|
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, следовательно, минимально значение скорости фильтрационного потока поровой жидкости. Однако если в этот момент столб тампонажной суспензии контактирует с проницаемыми флюидонасыщенными пластами возможна фильтрация пластовой жидкости сквозь столб суспензии. В случае предварительного смачивания «Кварца» углеводородными жидкостями (керосином и дизельным топливом -ДТ), понижение плотности тампонажного раствора (см. табл. 4.5.), в сравнении с первыми двумя способами, незначительно, что свидетельствует об исчезновении воздухо-удерживающей способности реагента и связано с содержанием в нем дизельного топлива. Было также проведено исследование влияния добавки Кварца на свойства цементного камня при повышенных температурах твердения. Результаты приведены в таблице 4.7. Таблица 4.7 Влияние добавки «Кварца» на свойства цементного камня при повышенных температурах № п/п Состав, массовые доли в/ц Растекаемость, мм Плотность раствора, кг/м3 Прочность на изгиб, МПа при температуре 120 °С 75 °С 22 °С ПЦТ Кварц 1 100 6,0 0,7 200 1360 3,46 2,55 2,08 Плотность цементного камня в процессе твердения при различных температурах меняется. Так, например, плотность цементного камня твердевшего при температуре 75 °С оказалась наименьшей. Анализ образца показывает, что в процессе прогрева раствора до 75 °С воздух, содержащийся в растворе и удерживаемый частицами Кварца, расширялся, что привело к увеличению объема твердеющего раствора. Плотность цементного камня, твердевшего в автоклаве при температуре 120 °С, оказалась несколько выше, что, видимо, связано действием избыточного давления равного давлению насыщенного водяного пара при данной температуре 0,2066 МПа. Плотность цементного камня могла быть значительно выше, если бы такое давление действовало на раствор до того, как начнется процесс схватывания. Однако, температура в 120°С в автоклаве достигалась лишь через 130-140 минут. По этой причине действие давления на 121 |
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 вательно, минимально значение скорости фильтрационного потока перовой жидкости. Однако если в этот момент столб тампонажной суспензии контактирует с проницаемыми флюидонасыщенными пластами возможна фильтрация пластовой жидкости сквозь столб суспензии. В случае предварительного смачивания «Кварца» углеводородными жидкостями (керосином и дизельным топливом -ДТ), понижение плотности тампонажного раствора (см. табл.3.5.), в сравнении с первыми двумя способами, незначительно, что свидетельствует об исчезновении воздухоудерживающей способности реагента и связано с содержанием в нем дизельного топлива. Было также проведено исследование влияния добавки Кварца на свойства цементного камня при повышенных температурах твердения. Результаты приведены в таблице 3.7. Таблица 3.7. Влияние добавки «Кварца» на свойства цементного 104 камня при повышенных температурах № п/п Состав, массовые доли В/Ц Растекаемость, мм Плотность раствора, кг/м3 Прочность на изгиб, МПа при температуре 120 °С 75 °С 22 °С ПЦТ Кварц 1 100 6,0 0,7 200 1360 3,46 2,55 2,08 Плотность цементного камня в процессе твердения при различных температурах меняется. Так например плотность цементного камня твердевшего при температуре 75°С оказалась наименьшей. Анализ образца показывает, что в процессе прогрева раствора до 75°С воздух, содержащийся в растворе и удерживаемый частицами Кварца расширялся, что привело к увеличению объема твердеющего раствора. Плотность цементного камня, твердевшего в автоклаве при температуре 120°С, оказалась несколько выше, что, видимо, связано действием избыточного давления равного давлению насыщенного водяного пара при данной температуре 0,2066 МПа. Плотность цементного камня могла быть значительно выше, если бы такое давление действовало на раствор до того, как начнется процесс схватывания. Однако, температура в 120°С в автоклаве достигалась лишь через 130-140 минут. По этой причине действие давления на плотность цементного камня оказалась незначительной. По плотности цементные камни, твердевшие при температурах 75°С и 120°С, соотносились как 0,90/1,0. Данный результат также подтверждает, что снижение плотности тампонажного раствора при добавке Кварца является следствием воздухововлекающей способности «Кварца». Водопроницаемость образцов цементного камня определялась после 8-ми суток твердения при нормальной температуре на УИПК 1М. Проницаемость цементного камня, сформировавшегося из базового цемента определялась при температуре 22 °С и перепаде давления в 10 МПа. При фильтрации воды с расходом 0,0021 см3/с через образец стабилизация перепада давления не была достигнута и перепад превысил 10 МПа. В связи с этим фильтрационные характеристики образца оценивались по темпу падения давления на входе кернодержателя при отключенных прессах. Время падения давления с 8,6 до 8,4 МПа составило 6 минут, коэффициент проницаемости по воде при этом 0,01 мД. По этой же схеме были проведены испытания образцов цемента с введением «Кварца» (от 0,5 до 2 масс.%). Созданный для этих образцов перепад давления в 8,6 МПа в течении 10-15 минут выдержки образца цемента в установке, оставался постоянным, что качественно свидетельствует о снижении фильтрации практически до нуля. Проведенные исследования показывают, что введение в состав цемента гидрофобизующей добавки реагента «Кварц», позволяет повысить седиментационную устойчивость и снизить скорость водоотделения тампонажного раствора, а также водопроницаемость формирующегося из него камня. Однако, мы считаем, что для создания герметичного кольца в заколонном пространстве недостаточно создать и использовать только тампонажный раствор с высокими изоляционными характеристиками. Для на105 |