- •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
Ускорители схватывания и твердения. Для сокращения времени ожидания затвердевания цемента в тампонажные растворы вводят ускорители процессов схватывания и твердения.
Повышение содержания в тампонажном растворе каустической соды, поташа, кальцинированной соды, хлоридов натрия, калия и кальция до 3 % приводит к снижению прочности цементного камня после длительного твердения. При содержании хлорида натрия больше 5 %, а углекислого натрия меньше 1 % замедляются скорости схватывания и твердения. Введение более 2 % хлоридов вызывает коррозию труб. Для ее уменьшения при повышенных концентрациях хлоридов рекомендуется одновременно вводить нитриты, нитраты и хроматы натрия, калия и кальция. Сульфаты натрия и калия вызывают коррозию при введении их более 6 %. С целью предотвращения коррозии труб рекомендуется при цементировании скважин в условиях положительных температур использовать ингибирующие или органические электролиты.
Необходимо учитывать, что при введении кальцинированной соды в тампонажные растворы с большими дозами хлоридов, а также при тампонировании скважин с выделением сильно минерализованных вод может резко снизиться подвижность растворов.
При большом ускорении процессов твердения вследствие применения ускорителей существенно уменьшаются прочность и морозостойкость цементного камня.
Тампонажные растворы с добавками НКМ, НК + М, ННК + 5Н, ХК + ХН, ННХК, ННХК + 5Н характеризуются ускоренными и очень короткими сроками загустевания, мало зависящими от температуры, поэтому одновременно с указанными ускорителями в некоторых случаях вводят замедлители. Необходимость введения замедлителей определяется экспериментально. При назначении ускорителей необходимо учитывать, что некоторые из них при повышении или понижении температуры становятся замедлителями (например, мочевина). Такое же влияние может оказывать концентрация реагента.
Замедлители схватывания и твердения. Для предупреждения преждевременного загустевания и схватывания в тампонажные растворы вводят замедлители. При назначении замедлителей необходимо учитывать, что большинство из них одновременно является замедлителями твердения, а также влияет на реологические и фильтрационные свойства тампонажных растворов.
Хромпик применяется, как правило, совместно с такими замедлителями схватывания и понизителями водоотдачи, как СДБ, гипан, КМЦ, окзил, метас, СВК. Замедлители на основе гидролизованных соединений акриловой кислоты (гипан, К-4) при введении в портландцементные тампонажные растворы необходимо стабилизировать от коагуляции замедлителями растворения кальциевых солей, например, кальцинированной содой. Для шлаковых цементов стабилизаторы не требуются.
При назначении замедлителей следует учитывать их совместимость с солевой средой тампонажного раствора, а также возможность потери или инверсии свойств при повышении или понижении температуры (например, фосфаты, мочевина).
Регуляторы реологических свойств тампонажных растворов. Для регулирования реологических характеристик тампонажных растворов (увеличения или уменьшения вязкости и предельного напряжения сдвига) вводят реагенты-регуляторы реологических свойств. При назначении регуляторов реологических свойств надо учитывать, что многие из них влияют на процессы гидратационного твердения в сторону их ускорения или замедления.
Такие реагенты, как СДБ, КССБ, ГИФ-1, ПФЛХ, ВЛХК, СПД, ПАЩ-1, ВРП-1, Д-4, Д-12, ЦНИПС-1, мылонафт, вызывают сильное пенообразование при приготовлении раствора, поэтому их рекомендуется применять с пеногасителями.
Для повышения пластифицирующего действия реагента увеличивают его дозировку.
В качестве регуляторов реологических свойств используются как химические реагенты, так и наполнители: глины, песок, трепел и др. Часто вместе с химическими реагентами применяется бентонитовая глина. Оптимальное соотношение вяжущего, наполнителя и химического реагента подбирается экспериментально.
Пеногасители. Для гашения пены в тампонажные растворы вводят пеногасители. Пеногасители – в большинстве случаев растворы реагентов в дизельном топливе. При решении вопроса о применении того или иного пеногасителя необходимо учитывать возможную реакцию с тампонажным раствором и влияние на его свойства. Например, окисленный петролатум в присутствии солей кальция коагулирует, и для стабилизации в тампонажные растворы вводят кальцинированную соду.
Оптимальное количество реагентов устанавливается экспериментальным путем.