что такое тампонажный раствор

тампонажный раствор

3.29 тампонажный раствор: Твердеющий водный раствор на основе вяжущего, применяемый для закрепления несвязных грунтов, уплотнения пустот и трещиноватых пород.

3.9 тампонажный раствор : Твердеющий цементно-глинисто-песчаный раствор (ЦГПР), подаваемый в траншею для соединения сборных элементов и заполнения полостей между ними.

Смотреть что такое «тампонажный раствор» в других словарях:

тампонажный раствор — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN grouting mortar … Справочник технического переводчика

Раствор — – однородная смесь двух или большего числа компонентов, равномерно распределенных в виде атомов, ионов или молекул в жидкости или твердом веществе. [Тарасов В. В. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учебное пособие для… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

тампонажный камень — 3.20 тампонажный камень : Затвердевший тампонажный раствор. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Раствор — Однофазная система, состоящая из растворенного вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Раствор тампонажный — – растворная смесь, применяют для разобщения пластов в различных геолого технических условиях; от – 15 до 250°С. и от 1 5 до 200 МПа в каналах заколонного пространства размером от нескольких миллиметров до 0 5 м, в каналах размером от … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

раствор тампонажный — Растворная смесь, применяемая для тампонажа [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительные изделия прочие EN grouting mortar DE Dichtungsmörtel FR coulis de tamponnage … Справочник технического переводчика

раствор тампонажный — 3.19 раствор тампонажный : Строительный раствор, предназначенный для заполнения пустот в горных породах и пространства за обделкой подземных сооружений с целью повышения прочности и уменьшения водо и газопроницаемости. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

раствор тампонажный бесцементный — 3.23 раствор тампонажный бесцементный : Рационально составленная, перемешанная до однородного состояния смесь многокомпонентного бесцементного вяжущего, заполнителя, воды и добавок (по title= СП 82 101 98 Приготовление и применение растворов… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

РАСТВОР ТАМПОНАЖНЫЙ — растворная смесь, применяемая для тампонажа (Болгарский язык; Български) тампонажен разтвор (Чешский язык; Čeština) těsnicí roztok (Немецкий язык; Deutsch) Dichtungsmörtel (Венгерский язык; Magyar) tömítőhabarcs (Монгольский язык) бөглөх зуурмаг… … Строительный словарь

Портландцемент облегченный тампонажный — – тампонажный облег­ченный портланд­цемент получают путем совместного помола тампонажного портландцементного клин­кера, «облегчающей» добавки, и гипса или путем тщательно­го смешивания тех же мате­риалов, но раздельно из­мельченных.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Источник

Промывочные тампонажные растворы

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:

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.

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

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:

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:

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»

Источник

Базовые тампонажные материалы и тампонажные смеси

Наиболее широко в качестве тампонажных материалов применяют некоторые виды цементов, а также специальные смеси, приготовляемые на их основе в заводских условиях либо непосредственно на буровых предприятиях. Хотя цементы неполностью удовлетворяют названным выше требованиям к тампонажным материалам, пока нет других материалов, которые, удовлетворяя этим требованиям, были бы конкурентоспособны с цементами по доступности и сравнительно малой стоимости. Базовыми цементами, которые могут быть использованы как в чистом виде, так и для приготовления тампонажных смесей, являются портландские, шлаковые, белитовые, глиноземистые и некоторые другие.

Портландцементы. Это порошкообразное вяжущее вещество, получаемое путем обжига до спекания и последующего тонкого измельчения смеси карбонатных и глинистых пород, подобранных с таким расчетом, чтобы в исходном сырье содержалось CaO от 60 до 75%, Al2O3 — от 3 до 8%, SiO2 — от 15 до 25% и Fe2O3 — от 2 до 6%. В качестве базовых для разобщения пластов и других изоляционных работ в скважинах используют две разновидности тампонажных портландцементов, выпускаемых в соответствии с ГОСТ 1581—78: а) для «холодных» скважин; б) для „горячих скважин”. В цементе допускается содержание активных минеральных добавок, удовлетворяющих ОСТ 21-9—74, либо инертных добавок в виде кварцевого песка или кристаллического известняка, либо гранулированного доменного или термофосфорного шлака.

В чистом виде портландцементы можно использовать в скважинах с температурой не свыше 100°С; дальнейшее увеличение температуры весьма неблагоприятно сказывается на изоляционных свойствах камня.

Цементы на основе молотых гранулированных шлаков. Шлаками называют камневидные отходы металлургических процессов, образующиеся от сплавления разнородных окислов. В состав доменных шлаков входят окислы кальция, кремния, алюминия, железа, магния, а также марганца и других элементов. По сравнению с портландцементом, в доменных шлаках меньше окиси кальция, но больше кремнезема. Основным компонентом шлака, обладающим вяжущими свойствами при обычной температуре, является белит. При невысоких температурах тесто из шлакового цемента схватывается очень медленно. С повышением температуры активность цемента возрастает.

Вяжущие свойства шлаковых цементов существенно зависят не только от состава цемента, но также от сорта металла, при выплавке которого образуется шлак, от технологического режима металлургической печи, температуры расплавленного шлака, температуры и способа грануляции и других факторов. Так как эти факторы не сохраняются неизменными даже для одной и той же печи, то качество шлаковых цементов оказывается весьма нестабильным.

В чистом виде шлаковые цементы в качестве тампонажного материала используются сравнительно редко. Наиболее широко применяются цементы, приготовляемые путем совместного помола гранулированных доменных шлаков с кварцевым песком (шлакопесчаные цементы) либо с портландцементным клинкером (шлакопортландцементы). Так, для цементирования скважин с температурой от 160 до 220°С выпускается цемент ШПЦС-200, получаемый путем совместного помола доменного шлака и кварцевого песка, а для скважин с температурой от 80 до 160°С — цемент ШПЦС-120, который получают путем совместного помола доменного шлака, кварцевого песка и небольшого количества портландцементного клинкера. Последний играет роль активатора, способствующего ускорению схватывания цементного теста.

Перспективными для применения в скважинах с высокими температурами являются силикатно-гидрогранатные цементы, получаемые путем совместного помола гранулированного доменного шлака, пиритных огарков и негашеной извести. Камень из таких цементов имеет высокую прочность при температурах до 200°С и выше, коррозионноустойчив в агрессивных пластовых водах, в том числе содержащих сульфаты магния и натрия.

Белито-кремнеземистый цемент. Получают путем совместного помола нефелинового шлама, являющегося отходом производства глинозема, и кварцевого песка в соотношении (70—50) : (30—50) % в порошок с удельной поверхностью 200— 300 м2/кг. При помоле добавляют 1—2% бентонита для придания большей седиментационной стабильности цементному тесту. Вяжущую основу цемента составляет белит. Белито-кремнеземистый цемент можно использовать в чистом виде и в качестве базового для приготовления тампонажных смесей для скважин с температурой от 150 до 300°С.

Глиноземистые цементы. Глиноземистый цемент получают путем обжига до спекания и последующего помола смеси боксита и карбоната кальция. При совместном помоле после спекания той же смеси и двуводного гипса в соотношении примерно 3:1 получают гипсоглиноземистый цемент. Основным, минералом, обеспечивающим вяжущие свойства этих цементов, является однокальциевый алюминат CaO*Al2O3, содержание которого может достигать 50%.

Эти цементы могут быть использованы для скважин с температурой не выше 25°С. Их особенности: быстрое схватывание и твердение при низких температурах и высокая коррозионная стойкость в некоторых типах агрессивных пластовых вод.

Портландцементные смеси для высоких температур. Тампонажные портландцементы имеют два существенных недостатка: а) с повышением температуры свыше примерно 60°С максимальная прочность цементного камня во времени уменьшается, а проницаемость возрастает; б) коррозионная стойкость при контакте с агрессивными пластовыми водами невысока. Эти недостатки в значительной мере можно устранить добавлением к клинкеру при помоле или непосредственно к портландцементу 30—50% (от массы цемента) кварцевого песка или доменного шлака.

Такие модифицированные портландцементные смеси используют при температурах примерно до 160°С.

Облегченные цементные смеси. Плотность растворов, получаемых из базовых цементов, можно изменять в диапазоне от 1800 до 2000 кг/м3. Облегченные цементные смеси предназначены для приготовления тампонажных растворов с существенно меньшей плотностью. Существуют несколько способов получения облегченных цементных смесей:

а) добавление к клинкеру (шлаку) при помоле или непосредственно к базовому цементу минеральных веществ, способных связывать большое количество воды;

б) добавление к базовому цементу мелких фракций твердых веществ с малой плотностью (нефтяного кокса, гильсонита, асфальтов, битумов и т. п.);

в) добавление к базовому цементу мелких гранул с замкнутыми порами, заполненными газом (вспученного перлита, пламилона, кварцевых микробаллонов и т. п.);

г) синтез специальных вяжущих.

Наиболее широко сейчас используют первый способ. В качестве минеральных добавок к клинкеру (шлаку) или базовому цементу употребляют глины (бентонит, палыгорскит, гидрослюды и др.), кремнеземистые материалы (диатомит, трепел, опоки, силикагель), материалы вулканического происхождения (пемза, вулканические пеплы, туфы), карбонатные материалы (известняк, мел). Эти материалы имеют небольшую прочность и легко размалываются в порошок с высокой удельной поверхностью (до 1000 м2/кг и более). Наибольшую удельную поверхность и наибольшую способность связывать воду имеют глинистые, затем кремнеземистые добавки.

Смеси портландцемента с глинистыми материалами, часто именуемые гельцементами, используют в основном в скважинах с температурой до 80°С; смеси же из шлакового цемента с палыгорскитовой глиной можно применять при температурах примерно от 60 до 250°С.

Смеси портландцемента с кремнеземистыми добавками рекомендуется использовать в температурном диапазоне от 50 до 160°С, а белито-кремнеземистого цемента — от 100 до 300°С. В указанных температурных диапазонах конечная прочность камня из смесей с кремнеземистыми добавками выше, нежели из смесей с глинистыми добавками при прочих равных условиях.

Общим недостатком облегченных смесей является то, что с уменьшением плотности тампонажного раствора снижается также прочность образующегося из него камня и возрастает проницаемость.

Гранулы с замкнутыми порами, заполненными газом, могут частично разрушаться под влиянием высокого давления среды, при этом эффект снижения плотности тампонажного раствора в значительной степени утрачивается. Например, плотность цементного раствора с добавкой 15% вспученного перлита возрастает с 1250 кг/м3 при атмосферном давлении до максимального значения 1450 кг/м3 при давлении 7 МПа; плотность раствора, содержащего 8% пламилона от массы цемента, увеличивается с 1200 кг/м3 при атмосферном давлении до 1450 кг/м3 и более при давлении 60 МПа.

Утяжеленные цементные смеси. Утяжеленные смеси готовят путем совместного помола портландцементного клинкера или гранулированного доменного шлака с минеральными добавками высокой плотности (4000 кг/м3 и более). В качестве таких добавок используют в основном барит, железные и иногда свинцовые руды.

Волокнистые цементы. Эти смеси получают путем добавления к базовому цементу асбестовых отходов, имеющих волокна длиной 2—4 мм. Такие смеси применяют при цементировании скважин в трещиноватых породах.

Коррозионностойкие цементы. Камень из портландцемента при контакте с пластовыми водами может разрушаться в результате выщелачивания наиболее растворимых компонентов его, например, гидроокиси кальция (коррозия выщелачивания), вследствие химического преобразования состава под действием ионов магния (магнезиальная коррозия), сульфат-ионов (сульфатная коррозия) и сульфидов (сульфидная коррозия), в результате катионного обмена. Коррозионностойкими называют те цементы или смеси, камень из которых отличается высокой устойчивостью против всех или хотя бы некоторых видов коррозии. Так, весьма коррозионностойкими являются глиноземистые цементы. Высокой устойчивостью против коррозии выщелачивания обладают те цементы и смеси, в камне из которых практически не содержится гидроокись кальция. Коррозионностойкими при контакте с пластовыми водами, насыщенными хлоридами магния, кальция и натрия, и с горными породами, содержащими эти компоненты, являются шлаковые и шлакопесчаные цементы. К стойким против сульфатной коррозии относятся пуццолановые портландцементы с содержанием С3А в клинкере не более 8% и отношением Al2O3:Fe2O3

Источник

Цемент тампонажный

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.

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.

— 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.

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:

— 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.

— 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.

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

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.

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 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.

Источник