Продолжение таблицы 1.19
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
7
|
Раствор с хрозитил-асбестовыми, ПАВ и полиэтиленовыми добавками
|
Хрозитил-асбест коротковолокнистый (К-6-30) 8-18 %; полиэтилен низкого давления марки 270-76 (получаемого газофазным методом) 15-23 %; ПАВ 0,24-0,54 %
|
Используется со шлако-песчанными цементами (ШПЦС-120). Снижение по-верхностного натяжения на границе ра-сдела фаз,образование стабильной сис-темы; Уд.вес 1250-1400 кг/м3; Проч-ность 1,8-2,6 МПа. При темпер. форми-рования 140 0С. Водоотделение 1-5,5 %
|
Е.П. Катенев [11]
|
8
|
Раствор с примене-нием изола
|
ПЦТ; Хризотил-асбестовый мате-риализол (отход производства асбеста)
|
Образование в поровой структуре про-ницаемых пор и образование малопро-ницаемого кольматационного экрана. Уд. вес 1520-1760 кг/м3; Прочность 1,6-3,0 МПа
|
М.Б.Хадыров [12]
|
9
|
Раствор с примене-нием асбоцемент-ной пыли
|
ПЦТ, Асбоцементная пыль (преиму-щественно в виде хризотил-асбеста) отходы асбестового производства
|
Уд.вес 1630-1650 кг/м3; Прочность 1,8-3,0 МПа
|
Т.М. Бондарчук;
М.М. Дячишин [13]
|
10
|
Раствор с примене-нием перлита и его разновидностей
|
Вспученный перлит; перлитовый песок с трепелом; перлитовый лег-ковес со шламом карналлитового хлоратора; фильтрованный перлит с глинистым минералом; фильтропер-лит с меламинформальдегидной смолой
|
Предотвращает оседание твердой фазы. Повышается седиментационная устой-чивость. Уд.вес 1210-1700 кг/м3; Проч-ность 0,6-2,96 МПа. Выдерживает давления до 5,9 МПа
|
А.И. Булатов;
В.А. Яковлев [14]
А.А. Клюсов [15]
Н.А. Мариапольс-кий [16]
И.Г. Верещак [17]
|
Продолжение таблицы 1.19
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
11
|
Раствор с примене-нием шлифовальной пыли и фильтрован-ным перлитом
|
ШПЦС, отходы шлифовальных асбофрикционных изделий + филь-трованный перлит
|
Крепление в условиях высоких температур. Уд.вес 1210-1460 кг/м3; Прочность 0,91-2,3 МПа
|
А.И.Булатов [18]
|
12
|
Раствор с добавле-нием костры, коно-пли, льна
|
ПЦТ; отходы пенькопроизводства (целлюлоза, пентазан, лигнин) 10-20 %.
|
Крепление в условиях высоких темпера-тур. Облегчение до 1560 кг/м3
|
А.И.Булатов;
В.А.Левшин [19]
|
13
|
Добавка резиновой и пенопластовой крошки
|
ПЦТ; мелкопористая структура пе-нопластовой крошки 2-3 %; резино-вая крошка вулканизированных от-ходов 5,5-15 %
|
Жесткость каркаса предотвращает попа-дания воды внутрь частицы, обеспечивая надежность облегчающего эффекта. Резиновая крошка улучшает сцепление цементного камня. Уд.вес 1410 1560 кг/м3
|
А.Г.Казаков;
Ю.С.Зиновьев [20]
Н.Х.Каримов;
Т.К.Рахматул-
лин [21]
|
14
|
Применение минерального органического порошка (МОП)
|
ПЦТ; Альгинатные растворы 5-7 %
|
Увеличивает прочность контакта с ме-таллом. Уд.вес 1080-1990 кг/м3, Объемная масса 200-231 кг/м3
|
Н.А.Иванова;
П.Н.Иноземцев;
А.Т.Ковалев [22]
|
15
|
Применение лигни-на и шлам-лигнина
|
ПЦТ; лигнин, шлам-лигнин 5-15 %, гидролизный лигнин 10-20 % (сили-ката натрия 2-7 %)
|
Применяется при температурах от 20 до 70 0С. Уд.вес 1300-1400 кг/м3; водосодержание (В/Т) 0,9-1,4
|
П.Я.Зельцер [23]
А.А.Клюсов [24]
|
Продолжение таблицы 1.19
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
16
|
Применение
смол
|
ПЦТ; Сополимер стирола и дивинил бензола (КУ-2); фенолформальде-гидная смола ТС ГКС 75-90; кар-бамидоформальдегидная смола; сти-рол-бутадиеновый латекс; верми-кулит
|
Вермикулит предотвращает поглащения и ГРП, улучшает термодинамические условия эксплуатации 8-17 %; КУ-2,ТС ГКС 75 90 вводятся в кол-ве 8-13 % за-купоривают трещеноватые и пористые породы, обладают низкой теплопрово-дностью, высокая термостойкость, вы-сокая релаксирующая способность. Уд.вес 1520-1760 кг/м3
|
А.П.Тарнавский;
Н.А.Рябинин [25]
Г.Какаджанов;
Е.И.Карпенко [26]
Н.Ф.Пекарский;
Н.П.Маслеев [27]
Т.Х.Муксинов;
Ж.П.Сающкая [28]
|
17
|
Применение углеродосодержащих материалов
|
ПЦТ; Использование торфа размером не более 0,08 мм в кол-ве 2-20 %; В качестве ускорителей хлористый кальций и хлористый алюминий. Регуляторы процесса твердения совместно с торфом шламом карналитового хлоратора (КС1 MgCL2∙6H2O).
|
Улучшает облегчающие способности. Уд.вес 1320-1660 кг/м3
|
А.А.Клюсов;
А.Т.Горский [29]
Л.Т.Федорова [30]
|
18
|
Применение сажи
ПМ100;ПМ75;ПМ50
|
ПЦТ; Сажа на углеродной основе (10-20 %)
|
Уд.вес 1420-1760 кг/м3
|
А.А.Клюсов [31]
|
19
|
Применение графита
|
ПЦТ; Графит в сочетании с реаге-нтамикриолита,аморфного глино-зема и углекислым калием(исполь-зование глинистых террикоников) 10-70 % от массы композиции ПЦТ +добавка
|
Хорошая седиментационная устойчивость, улучшение реологических показателей. Уд.вес 1520-1720 кг/м3
|
Р.П.Иванова [32]
|
Продолжение таблицы 1.19
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
20
|
Использование керогена
|
ПЦТ; Порошкообразный кероген (органич. вещво горючего сланца) от 5-70 % от твердой смеси, плотн 1350 кг/см3
|
Обладает гидрофобными свойствами. Позволяет работать при температурах от минус 10 до 200 0С
|
А.И.Булатов [33]
|
21
|
Добавка скоп
|
ПЦТ; Мелкое волокно целлю-лозы(каолин,канифольный клей,кра-хмал) вводится 2,5-3,5 % от массы раствора
|
Улучшает облегчающие способности. Уд.вес 1480-1640 кг/м3
|
В.Н.Розов;
М.П.Геранин;
В.И.Рябов [34]
|
22
|
Применение алюми-ната натрия
|
ПЦТ; Хлорид-кальция(5-6 %) + алюминат натрия либо магневые электролизы
|
Улучшает облегчающие способности. Уд.вес 1580-1740 кг/м3
|
А.А.Клюсов [35]
|
23
|
Применение тонкодисперсных кремнеземсодержа-щих материалов
|
ПЦТ; Зола(продукт сжигания камен-ного угля),пылевидная топливная зола совместно с саморассыпающимся шлаком вводится 10-30 % от общей массы
|
Улучшает облегчающие способности тампонажного раствора
|
И.М.Давыдов;
В.А.Евецкий;
Л.Я.Кизильштейн [36]
|
Продолжение таблицы 1.19
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
24
|
Применение запеченной пыли электролитов
|
ПЦТ; Пыль низкотемпературного спекания(хлориды,сульфаты и кар-бонаты щелочных и щелочнозем-ленных металлов, глинит)
|
Повышается солестойкость и водостойкость. Улучшает облегчающие способ-ности тампонажного раствора
|
А.А.Клюсов;
В.В.Минаков;
П.Г.Кожемякин [37]
|
25
|
Применение пыли кремния
|
ПЦТ; Пыль электролитов совместно с кремниевой пылью(уловленной скрубберами отходы произв. Крем-ния)-50-70 % аморфный кремнезем
|
С повышением температуры раствори-мость кремнезема возрастает-обеспечивает более твердый камень при высоких температурах
|
Уфимский нефтяной институт [38]
|
26
|
Применение кремнезема совместно с фосфогипсом; с сульфатом натрия
|
ПЦТ; Кремнезем ТУ6-08-465-80 плотностью 1200 кг/м3 (на 80 % представлен оксидом кремния)
|
Улучшает облегчающие способности тампонажного раствора
|
А.И.Булатов;
В.Т.Филиппов;
В.В.Гольштейн [39]
Е.М.Левин;
Л.В.Палий [40]
|
27
|
Применение отходов ферросилиция
|
ПЦТ; Ферросилиций(полые стеклянные шарики диаметром 0,1 мкм. Насыпная плотность от 100 до 300 кг/м3
|
Улучшает облегчающие способности тампонажного раствора
|
А.А.Клюсов;
Ю.Т.Ивченко;
В.И.Урманчеев;
В.И.Батурин [41]
|
28
|
Применение отходов карбида кальция
|
ПЦТ; Карбид кальция (кремнезема до 60 %, оксида алюминия до 13 %)
|
Улучшает облегчающие способности тампонажного раствора
|
Е.А.Ахметов;
И.А.Фирсов;
А.И.Ким [42]
|
Продолжение таблицы 1.19
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
29
|
Кеки скрубберных вод (КСВ)
|
ПЦТ; КСВ(оксид кремния 75-80 %, карбонад кальция 9-11 %, хлорид натрия 6-9 %)
|
Высокодисперсный SiO2 активизируется с хлористым натрием и последующей реакцией с цементным клинкером. Улучшает облегчающие способности тампонажного раствора плотность до 1200 кг/м3. Прочность 4,5-18,1 МПа
|
О.К.Ангелопуло;
Х.А.Аль-Варди;
К.А.Джабаров;
Е.А.Коновалов [43]
|
30
|
Применение цеоли-тизированного туфа гидрофобизиро-ванной породы, ги-дрофобизирован-ного клиноптило-лита
|
ПЦТ; Циолиты (клиноптилолит)
|
Формируется структура цементного камня с высокими прочностными характеристиками и изоляционными свойствами. Эффективна в качестве облегчающей добавки
|
В.Ф.Горский;
А.К.Куксов [44]
Г.Р.Вагнер;
В.М.Шенбергер [45]
Е.И.Прийма [46]
|
31
|
Применение АСПМ; ВМС; МС
|
ПЦТ I-50 ГОСТ 1581-96; стеклянные микросферы из натриево-борсили-катного стекла или алюмосиликатные полые микросферы (АСПМ); Стеклянные высокопрочные газо-наполненные микросферы (ВМС); Хлорид кальция CaCl2 (при регули-ровании сроков схватывания)
|
Добавка микросфер дает преимущества для цементирования верхних активных отложений(сеноман) до1500 м, облег-ченный раствор применим в темпера-турных диапазонах от +5 до +35 0С
|
А.А.Фролов;
В.Ф.Янкевич;
В.П.Овчинников;
П.В.Овчинников [47]
|
-
использование большинства облегчающих добавок требует дополнительного введения ускорителей сроков схватывания и добавок понижающих водоотдачу тампонажного раствора;
-
применение газообразующих добавок (алюминиевая пудра и т.д.) не рентабельно, так как они дороги и дефицитны;
- использование отходов угольной промышленности, зол, малодисперсных кремнесодержащих материалов экологически не безопасно;
- шлифовальная пыль и асбестовое волокно содержат канцерогенные вещества;
-
керамзит, углеродистые металлы, образуют нестабильные тампонажные растворы с последующим формированием камня имеющего высокую газопроницаемость, низкие физико-механические свойства.
-
использование микросфер (МС) от 6 до 12 % в качестве облегчающей добавки снижают плотность цементного раствора с 1860 до 1400 кг/м3. Физико-химические результаты анализа раствора (камня) с добавками микросфер удовлетворяют всем требованиям предъявляемым к тампонажным облегченным композициям для цементирования газовых скважин. При этом цементирование скважин в одну ступень с добавками МС плотностью 1400 кг/м3 сопровождается частыми поглощениями тампонажного раствора.
1.7 Теоретические предпосылки решения поставленной цели и задач исследований
Наличие пластов с аномально низкими давлениями, как отмечено ранее месторождений Среднего Приобья, Севера Тюменской области и Восточной Сибири является в основном причиной поглощений цементных растворов, что приводит к недоподъему тампонажной смеси до необходимой высоты и к некачественному разобщению продуктивных горизонтов. В большинстве случаев поглощение цементных растворов приводит к межколонным нефтегазопроявлениям и нарушению целостности обсадных колонн. Для успешного цементирования скважин и разобщения продуктивных горизонтов в условиях аномально низких пластовых давлений необходимо в первую очередь создать на пласты такое противодавление, чтобы в период образования достаточно прочного цементного камня система пласт - скважина находилась в равновесном состоянии.
Равновесное состояние этой системы при цементировании можно поддерживать, применяя тампонажные растворы с соответствующими свойствами:
-
Плотность раствора должна быть от 1000 до 1400 кг/м3 и ниже;
-
Реологические параметры, в первую очередь вязкостные, должны обеспечивать равновесие системы пласт - скважина регулированием гидравлических сопротивлений в заколонном пространстве.
Кроме этого, цементный раствор (камень) должен удовлетворять ряду общих требований. Так, тампонажный раствор должен образовывать газонепроницаемый камень с достаточной прочностью. Цементный камень, образующийся в процессе структурообразования и твердения, должен расширяться на величину, обеспечивающую достаточную герметичность контакта цементного камня со стенкой скважины и обсадной трубой.
Плотность тампонажных растворов зависит от удельного веса компонентов, соотношения компонентов в смеси, водоцементного отношения и плотности жидкости затворения. Зависимость плотности раствора от перечисленных факторов двухкомпонентной смеси, состоящей из вяжущего и облегчающей добавки записывается в виде [48]
 (1.5)
где R - n/m - соотношение компонентов сухой смеси;
n - процентное содержание облегчающей добавки в смеси;
m - процентное содержание ПЦТ;
 - В/Ц;
 - плотности соответственно первого и второго компонентов в кг/м3;
 - жидкости затворения в кг/м3.
Ниже (таблица 1.20) приведены результаты расчетов плотности цементного раствора (тампонажный материал ПЦТ I - G) с тремя разными видами облегчающих добавок, применяемых в настоящее время на рассматриваемых нами месторождениях - глинопорошок (Палыгорскитовая глина) плотностью 2300 кг/м3, вермикулит плотностью 1800 кг/м3, микросферы (АСПМ) плотностью 500 кг/м3 c разным водоцементным отношением и процентным содержанием первого [49].
В/Ц варьировалось от 0,35 до 1,0 и соотношение компонентов (ПЦТ - добавка) - 90 : 10; 80 : 20; 70 : 30; 60 : 40; 50 : 50. В качестве жидкости затворения - раствор плотностью 1030 кг/м3 с добавкой CaCl2.
Результаты приведенных расчетов показывают, что влияние всех трех параметров - водоцементного отношения (В/Ц), плотности компонентов и их соотношения - взаимосвязано. Так, при В/Ц от 0,35 до 1,0 плотность раствора для цемента (ρ= 3200 кг/м3) и облегчающей добавки (глинопорошок ρ = 2300 кг/м3) понижается с 2031 до 1487 кг/м3.
Таблица 1.20 - Показатели плотности цементного раствора в зависимости
от плотности компонентов (вяжущее - облегчающая добавка) и В/Ц
Облегчающая добавка
|
Плотность добавки, кг/м3
|
В/Ц
|
Соотношение компонентов
|
90 : 10
|
80 : 20
|
70 : 30
|
60 : 40
|
50 : 50
|
Глинопоро-шок (Палыгорски-товая глина)
|
2300
|
0,35
|
2031
|
1994
|
1959
|
1925
|
1892
|
0,44
|
1907
|
1884
|
1855
|
1826
|
1798
|
0,60
|
1763
|
1740
|
1717
|
1694
|
1673
|
0,80
|
1635
|
1616
|
1599
|
1582
|
1565
|
1,00
|
1543
|
1529
|
1515
|
1502
|
1487
|
Вермикулит
|
1800
|
0,35
|
1995
|
1926
|
1861
|
1801
|
1744
|
0,44
|
1885
|
1827
|
1772
|
1720
|
1672
|
0,60
|
1740
|
1695
|
1653
|
1612
|
1574
|
0,80
|
1617
|
1582
|
1549
|
1517
|
1487
|
1,00
|
1529
|
1501
|
1474
|
1448
|
1423
|
Микросферы
(АСПМ)
|
500
|
0,35
|
1644
|
1363
|
1165
|
1017
|
903
|
0,44
|
1585
|
1336
|
1155
|
1017
|
909
|
0,60
|
1504
|
1298
|
1141
|
1019
|
920
|
0,80
|
1430
|
1261
|
1128
|
1020
|
931
|
1,00
|
1378
|
1233
|
1117
|
1021
|
940
|
При этом плотность 1487 кг/м3 достигается при В/Ц = 1,0 и соотношении компонентов 50 : 50. Большое содержание облегчающей добавки (50 %) отрицательно влияет на физико - механические характеристики раствора (камня). Оптимальное количество добавки, т.е. соотношение должно находиться в пределах 80 : 20. Количество добавки до 20 % и В/Ц = 1,0 снижает плотность раствора до 1529 кг/м3. Высокое содержание воды в цементном растворе влияет в дальнейшем на седиминтационную устойчивость тампонажной композиции. Таким образом, влияние В/Ц на плотность раствора тем существеннее, чем выше плотность компонента. На рисунке 1 показана зависимость плотности раствора от В/Ц и соотношения компонентов.
Достарыңызбен бөлісу: |
