Remontoff23.ru

Про Ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Для чего нужен тампонажный цемент

Промывочные тампонажные растворы

Нефтяная скважина — это горная выработка округлого сечения, предназначенная для получения и транспортирования углеводородного полуфабриката из недр. Тампонажный промывочный раствор применяется в бурении для достижения увеличения срока функциональной пригодности скважины, наряду с технологическим процессом разобщения пластов обсадными колоннами.

Цементирование (тампонаж) нефтяной скважины

По мере увеличения глубины скважины требуется проводить цикл работ по укреплению стволового пути, включающий спуск обсадной колонны и тампонаж затрубного сектора. Так как в качестве тампонажного промывочного раствора обычно (но не всегда) применяются рабочие жидкости, содержащие цемент, этот технологический прием получил дублирующее название «цементирование скважины». Для дальнейшей успешной эксплуатации скважины процесс укрепления стенок цементированием и, в частности, качество образующегося цементного камня, играет первостепенную роль. Состав тампонажных промывочных растворов должен обеспечить:

  • безпустотное, сплошное заполнение зоны между обсадной колонной и стволовыми стенками забоя;
  • расчетную величину адгезии как со стенками обсадных труб, так и со стволовой поверхностью скважины;
  • изоляцию и разобщение продуктивных и проницаемых пластов;
  • защиту затрубного пространства от проникновения нефти и (или) газонефтяной смеси под воздействием избыточного пластового давления;
  • укрепление обсадной колонны в толще разрабатываемой породы;
  • антикоррозийную протекцию металлических частей обсадной колонны от окислительного разрушения межпластовыми водами;
  • частичную разгрузку буровой колонны от экстернального давления.

Ввиду того, что цементный камень не подлежит замене и должен обеспечить надежное функционирование скважины во все время эксплуатации цементирование колонны необходимо выполнять в строгом соответствии с разработанными техническими регламентами, обеспечивая наличие и использование качественных тампонажных реагентов.

Цементирование колонны включает в себя цикл работ по приготовлению промывочного тампонажного раствора и нагнетании его в скважину, в затрубный промежуток. Во время проведения работ ведется постоянный контроль за параметрами промывочного тампонажного раствора и его соответствия технологическим характеристикам. После проведения цементажа скважины, через время, требующееся для затвердевания раствора, проводится исследование качества выполненных работ и, при соответствии цементного камня расчетным технологическим параметрам, процесс цементирования объекта считается законченным.

Портландцемент — основа тампонажного промывочного раствора

В качестве цементирующей составляющей промывочных тампонажных растворов используются портландцементы и доменные шлаки.

Портландцемент — это сыпучий материал с вяжущими свойствами, получаемый в результате одновременного размола гипса, клинкера и (или) гранулированных доменных шлаков. При этом количество гипса в полученной смеси регламентируется в пределах 1,5-3,5%. Портландцементные тампонажные смеси обладают способностью затвердевания и превращения в минеральное соединение, характеризующееся повышенной механической прочностью, через некоторое время после разведения компонентов в воде. Цементный камень образуется в результате реакций гидратации и гидролитической диссоциации клинкерных элементов (кальциевых алюминатов, алюмоферритов, силикатов). Таким образом именно минеральный состав клинкера играет главную роль при протекании химических реакций, определяющих скорость затвердевания промывочного тампонажного раствора и финишных функциональных свойствах полученного бетона.

На месторождениях с АВПД (аномально высоким давлением) работы по цементажу скважин производятся многоступенчатым методом, при этом плотность бурового тампонажного раствора увеличивают до максимально возможной величины. Помимо этих технологических приемов, во избежание заколонных нефтегазоводопроявлений, используют седиментационноустойчивые тампонажные компоненты, обеспечивающие ускоренное «схватывание» цементной смеси. В результате обработки стенки скважины успешно противостоят проницаемости пластов.

Добавки, улучшающие свойства тампонажных растворов

Для улучшения рабочих характеристик промывочного тампонажного раствора в качестве дополнительно используемых добавок используются:

  • хлористый кальций и карбонат натрия. Применяются для сокращения сроков схватывания бетона. Добавление ускорителей в воду или в сухие компоненты позволяет получить БСС (быстросхватывающиеся смеси), которые используются при температуре скважины в пределах до 50-65°С. БСС с расширительными свойствами получают, добавляя к исходному сырью до 10-30% гипсоглиноземистого цемента. БСС на основе пуццолановых цементов отличаются низкой плотностью и высоким порогом интенсивности загустевания;
  • гипс. Добавление гипса позволяет сократить срок твердения, в результате чего высокопрочный камень получается уже через 3-4 часа после закачки промывочного тампонажного раствора. Чтобы процесс схватывания не начался уже в бурильных трубах, в них специально добавляются замедлители процесса. Гипсо-цементные тампонажные суспезии гораздо более стойки к разбавлению водой, чем обычные цементные и применяются при наличии водяных пропластков;
  • бентонит, применение которого увеличивает стартовую подвижность промывочного тампонажного раствора, что оптимизирует работу по закачке, особенно при необходимости применения высокой плотности цементирующего материала. Глиноцементные смеси обеспечивают стабильную вязкость рабочего материала во время продавливания его в зону поглощения, после чего происходит резкое увеличение параметра и наступление периода пластической прочности. Для улучшения характеристик бентонитовых смесей и нивелирования воздействия пластовых вод до начала твердения возможно добавление в раствор натриевого или калиевого силиката, в количестве 3-10% от массы цемента ;
  • цементно-смолистая композиция (ЦСК) с использованием пластификатора ТЭГ-1 (эпоксидной алифатической смолы). Смола представляет собой вязкую жидкость желтого цвета, способную растворяться в воде. Используется при наличии осложнения скважины в виде близкорасположенных водоносных пластов;
  • углеводородные добавки (дизельное топливо, добавляемое в количестве 30%). Соляро-цементные смеси используют при необходимости закачки раствора на большую глубину. Цементная составляющая инертна к углеводородам и раствор приобретает вязкость и пластическую прочность только после замещения дизтоплива водой. Для усиления прочности бетона и снижения материальных затрат допускается введение в массу до 50% кварцевого песка.

Общим недостатком практически всех цементных смесей является низкая коррозионная стойкость полученного цементного камня, усадка его во время дальнейшей эксплуатации и возможность проникновения вод через поры.

Комбинированные полимерно-цементные растворы

Комбинированные растворы получаются путем сочетания в тампонажном растворе цементной суспензии и раствора полиакриламида или гипана. Для приготовления комбинированной смеси используются следующая пропорция компонентов:

  • ¾ тампонажный цемент;
  • ¾ вода в соотношении 60% от массы сухого цемента;
  • ¾ хлористый кальций (2,5-5%);
  • ¾ полиакриламид (0,15-0,20%).
Читайте так же:
Цемент стоматологический для фиксации временно зубных протезов

Из-за высокой вязкости полиакриламид предварительно разводят до концентрации трехпроцентного раствора и вводят в цементную массу непосредственно в буровых трубах, чтобы избежать преждевременного схватывания.

Тампонажные растворы на основе «Ультрацемета»

Тампонажные растворы на мелкофракционном гранулированном пеностекле

Тампонажные растворы — это комбинации спецматериалов или составов, используемых для тампонирования нефтяных и газовых скважин.

С целью разобщения пластов в обсадную колонну закачивают цементный раствор, который вытесняет находящийся в ней буровой раствор, и продавливают в затрубное пространство на расчетную высоту. Процесс транспортирования (закачивания) цементного раствора в затрубное пространство называется процессом цементирования скважины.

Таким образом достигается разобщение пластов, колонна закрепляется по окончании ожидания затвердевания цемента, что предотвращает ее возможные перемещения внутри скважины и исключается возможность коррозии колонны. Для этого процесса применяют тампонажные растворы.

Требования к тампонажным растворам

Функции тампонажного раствора и камня обусловлены целью тампонирования, и в зависимости от этого к исходному тампонажному раствору предъявляются различные требования.

Требования технического характера:

  • хорошая текучесть;
  • способность проникать в любые поры и микротрещины;
  • отсутствие седиментации;
  • хорошая сцепляемость с обсадными трубами и горными породами;
  • восприимчивость к обработке с целью регулирования свойств;
  • отсутствие взаимодействия с тампонируемыми породами и пластовыми водами;
  • устойчивость к размывающему действию подземных вод;
  • стабильность при повышенных температуре и давлении;
  • отсутствие усадки с образованием трещин при твердении.

Требования технологического характера:

  • хорошая прокачиваемость буровыми насосами;
  • небольшие сопротивления при движении;
  • малая чувствительность к перемешиванию;
  • возможность комбинирования с другим раствором;
  • хорошая смываемость с технологического оборудования;
  • легкая разбуриваемость камня.

Гранулированное пеностекло в тампонажных растворах

На сегодня применение цементных тампонажных растворов с добавлением пористых пеностекольных гранул обеспечивает подъем тампонажного раствора до запланированного уровня со снижением затрат на строительство скважин (снижаются затраты по подготовке ствола скважины к креплению) и повышение качества цементирования.

Свойства гранул дают ряд преимуществ в тампонажном растворе:

  • Низкая плотность:
    • снижение удельного веса цементного раствора до 1,1-1,3 г/см 3 (для традиционного облегченного гельцементного раствора 1,52-1,54 г/см 3 ),
    • снижение репрессии на продуктивный пласт,
    • снижение проникновения фильтрата в продуктивную зону пласта,
    • обеспечение заданной высоты подъема цемента,
    • значительное уменьшение плотности тампонажных цементов,
    • безусадочность при образовании цементного камня
  • Прочность: дает малую усадку раствора , соответственно, улучшение связи пласта с обсадными трубами скважины.
  • Сферическая форма: Легкое смешивание. Облегченный тампонаж можно готовить непосредственно на буровой, замешивая гранулы с цементом в сухом виде, к тому же потребуется меньше смол, крепителя, воды и т.д.
  • Твердая стекловидная поверхность гранул обеспечивает высокую устойчивость к эрозии.
  • Простота в применении;
  • Возможность использования одностадийного цементирования вместо многостадйиного;
  • Исключаются затраты на ремонтно-изоляционные работы;
  • Экономится время буровой;
  • Снижаются риски некачественного выполнения цементажа;
  • Снижаются риски появления заколонных перетоков;
  • Исключается риск коррозии колонны с внешней стороны;
  • Исключается риск повреждения продуктивного пласта во время проведения цементажа;
  • Больший дебит скважины вследствие меньшего воздействия на коллектор;

Бурение скважин — цементирование скважин

Тел: +7 (495) 728-94-19
Тел: +7 (963) 659-59-00
Москва, Олонецкий пр. д. 4/2

e-mail: mail@buroviki.ru

выполняем работы по г. Москве
и всей Московской области

Библиотека

Бурение скважин

Исторические сведения
Определение мест бурения
влияние глубины залегания пород
Классификация видов бурения
классификация горных пород
буримость и свойства пород
технологические режимы бурения
ударно-канатное бурение
вибрационное бурение скважин
шнковое бурение скважин
алмазное бурение
незатупляющиеся коронки
клиновидные резцы
технология вращательного бурения
бурение шарошечными долотами
Промывочная жидкость
свойства глинистых растворов
Ликвидационный тампонаж
тампонаж скважин
тампонирование скважин глиной
цементирование скважин

Библиотека

ООО «Буровики»:

Контакты
Рекомендательные письма
Допуски и Лицензии
Цены и сроки, прайс лист
Написать письмо

Геология Порядок работ Библиотека Цены Контакты

Цементирование скважин


1 400 рублей за метр. Подробнее
Почему стоит заказать именно у нас

При смешивании с водой тампонажный цемент образует легкоподвижный раствор, который с течением времени загустевает и постепенно превращается в прочный цементный камень. Сроки и прочность схватывания цементного раствора зависят от качества цементного порошка, тонкости его помола, количества и качества содержащейся в растворе воды.

Количество воды для затворения определяется водоцементным числом, выражающим соотношение масс воды и сухого цемента в единице объема раствора.

Обычно принимают т = 0,4. 0,6. При меньших значениях т период жидкого состояния раствора мал, а при больших — прочность цементного камня резко снижается.

Читайте так же:
Насос ручной для инъектирования цемента

Применяемый тампонажный цемент имеет показатель начала схватывания, т.е.время, при котором он начинает терять подвижность ( не ранее 2 ч после затворения раствора). За период от затворения и до начала схватывания цементного раствора необходимо произвести его закачивание к намеченном) месту установки тампона.

Конец схватывания цементного раствора, когда он полностью теряет подвижность, наступает не позднее 10 ч после затворения. От начала до конца схватывания цементный раствор должен находиться в покое, так как перемешивание его отрицательно сказывается на прочности цементного камня.

Повышение температуры среды, в которой находится цементный раствор, -активный ускоритель его схватывания. Поэтому в глубоких скважинах с высокой температурой у забоя применяют специальные цементы, на которые температура оказывает меньшее влияние.

Кроме того, для замедления используют длительную промывку скважины сильно охлажденной промывочной жидкостью, а также добавляют в цементный раствор замедлители схватывания, в качестве которых применяют буру, крахмал, сернокислое железо, ССБ, гипан, или КМЦ (0,5. 1% от массы сухого цемента).

Весьма целесообразно введение в цементный раствор тонко измельченного кварцевого песка (до 30.. .40% от массы сухого цемента) с добавкой КМЦ. При этом наряду с замедлением схватывания раствора экономится дорогостоящий портландцемент и повышается устойчивость цементного камня к воздействию на него агрессивных сульфатных вод.

Иногда при цементировании скважин небольшой глубины возникает необходимость ускорить схватывание цементного раствора. Для ускорения схватывания к цементному раствору добавляют хлористый кальций или хлористый натрий (2-3% от массы сухого цемента).

Цементный раствор приготовляют в обычных глиномешалках или в специальных цементно-смесительных машинах. Наиболее распространены машины 2СМН-20 и ЗАС-30, смонтированные на шасси автомобиля КрАЗ-255Б.

Наиболее простым и широко применяемым при разведочном бурении способом цементирования является погружение башмака обсадной колонны в Цементный раствор, залитый на забой скважины. Забойное цементирование производится для изоляции нижней призабойной части колонны обсадных труб, поэтому высота подъема раствора в затрубном пространстве достаточна в пределах 2. 3 м. Необходимое для цементирования количество раствора закачивается в скважину через заливочные трубы. Обсадная колонна при этом подвешена над забоем на расстоянии 3.. .5 м. По окончании закачивания цементного раствора заливочные трубы приподнимают над его поверхностью и, промыв водой, извлекают из скважины. Обсадную колонну опускают на забой и оставляют в покое примерно на сутки, после чего разбуривают цементную пробку в трубах и продолжают углубление скважины.

Если необходима большая высота подъема цемента в затрубном пространстве (на любое расстояние от забоя, вплоть до устья скважины), применяется цементирование под давлением с разделяющими пробками. При цементировании этим способом используются две разделяющие пробки с уплотняющимися резиновыми манжетами и цементировочная головка. Верхняя пробка — сплошная, а нижняя имеет осевой канал, перекрытый стеклянным диском или резиновой мембраной.

До начала цементирования скважину проверяют на цилиндричность специальным долотом или зубчатой коронкой, диаметр которых больше диаметра труб тампонажной колонны.

После тщательной проверки качества обсадных труб их опускают в скважину. На расстоянии 5. 10 м выше башмака внутри колонны должно быть закреплено опорное кольцо. Последние 10. 12 м трубы опускают с промывкой скважины, закачивая воду или жидкий глинистый раствор через навинченную на верхнюю часть колонны цементировочную головку. Колонну обсадных труб подвешивают над забоем на расстоянии 1.. .2 л*, снимают цементировочную головку и опускают в трубы нижнюю пробку. Затем снова надевают головку и через нижние ее патрубки закачивают в трубы необходимое количество цементного раствора. После этого освобождают верхнюю пробку, удерживаемую стопорами в цементировочной головке и через патрубок закачивают глинистый раствор.

Цементный раствор, заключенный между пробками, продавливается вниз. Нижняя пробка, дойдя до упорного кольца в трубах, останавливается. Верхняя же пробка под напором продавочной жидкости продолжает опускаться. Вследствие развиваемого при этом высокого давления резиновая мембрана нижней пробки разрушается, и цементный раствор вытесняется в затрубное пространство (часть его окажется в обсадной колонне — ниже опорного кольца). При схождении пробок давление, показываемое манометром цементировочной головки, резко повысится. Это служит сигналом для окончания нагнетания продавочной жидкости. Выключив насос, колонну обсадных труб опускают на забой, и при закрытых вентилях цементировочной головки скважину оставляют в покое для твердения цементного раствора на 24 часа в случае цементирования эксплуатационных колонн и на 12. 16 ч при цементировании кондуктора.

При необходимости очистки стенок скважины и труб от глинистой корки в скважину перед цементным раствором закачивают небольшое количество воды или буферной жидкости-10% раствора кальцинированной соды.

Для заливки и продавливания цементного раствора используют либо буровые насосы, либо самоходные цементировочные агрегаты 4ЦА-100, ЦА-320М и др.

Цемент тампонажный

разновидность портландцемента с повышенными требованиями к минералогическому составу клинкера

Тампонажный цемент — это разновидность портландце­мента с повышенными требованиями к минералогическому составу клинкера.

Используется при разведочном и эксплуатационном бурении неф­тяных и газовых скважин, и при капитальном ремонте скважин (КРС) для цементи­рования нефтяных скважин, целью которого является изолиро­вание продуктивных нефтеносных слоев от водоносных, а также отделение нефтеносных слоев друг от друга при многопластовых залежах нефти.

Читайте так же:
Если продали просроченный цемент

Цементирование (там­понирование) — важная операция техпроцесса бурения; качество цементирования часто определяет эффективность эксплуатации скважины, а при разведочном бурении — возможность правильной оцен­ки запасов продуктивных нефтеносных слоев в исследуемом месторождении.

Замес и заливку раствора производя механическим способом, подача в скважину осуществляется насосной установкой.

Операция цементирования скважины:

— опускание в скважину ко­лонны обсадных стальных труб разного диаметра;

— заполнение образовавшегося кольцевого пространство между стенками скважины и наружным диаметром труб быстротвердеющим цементным раствором.

Методы цементирования скважин:

— цементирование через заливочные трубы при ремонтных работах,

— мно­гоступенчатая заливка и тд.

Многообразие методов связано с особенностями место­рождений, характером расположения про­дуктивных и водоносных слоев, структуры коллекторов и др.

Прямое цементирование — наиболее распространенный метод:

— колонну стальных труб опускают на рассчи­танную глубину и подвешивают;

— через колонну подается глинистый раствор для промывки сква­жин перед цементированием;

— спуск колонны после промывки на нижнюю пробку с цент­ральным отверстием, закрытие стеклянной пластиной. Пробка плотно прилегает к стенкам труб;

— на опу­щенную пробку в колонну быстро накачивается с по­мощью цементировочных агрегатов цементный раствор в заранее рассчитанном объеме, после чего туда опуска­ют верхнюю глухую пробку;

— на верхнюю проб­ку накачивается под большим давлением глинистый раствор, в результате чего цементный раствор, заклю­ченный между нижней и верхней пробкой, движется вниз;

— когда нижняя пробка достигает заранее установ­ленного на обсадных трубах упорного кольца, повышается давление, и стекло нижней пробки раз­давливается;

— цементный раствор через образовавшее­ся отверстие проходит в забой и в затрубное кольцевое пространство, выдавливая находивший­ся в скважине после бурения глинистый раствор;

— когда верхняя пробка садится на нижнюю, что заметно по резкому повышению давления па манометре (устье скважины), движение глинистого раствора приостанав­ливается.

— после проверки высоты подъема цементного раст­вора в затрубном пространстве скважину оставляют в покое примерно на 18 час ( реже 48 час) до полного затверде­вания цемента. Зазор между стенкой скважины и на­ружным диаметром обсадных труб, заполненный це­ментным раствором, составляет примерно 15-50 мм;

— по истечении установленного срока твердения це­ментного раствора обсадную колонну испытывают на герметичность путем «опрессовки», при этом допускает­ся снижение давления на 0,5 МПа за 30 мин;

— после окончания этих операций и приобретения цементом не­обходимой прочности вскрывают продуктивный нефте­носный слой путем дальнейшего пробуривания цемент­ного камня на забое, либо пробивают отверстия, по ко­торым в скважину поступает нефть. Это осуществляет­ся с помощью пороховых либо торпедных перфораторов через стенки труб и прилегающий к ним цементный ка­мень. В результате перфорации в цементном камне об­разуются отверстия, по которым в колонну поступает нефть после понижения уровня жидкости в скважине при давлении ниже пластового давления нефти.

Особенности процесса цементирования:

— глинистый раствор отрицательно влияет на твердение цемента при их смешивании, ког­да цементный раствор проходит в затрубное простран­ство.

— перфорация цементного камня в скважине также влияет на его прочность, снижая ее в зависимости от многих факторов, в тч от вида перфорации пулевой или торпедной.

— скорость подъема цементного раствора в затрубном пространстве при це­ментировании должна составлять не менее 1,5 м/сек, что способствует лучшей очистке сте­нок скважины от глинистой корки и образованию более стойкого цементного кольца.

— нужно точно контролировать объемы цементного раствора и продавочной жидкости, закачиваемых в колонну, и изменение давления раствора. Экзотермия цемента способствует повышению этого давле­ния.

Условия службы тампонажного цемента в скважинах:

— осмотр и точное обследование состояния скважины невозможны, что затрудняет изуче­ние цемента в условиях службы;

— по мере углубления нефтяной скважины в ней повышаются температура и давление, что влияет на процесс цементи­рования и качество получаемого цементного камня. Повышение температуры с глубиной бурения неодинаково в разных нефтяных месторожде­ниях. При измерении тем­пературы в ряде скважин, значение геотер­мического градиента составило 16,5-18,3 м/град. Диапазон колебаний объясняется различной силой притока верхних и нижних вод, причем температура нефтяных пластов всегда ниже темпе­ратуры водоносных. В США на некоторых скважинах при глубине примерно 7 тыс м температура на забое до­ходила до 473 К при давлении 12,5 МПа.

— в скважине создается высокое давление в результа­те напора воды, газов, нефти, которое при повышенной температуре влияет на сроки схватывания цементного раствора и формирование цементного камня. Условия для твердения цемента в скважине сложные. Коллекторы имеют различную пори­стость, трещинноватость и кавернозность. Избы­точное давление, испытываемое пластом в результате гидростатического давления, создаваемого столбом промывочной жидкости, увеличивает естественные тре­щины в породе и может привести к уходу глинистого, а затем и цементного раствора при цементировании им скважины. При гидравли­ческом разрыве пласта (ГРП), переток пластовых вод с верхних па нижние водоносные горизонты — обычное явление. Бывают случаи обезвоживания цементного раствора из-за отсоса воды пористыми пластами породы.

Читайте так же:
Ширина цементного шва между кирпичами

Пластовые воды на многих месторождениях имеют высокую концентрацию солей.

Хлоркальциевые, хлормагниевые, сульфатно-натриевые, сульфатно-сульфидные воды оказывают коррозионное воздействие на цементный камень, осо­бенно при повышенных температурах и давлении, когда возможна существенная водопроницаемость це­ментного кольца.

Еще более влияет на условия службы в газовых скважинах происходящая после окончания цементиро­вания диффузия газа из пласта в скважину, часто вызывающая выбросы и фонтаны.

1 е опыты крепления обсадных труб для изоля­ции нефтяного пласта от водоносного путем цементиро­вания портландцементным раствором были выполнены в 1907-1908 гг и дали положительные результаты в сравнительно неглубоких скважинах.

Портландцемент того времени характеризовался сравнительно медленным схватыванием, низкой прочностью и грубым помолом, поэтому приходилось долго «выжидать», пока цемент­ный камень приобретет необходимую прочность.

Для ускорения процесса тверде­ния цемента использовался более тонкий помол цемента.

Важнейшие требованияе к качеству тампонажного цемента:

-цементный раствор (шлам) должен обладать достаточной текучестью, обеспечивающей возможность быстрого его закачивания в колонну труб, а затем продавливания в затрубное пространство:

— раствор должен оставаться подвижным определенное время, пока идет цементирование. Это достигается при ВЩ — 0,4-0,5. В зависимости от температуры скважины дифференци­руются сроки схватывания цемента.

— тампонажный цемент должен характеризоваться необходимой прочностью в первые 2 суток тверде­ния. Прочность затвердевшего цементного раствора в краткие сроки твердения должна обеспечить закрепле­ние колонны в стволе скважины, необходимую ее устой­чивость при разбуривании и перфорации, эффективную изоляцию от проницаемых пород. Прочность должна составлять не ме­нее 2,3 МПа и приближаться к 3,5 МПа при коэффи­циенте запаса прочности в 2-5.

— вязкость цементного раствора, характеризующая его текучесть. Цемент дол­жен обеспечить получение раствора хорошей текучести и оставаться подвижным в течение времени, необходи­мого для его закачки и вытеснения в затрубное прост­ранство при температуре и давлении, соответствующих дайной глубине. После закачки в скважину цементный раствор должен в кратчайший срок приобретать соот­ветствующую прочность и сохранять ее .

— цементный камень должен быть стоек по отношению к агрессивным пластовым водам на глубоких горизон­тах и водонепроницаемым, чтобы защитить продуктив­ные нефтяные пласты от пластовых вод и обсадную ко­лонну от проникновения корродирующих жидкостей, со­держащих большое количество различных солей, а за­частую и сероводород. В начальный период твердения цементный камень должен быть достаточно пластич­ным, чтобы при перфорации скважин в нем не образо­вались трещины, и вместе с тем достаточно долговеч­ным в условиях, когда ему приходится противостоять воздействию не только агрессивных пластовых вод, но и высокой температуры и давления. Необходимо учиты­вать и водоотдачу, которая вполне возможна при нали­чии проницаемых пластов, отсасывающих часть воды из цементного раствора. Это заметно снижает водоцементиое отношение, что влияет на вязкость и сроки схватывания цемента. Кроме того, серьезное значение имеет газопроницаемость цементного камня, особенно в газовых скважинах.

Цемент 1 й разновидности не может удовлетво­рять всем требованиям, связанным с различными усло­виями его работы в скважинах, поэтому цементная промышленность выпускает 2 основных ис­ходных вида тампонажного цемента:

— цемент, пред­назначенный для цементирования «холодных» скважин до 40 о С(295К);

— цемент, пред­назначенный для цементирования «горячих» скважин свыше 40 о С(348 К).

Требования к цементам для «холодных» и «горячих» скважин высоки. Стандарт регламентирует же­сткие пределы для сроков схватывания: начало не ра­нее 2 ч для применения цементов в «холодных» скважи­нах и не ранее 1 ч 45 мин для «горячих» скважин.

Ко­нец схватывания после затворения должен наступать в цементе для «холодных» скважин не позднее 10 час и в цементе для «горячих» скважин — не позднее 5 час.

Это время необходимо для того, чтобы успеть закачать це­ментный раствор в скважину и продавить его на нуж­ную высоту в затрубное пространство.

Предел прочно­сти при изгибе призм 4X4X16 см из цементного теста с В/Ц=0,5 должен составлять через 2 суток — при холодных скважинах-2,7 МПа, при горячих через 1 сутки — 3,5 МПа. Цементное тесто должно обладать такой растекаемостью, при которой расплыв образца в виде конуса из этого теста был бы не менее 180 мм.

К тампонажным цементам предъявляются такие же требования в отношении допустимого содержания SO3 и MgO, а также по тонкости помола и равномерности изменения объема, что и к портландцементу.

К клинке­ру цемента для «холодных» скважин при измельчении можно добавлять: гранулированный доменный шлак (не более 20%), активные минеральные добавки (не более 12% массы цемента) или инертные добавки (не более 10%)-кварцевый песок или кристаллический известняк, в тч должен содержать повышенное количество трехкальциевого алюмината 10 — 13%, алита — до 50% для обеспечения нужной скорости схватывания раствора и повышенного уровня прочности его на ранних сроках твердения, а также повышенное содержание трехкальциевого силиката 57 — 60% в сочетании с пониженным содержанием СзА 4 — 7%, дози­ровка гипса повышенная 3-3,5% so3, что обеспечивает требуемую скорость схватывания, высокую активность цемента на ранних сроках твердения.

Читайте так же:
Понизитель фильтрации для цементных растворов

Тампонажный цемент для «холодных» скважин изготавливают главным образом путем тонкого помола (до удельной поверхности 3000-3500 cм 2 / 1 г клинкера).

Качественный тампонажный цемент должен быть так тонко помелен, чтобы во время просеивания его через сито № 008 не меньше 25% веса пробы проходило.

В целях замедления схватывания тампонажный це­мент для «горячих» скважин должен быть преимущест­венно низкоалюминатным. Он предназначается для службы при температуре примерно 348 К — Выпускают­ся тампонажные цементы, которые содержат 3-4% С3А н пригодны как для «холодных», так для «горячих» скважин. Однако эти стандартизованные цементы не всегда позволяют обеспечить качественное цементиро­вание нефтяных и газовых Скважин, пробуриваемых зачастую в разнообразных сложных условиях. Так, на­пример, часто в глубоких и сверхглубоких скважинах температура на забое бывает выше 348 К, доходит и до 473 К при давлении до 70 МПа.

В скважинах многих нефтяных районов пластовые воды оказывают на цемент сильное корродирующее действие, цементный раствор поглощается трещинова­тыми или дренированными пластами. Для цементирова­ния скважины в таких условиях необходимы цементные растворы с плотностью, превышающей плотность про­мывочного глинистого раствора.

В других случаях тре­буются, наоборот, цементные растворы с пониженной плотностью для того, чтобы поднять цементный раствор па большую высоту. Специфические условия создаются в газовых скважинах, в которых наблюдается прорыв газа через цементное кольцо и резьбовое соединение об­садной трубы п др.

Для службы в таких специфических условиях разработаны специальные виды тампонажных цементов, эффективность которых подтверждена на практике (ГОСТ 1581-96), но производство ограничено.

Тампонажные цементы: характеристики и методы испытаний

Независимая лаборатория «СтройЛаб-ЦЕНТР» осуществляет экспертизу строительных материалов по заказам предприятий и организаций Москвы. Наша компания исследует тампонажные цементы с применением современного оборудования, что обеспечивает высокую точность результатов. Работы проводятся аттестованными специалистами.

При проведении испытаний используются методы, предусмотренные требованиями ГОСТ 26798.1-96. Тампонажный цемент и получаемый из него бетон исследуются с применением средств неразрушающего и разрушающего контроля. При этом определятся состав строительного материала, его технические характеристики и соответствие стандартной маркировке.

Состав и физико-механические показатели

Описываемые цементы тампонажные производятся в нашей стране в соответствии с техусловиями, установленными действующим национальным стандартом. Основу этого материала составляет гипс и мелкодисперсный клинкер, в зависимости от входящих в его состав добавок различают следующие разновидности:

    Утяжеленный. Добавка из различных руд железа (магнетиты, шпальты и гематиты). Гигроскопичный. Присадка триэтаноламин. Солестойкий и песчанистый. Различное содержание песка кварцевого.

Введенные в тампонажный цемент добавки обеспечивают производимым из них бетонам отличную влагостойкость, застывание под водой и ускоренную минерализацию. Изделия и конструкции из них обладают высокой стойкостью к внешним воздействиям, и обеспечивает надлежащую прочность в течение всего срока эксплуатации.

Кондиционный тампонажный цемент согласно действующему стандарту должен обладать следующими физико-механическими показателями:

    Плотность насыпная: от 800 до 1200 кг/м 3 . Площадь насыпной поверхности: от 250 до 1500 кг/м 2 . Подвижность водного раствора: от 18 до 25 см, при этом соотношение в/ц должно быть равно 0,5. Влажность теоретическая от 0,2 до 0,25; практическая от 0,35 до 0,4. Начальная стадия схватывания наступает по истечении 1 ч 45 мин., полная минерализация – не менее 10 ч. Прочность механическая: от 27 до 62 кг/м 2 . Водоотделение: в пределах от 7,5 до 10 мл. Усадка состава при отверждении недопустима.

Строительный материал сохраняет свои физико-химические свойства в течение полугода после его производства и при условии правильного хранения. Повышенная влажность воздуха вызывает заметное снижение его характеристик и ухудшение качества.

Маркировка и особенности использования

Упомянутые цементы поставляются потребителям в бумажных мешках, крупные партии перевозятся в специальных железнодорожных или автомобильных емкостях. На упаковку наносится предусмотренная стандартом маркировка, которая также указывается в сопроводительной и технической документации. В ней применяются следующие обозначения:

    ПЦТ аббревиатура цемент марки портланд тампонажный. III-Об и ГФ – типы уплотнителей (в первом случае облегченный, во втором – гидрофобный). 5 – характеристика механической прочности. 100 – предельный температурный режим укладки.

Данный строительный материал применяется в нефте- и газодобыче для тампонирования скважин. Бетонами на его основе заполняется пустоты между грунтом и трубой обсадной для предохранения последней от воздействия влаги. В строительстве используется для закладки опорных конструкций свайных фундаментов буровым способом.

Порядок проведения лабораторных исследований и подготовка отчета

Заявки на проведение экспертизы строительного материала принимаются специалистами «СтройЛаб-ЦЕНТР» по телефону или на сайте. Отбор проб цемента данного вида осуществляется согласно требованиям действующих нормативов. Используемые нашей компанией оборудование и стандартные методы позволяют проводить следующие лабораторные исследования по определению:

    тонкости помола; растекаемости; плотности цементного теста; времени загустения; водоотделения; прочности.

Наши специалисты исследуют тампонажные цементы по вашему заказу в кратчайшие сроки в рамках входного контроля. Получение объективных данных позволит вам гарантировать высокую устойчивость опорных конструкций возводимых зданий и сооружений.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector