- •Тампонажные смеси
- •1.1 Функции тампонажных смесей
- •1.2 Требования к тампонажным смесям
- •1.3 Способы упрочнения и кольматации стенок скважин. Способы тампонирования
- •Г л а в а 2. Состав цементных растворов
- •2.1 Цементы
- •2.2 Разновидности портландцемента
- •2.3 Механизм твердения цементов
- •2.4 Жидкости затворения. Добавки. Буферные жидкости
- •2.5 Расчет количества компонентов цементного раствора
- •3.1 Свойства цементного раствора
- •3.2 Регулирование параметров цементных растворов
- •4.1 Подготовка образцов к определению параметров цементного камня
- •4.2 Кинематика и термодинамика изменения свойств
- •4.3 Прочность ценетного камня
- •4.4 Сцепляемость цементного камня с горной породой
- •4.5 Усадка цементного камня при твердени
- •4.6 Неконтролируемое самопроизвольное расширение
- •4.7 Проникаемость цементного камня
- •4.8 Коррозионная стойкость цементного камня
- •4.9 Термостойкость цементного раствора и камня
- •5.1 Гельцементированные растворы
- •5.2 Глиноцементные растворы
- •Г л а в а 6. Коррозионностойкие тампонажные цементы
- •7.1 О термостойкости цементов
- •7.2 Цементно – кремнемнеземистые смеси
- •7.3 Шлакопесчаные цементы
- •7.4 Белито-кремнеземистый цемент (бкц)
- •7.5 Известково-кремнеземистые цементы
- •Глава 8 расширяющиеся тампонажные цементы
- •8.1 Способы регулирования процесса расширения.
- •8.2 Составы расширяющихся тампонажных цементов
- •Глава 9. Органические и органо – минеральные тампонажные смеси
- •9.1 Полиакриломид – цементные, лигнасо- цементные и цементно-латексные тампонажные смеси.
- •9.2 Синтетические смолы
- •9.3 Тампонажные смеси на основе карбамидных смол
- •9.4 Тампонажные смеси на основе сланцевых смол
- •9.5 Смологлинистые растворы
- •9.6 Полимерные тампонажные смеси
- •9.7 Тампонажные смеси на основе латексов
- •9.8 Смоло-полимерные смеси
- •9.8Другие полимер-минеральные тампонажные смеси
- •10.1 Битумы
- •10.2 Битумные эмульсии
- •10.3 Взаимодействие битумов с горными породами
- •10.4 Добавки к битумам
- •10.5 Цементно-битумные смеси
- •11.1 Механизм упрочнения и кольматации горных пород
- •11.2 Способы силикатизации
- •11.3 Способы однорастворной силикатизации
- •11.4 Взаимодействие силикатных растворов с горными породами
- •12.1 Облегченные тампонажные цементнты и растворы
- •12.1.1 Способы снижения плотности тампонажных растворов
- •12.1.2 Гельцементные растворы
- •12.1.3 Цементные растворы с кремнеземнистыми облегчающими добавками
- •12.14Проектирование составов облегченных тампонажных цементов и растворов
- •12.2.1 Утяжеленные тампонажные цементы и растворы
- •12.2.2Утяжеленный цемент для умеренно высоких температур
- •12.2.2 Утяжеленные шлаковые цементы
- •12.23Утяжеленные тампонажные цементно- и шлако-баритовые растворы
- •12.2.4Утяжеленные тампонажные растворы на основе шлаков цветной металлургии
- •Из свинцового шлака
- •Совместного помола свинцового шлака и песка при различных температурах и давлении 50 мп а
- •12.3 Тампонажные растворы, затворенные на концентрированных растворах солей
- •12.3.1 Растворение соленосных отложений
- •12.3.2 Приготовление засоленных тампонажных растворов
- •12.3.3 Влияние солей на реологические свойства тампонажных растворов
- •12.3.4 Водоотдача засоленных тампонажных растворов
- •12.3.5 Сцепление цементного камня с солями
- •12.4 Прочие модифицированные тампонажные материалы.
- •12.4.1Дисперсно-армированные тампонажные цементы
- •12.4.2Обращенные нефтеэмульсионные тампонажные растворы
- •12.4.3Нефтецементные растворы
- •13.1 Общие сведения.
- •13.2 Тампонажные растворы на основе вяжущих веществ
- •13.3 Тампонажные пасты
- •Глава 14.
- •14.1 Цементировочнве агрегаты
- •14.2 Цементировочные агрегаты в специальном исполнении
- •Режимы работы цементировочного агрегата ца-320а
- •14.3 Совершенствование цементировочных агрегатов
- •14.4 Цементно-смесительные машины
- •Режимы работы машины см-4м для получения раствора плотностью 1,85 г/см3
- •15.1 Оборудование
- •15.2 Тампонажные снаряды
- •15.3 Технология тампонирования
- •15.4 Технология тампонирования однорастворными тампонажными месями
- •15.5 Технология тампонирования двухрастворными смесями
- •15.6 Тампонирование гидромониторными струями и гидроимпульсным методом
- •15.7 Технология тампонирования сухими смесями
- •15.8 Технология тампонирования кавернозной зоны
- •15.9 Ликвидациооное тампонирование
- •Глава 16 Тампонажные снаряды
- •16.1 Тампонажный снаряд ту-7
- •16.2 Тампонажный снаряд кст
- •16.3 Тампонажный комплект сс и пм
- •16.4 Тампонажное устройство ту-2
- •16.5 Тампонажный снаряд при бурении комплексами сск (сот)
- •16.6 Технология проведения тампонажных работ
- •17.1 Техника безопасности при изготовлении и использовании тампонажных смесей
- •17.2 Природоохранные мероприятия при использовании тампонажных смеей
- •Библиографический список
9.3 Тампонажные смеси на основе карбамидных смол
Карбамидные смолы, как отмечено выше, представляют собой олигомеры (продукт поликонденсации мочевины и формальдегида), по своей формуле сходные с полимерами аминокислот (например, белками). Поэтому и структуры карбамидных гелей близки к белковым структурам. Подобно белкам они имеют первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру.
Первичная структура представляет собой образование длинных макромолекул олигомеров. Вторичная - образование спиралевидных макромолекул ("первичных элементов" из "спиралевидных волокон"|7]). Такая структура образуется - благодаря водородным связям между группами -СО- и NН2, расположенными на соседних витках спирали. При закручивании спирали амидные группы оказываются снаружи спирали. Третичные структуры - это структуры в виде глобул, которые образуются из закрученных в спираль макромолекул.
Четвертичные структуры представляют собой надмолекулярные структуры, образованные в результате взаимодействия глобул друг с другом при их коагуляции за счет гидрофобизации гидрофильных функциональных групп отвердителями (кислотами, гидрофобными жидкостями, катионовыми электролитами).
В обычном состоянии смола представляет собой коллоидный раствор с глобулами диаметром -0,02.-0,05 мкм. При добавлении отвердителя (чаще всего щавелевой кислоты) в результате понижения электрокинетического потенциала глобул наблюдается их коагуляция, образование коллоидных агрегатов и пространственной структуры. Через некоторое время происходит интенсивное нарастание прочности смолы за счет межмолекулярного и электростатического взаимодействия глобул.
Время твердения можно менять в широких пределах от нескольких часов до нескольких минут, в зависимости от концентрации смолы и отвердителя, а также температуры раствора.
Вследствие гидрофобизации глобул часть воды удаляется из пространственной решетки и образец сокращается в объеме.
Усадка смолы резко снижает качество тампонажных работ, в затвердевшей смоле образуются трещины. Для понижения усадки в смолу добавляют различные пластификаторы: битум, полимеры, акриламид, метилен-бис-акриламид и др.
Рецептура карбамидной смолы с пластификаторами может быть такой: ММФ 50-100 акриламид-10, метилен-бисакриламид-0,4, соляная кислота-5,. гидросульфат натрия - 0,014 частей.
Водопроницаемость карбамидных смол с пластификаторами при малом давлении практически отсутствует, при больших давлениях весьма незначительна.
Вязкость и растекаемость тампонажных растворов регулируют путем добавления воды и понизителей вязкости.
Сцепляемость карбамидных смол с горными породами зависит от составляющих их минералов, в первую очередь, от их полярности.
Наиболее полярными являются кварцесодержащие минералы, поверхность которых представлена весьма полярными атомами кислорода. Поверхностный потенциал понижается при наличии катионов: чем выше заряд катионов, тем интенсивнее нейтрализуется поверхностный потенциал минерала. Так, например, полярность плагиоклазов, содержащих ионы кальция, ниже, чем полярность калиевых шпатов. Кальцит - минерал почти нейтральный.
В соответствии с правилом Ребиндера вещество может адсорбироваться па поверхности раздела фаз, если его присутствие в межфазном слое уменьшает разность полярностей этих, фаз в зоне их контакта. Из правила Ребиндера следует, что молекулы полимера должны ориентироваться в адсорбционном слое так, чтобы их полярные (функциональные) группы были обращены к полярной фазе, причем полярные функциональные группы активно взаимодействуют только с полярными минералами. Чем выше их полярность, тем прочнее связь. Поэтому карбамидные смолы-полимеры с высоко-полярными функциональными группами имеют высокую сцепляемость с кварцсодержащими породами, более низкую - с микроклином, еще ниже - с плагиоклазами, а с каль-цитом могут совсем не сцепляться.
Для сцепления карбамидной смолы с кальцитом необходимо нейтрализовать полярность смолы в контакте с породой. Для этого поверхность кальцитсрдержащей породи (контакт кальцита со смолой) обрабатывают соляной кислотой.
Можно обрабатывать контакт и электролитами. Так, например, наличие железистых пленок на минералах повышает активность взаимодействия минеральных поверхностей с карбамидными смолами.
Добавление фурфурилового спирта также улучшает сцепляемоеть смолы с горной породой (в 8-10 раз).
Образцы из карбамидной смолы в течение времени упрочняются неравномерно. Наиболее интенсивное упрочнение структуры смолы происходит в первые трое суток. Через 13 суток прочность образцов на сжатие в воздушно-влажной и водной средах достигает, соответственно, 149 -и 134 кгс/cm2, нарастая с течением времени.
Прочность смолобитумных образцов в 1,5-2 раза ниже.
Прочность образцов песка, пропитанных карбамидными смолами, с уменьшением размеров зерен возрастает вследстие увеличения поверхности контакта. При 50 % смолы МФ-17 прочность образцов в атмосфере 55, в воде - 41 кг/см2.
Большим недостатком растворов на основе синтетических смол является, как отмечено, слабое взаимодействие их с бентонитовой коркой, однако его, можно увеличить при со ответствующем подборе катализаторов (например, комплексного соединения анилина).
Слабое взаимодействие смол с бентонитовой коркой можно объяснить трудностью пропитывания ее смолой.
Для повышения закупоривающей способности тампонажных растворов на основе синтетических смол вводят 5-8 % наполнителей.