латексов
Латексные растворы получают при смешивании латекса с водным раствором хлористого кальция примерно в равных объемах. Наиболее распространенная концентрация хлористого кальция 3-5 %. Процесс коагуляции сопровождается резким ростом вязкости продукта, поэтому латексные растворы получают преимущественно в скважине в зоне поглощения.
Для регулирования свойств тампонажных растворов на основе латекса используются различные добавки. Так, прочность тампона из скоагулировавшего латекса повышается при введении в раствор 10-15 % лигнина, структуру малоконцентрированным латексам придают добавкой КМЦ (0,5-1 % порошка от массы латекса или до 10 % к объему латекса 5-7 %-ного водного раствора). Для повышения закупоривающей способности вводят наполнители, оптимальная добавка которых составляет 100-120 кг/м3. Так как плотность латексов ниже плотности воды, их закачивают с применением пакеров.
Тампонажные смеси на основе лигносульфонатов
При обработке лигносульфонатов солями поливалентных металлов образуется гель со свойствами, характерными для твердого тела. Наиболее распространенные лигносульфонаты в таких смесях – сульфитспиртовая барда (ССБ) и сульфитдрожжевая бражка (СДБ), коагулянты – бихроматы (натрия, калия, аммония) и другие соли хрома.
Время образования геля зависит от концентрации ССБ и количества соли хрома. Чем выше концентрация ССБ, тем меньше количество соли хрома необходимо для образования геля. Так, при концентрации ССБ (СДБ) в 40 %-ном растворе введение 14 % бихромата натрия образует гель в течение 2 мин, а введение 4 % бихромата натрия в раствор ССБ 25 %-ной концентрации приводит к образованию геля в течение 3 ч. Прочность геля повышается при введении в состав смеси минеральных наполнителей: глины, песка и др.
Смесь готовят в следующем порядке: вода – ССБ – наполнитель – коагулянт. После ввода каждого компонента смесь перемешивается в течение 3-5 мин. Бихроматы вводят в виде водных растворов в соотношении с водой 1 : 1,5.
Тампонажные смеси на основе лигносульфонатов применяются для борьбы с поглощениями промывочной жидкости.
Битумные тампонажные смеси
Битумные смеси представляют собой расплавленный битум с различного рода добавками и наполнителями. Введение наполнителей (песок, глина, цемент) в битум уменьшает растекаемость смеси по поглощающим каналам, сокращает ее расход, улучшает разбуриваемость битумной пробки.
Процент добавки наполнителя в битумную смесь подбирается в зависимости от величины каналов поглощения. Так, при наличии в зоне поглощения крупных трещин и каверн следует вводить до 50 % наполнителей. Увеличение добавок свыше 50 % может привести к тому, что смесь не выдавится из тампонажного снаряда, поэтому превышать эту цифру не следует.
Глину и цемент вводят с эмульгаторами и пластификаторами. Тогда массу наполнителей можно увеличить до 100 % от массы битума. В качестве эмульгатора рекомендуется применять кальцинированную или каустическую соду, пластификатором является соляровое масло или керосин. Масса эмульгатора должна составлять 2 %, а пластификатора – 5 % от массы битума.
Битумы и битумные смеси в условиях, когда имеется исходное сырье и отработана технология их использования, могут быть весьма эффективным тампонажным материалом. Однако необходимость дополнительного оборудования для разогрева битумных составов, дополнительная операция разогрева, более сложная организация работ, пожароопасность ухудшают условия труда буровиков. Все эти факторы ограничивают применение битумных составов.
Основные недостатки тампонажных смесей из органических веществ – их токсичность, высокая стоимость, необходимость строгой дозировки компонентов, низкая технологичность. Они плохо смываются с бурового оборудования и инструмента, должны храниться в специальной таре, требуют тщательного перемешивания и осторожного обращения. Эти недостатки уменьшают, комбинируя органические и неорганические компоненты.