|
характеризующихся высокой степенью дисперсности. Принято ^ считать, что повышение вязкости жидкой фазы тампонажной суспензии может быть эффективным средством регулирования фильтрационных процессов. Этот метод можно регулировать введением в жидкость затворения различного вида полимерных добавок. Обычно это полимеры, используемые для снижения водоотдачи гипан, КМЦ, ММЦ, и др. Однако высокомолекулярные соединения, адсорбируясь на поверхности активных центров, снижают скорость реакций структурообразования, в результате чего удлиняется срок образования прочцого каркаса цементной суспензии. Естественно, что при оценке возможности использования тех или иных теоретических положений для практического применения необходимо учитывать не только прямое действие и практическую осуществимость, но и широкий спектр побочных эффектов, т.е. их влияние на физико-химические процессы, протекающие в цементной суспензии. Процесс фильтрации поровой жидкости при седиментации может быть причиной возникновения различных фильтрационных [69, 70, 71, 73, 75, 76, 77] нарушений (в том числе и суффозии). Как было показано В. Черниным, разрушение структурных связей, которое при седиментации может происходить и за счет относительного перемещения частиц твердой фазы, на ранней стадии формирования имеет существенное значение. Участки, испытавшие эти разрушения, будут в дальнейшем более проницаемыми, чем соседние. Физико-химические закономерности процесса седиментации цементных суспензий и методы регулирования процесса изучались многими исследователями, причем большой вклад в изучение процесса седиментации и количественное описание ряда факторов был внесен работами ВПРШКРнефти. На основании теоретического анализа и экспериментальных исследований, проведенных в ГАНГ им. И.М.Губкина и ГНПП «Недра» было заключено следующее. 1. Процессы структурообразования, протекающие в цементных суспензиях, приводят к невозможности применения общей теории седиментации к этим суспензиям. 2. Относительные перемещения твердой и жидкой фаз при седиментации приводят к нарушению формирующейся структуры тампонажной суспензии. При некоторых условиях могут возникать видимые фильтрационные каналы. 3. Скорость и интенсивность седиментации растет в интервале от 90° до 80° (от горизонтали); при углах, меньших 45° интенсивность вновь снижается. 4. Интенсивность седиментационных процессов уменьшается в следующих случаях: а) при увеличении удельной поверхности частиц исходного цемента; б) при понижении водоцементного отношения; в) при возрастании вязкости жидкости затворения; г) при повышении количества физически и химически связанной поровой жидкости; д) при увеличении интенсивности и длительности перемешивания; е) при уменьшении плотности твердой и увеличении плотности жидкой фаз цементной суспензии; 120 |
диапазона температурной области применения таких цементов. Введение в тампонажную суспензию тонкодисперсных добавок (опока, глина, трепел) также вызывает необходимость повышения водосодержания системы, что естественно будет интенсифицировать фильтрационные процессы. Повысить дисперсность частиц можно вводом специальных добавок, которые бы интенсифицировали процесс появления новообразований, характеризующихся высокой степенью дисперсности. Принято считать, что повышение вязкости жидкой фазы тампонажной суспензии может быть эффективным средством регулирования фильтрационных процессов. Этот метод можно регулировать введением в жидкость затворения различного вида полимерных добавок. Обычно это полимеры, используемые для снижения водоотдачи гипан, КМЦ, ММЦ, и др. Однако высокомолекулярные соединения, адсорбируясь на поверхности активных центров, снижают скорость реакций структурообразования, в результате чего удлиняется срок образования прочного каркаса цементной суспензии. Естественно, что при оценке возможности использования тех или иных теоретических положений для практического применения необходимо учитывать не только прямое действие и практическую осуществимость, но и широкий спектр побочных эффектов, т.е. их влияние на физикохимические процессы, протекающие в цементной суспензии. Процесс фильтрации поровой жидкости при седиментации может быть причиной возникновения различных фильтрационных [69, 70, 71, 73, 75, 76, 77] нарушений (в том числе и суффозии). Как было показано В. Черниным, разрушение структурных связей, которое при седиментации может происходить и за счет относительного перемещения частиц твердой фазы, на ранней стадии формирования имеет существенное значение. Участки, испытавшие эти разрушения, будут в дальнейшем более проницаемыми, чем соседние. Физико-химические закономерности процесса седиментации цементных суспензий и методы регулирования процесса изучались многими исследователями, причем большой вклад в изучение процесса седиментации 102 и количественное описание ряда факторов был внесен работами ВНИИКРнефти. На основании теоретического анализа и экспериментальных исследований, проведенных в ГАНГ им. И.М.Губкина и ГНПП «Недра» было заключено следующее. 1. Процессы структурообразования, протекающие в цементных суспензиях, приводят к невозможности применения общей теории седиментации к этим суспензиям. 2. Относительные перемещения твердой и жидкой фаз при седиментации приводят к нарушению формирующейся структуры тампонажной суспензии. При некоторых условиях могут возникать видимые фильтрационные каналы. 3. Скорость и интенсивность седиментации растет в интервале от 90° до 80° (от горизонтали); при углах, меньших 45° интенсивность вновь снижается. 4. Интенсивность седиментационных процессов уменьшается в следующих случаях: а) при увеличении удельной поверхности частиц исходного цемента; б) при понижении водоцементного отношения; в) при возрастании вязкости жидкости затворения; г) при повышении количества физически и химически связанной поровой жидкости; д) при увеличении интенсивности и длительности перемешивания; е) при уменьшении плотности твердой и увеличении плотности жидкой фаз цементной суспензии; ж) при повышении адгезионных свойств вмещающей среды. 5. Седиментационная устойчивость повышается с увеличением в составе цемента содержания сульфатов кальция, алюминатов, ферритов вследствие высокой скорости их гидратации и снижается с повышением количества карбоната кальция. К концу процесса седиментации, когда частицы цементной суспензии связаны между собой в пространственный каркас, способный закрепиться на поверхности вмещающей среды, скорость его оседания мала и, следо103 |