Поважчені тампонажні цементи і розчини.

Попередження ускладнень під час цементування свердловин досягається регулюванням протитиску на пласти. Це особливо актуально для розрізів де наявні пласти з АВПТ і вирішення проблеми можливе тільки з використанням тампонажних розчинів підвищеної густини. Для приготування таких розчинів необхідно підвищувати густину дисперсійного середовища або твердої фази. В абсолютній більшості випадків використовують другий варіант, підвищуючи густину за рахунок:

додаванням до цементу поважчувачів, шляхом їх змішування у сухому вигляді

використання рудних цементів

збільшення кількості оксиду заліза в портландцементі

сумісний помел клінкера з поважчуючими добавками

З використанням першого способу цементи приготовляють на бурових підприємствах, і в більшості випадків, якість таких сумішей незадовільна, а їх приготування пов’язано з великими витратами. Крім того, суміш на основі не молотих поважчуючих добавок, дають нестабільний, седиментаційно нестійкий розчин, що відбивається на технології приготування суспензії та якості цементування свердловин. Другий і третій способи застосовуються нечасто, оскільки потребують внесення змін в технологію виробництва цементу та використання спеціальної сировини. Найчастіше використовують останній спосіб коли такі цементи виробляють на цементних заводах і якість таких сумішей достатньо висока. Сьогодні використовують декілька основних видів поважлених цементів, які призначені для тампонування свердловин в певних умовах.

ПОВАЖЧЕНИЙ ЦЕМЕНТ ДЛЯ ПОМІРНО ВИСОКИХ ТЕМПЕРАТУР.

Поважчений цемент (УЦГ) призначений для тампонування свердловин при температурі до 100С. В основі цієї суміші використовується тампонажний портландцемент а поважчувач – розмелена залізна руда. Ця поважчуюча добавка вибирається з умови її відносно високої густини, а також через здатність Fe2O3 утворювати високоміцні феритні і алюмоферитні гідро гранати, які є стійкими в сульфатних видах.

Строки схоплення розчинів з цементно – рудної суміші ( табл.. ІІ. 7 с.179) визначаються схоплення цементу і незначно змінюються від добавки руди. Так, при t=200 С початок схоплення розчину з чистого цементу 9 год., а початок схоплення розчину з суміші цемент – руда у співвідношенні 50:50 в межах 8,5 год., а суміші 40:60 – 9 год. При t – 750С характер зміни термінів схоплення аналогічний.

На рис. 35 показана зміна міцності каменя, який твердів 3 доби при t- 200С (а) і 2 доби при t – 750С (б) і атмосферному тискові, в залежності від вмісту в цементі руди та її питомої поверхні. При 200С міцність на згин при вмісті руди в суміші 50 та 60% зменшується на 10 і 20% відповідно у порівнянні з міцністю каменя з цементу без домішок. Подальше підвищення добавок руди ( до 70%) призводить до зниження міцності на згин до 50% і більше. Міцність на стик зменшується при додаванні руди інтенсивніше: на 14% коли вміст руди в суміші 50%, і на 40% коли добавка руди складає 60%. При t – 750С дводобова міцність каменя на згин та стиск зменшується приблизно пропорційно вмісту руди. Зниження міцності в інтервалі добавок руди від 0 до 70% складає 0,85% на кожний відсоток добавки руди.

На рис. 36 зображена залежність міцності каменя від питомої поверхні руди. Зі збільшенням тонкості помелу руди міцність каменя незначно зменшується. Питома поверхня руди практично не впливає на міцність каменя, який сформувався з тампонажного розчину з різною розтічністю.

Зі збільшенням тонкості помелу руди газопроникність каменя дещо підвищується.

На рис. 37 зображена залежність густини розчину та водоцементного відношення від питомої поверхні і вмісту руди в суміші.

Зі збільшенням тонкості помелу руди пропорційно зростає водоцементне відношення і зменшується густина розчину. Поданий графік можна використовувати для підбору рецептури суміші при заданій густині розчину.

ПОВАЖЛЕНІ ШЛАКОВІ ЦЕМЕНТИ.

Поважлені шлакові цементи призначені для цементування гафтових і газових свердловин з пластовими температурами 80 – 2200С, і в тому числі для ізоляції соленосних відкладів, які складені галітом та галітом з домішками солей магнію. При необхідності температурний діапазон використання цементів може бути розширений до 3000С. В’яжучою основою в цементі t доменний шлак, активуючою добавкою – портландцемент або клінкер, поважчувачем – залізна руда Криворіжського залізнорудного комбінату. Встановлено, що питома поверхня руди практично не впливає на міцність каменя, хоча спостерігається тенденція зменшення міцності зі зростанням питомої поверхні руди, особливо це проявляється при t > 1200С. Міцність на стик цементного каменя, який твердів при t = 220С і атмосферному тискові протягом 3 діб у воді, зі збільшенням питомої поверхні і кількості руди пропорційно зменшується з 2,2 – 1,1 МПа. При t – 750С міцність каменя з поважленого цементу збільшується і досягає 3,2 – 5,8 МПа при згині і 7 – 12 МПа при стиску. Причому з підвищенням вмісту руди в суміші до 50-60% дводобова міцність каменя збільшується. Це відбувається внаслідок позитивного впливу SiO2 іFe2O3, які вміщуються в руді в кількості відповідно 20 – 22 і 60 – 65%. Максимальна міцність забезпечується при вмісті руди в суміші 50 – 60%.

Такі ж дози руди дозволяють отримати поважчений розчин густиною 2060 – 2200кг/м3, а міцність каменя на згин при цьому більше 2,5 і на стик 7МПа.

Зі збільшенням t0 твердіння до 120 – 2000С міцність каменя різко збільшується, досягаючи 22 – 38МПа при стику та 5,8 – 10,9МПа при згині. При t0160 – 2000С активація поважленого шлакового цементу добавками портландцементу виключена, оскільки міцність каменя і без портландцементу достатня і перевищує при згині 5 – 6, а при стику більше 15МПа.

Дослідження показали, що цементи сумісного та окремого розмелювання за