РАЗРАБОТКА СУХИХ ТАМПОНАЖНЫХ И БУФЕРНЫХ СМЕСЕЙ URL:

Требования к буферному материалу и к технологическим свойствам буферного раствора Обеспечивать абсолютную совместимость с применяемыми буровыми растворами, в том числе с химически обработанными и с различными тампонажными растворами для исключения образования сильно загущенных смесей (пачек) в зоне контактов Связывать физически и химически весь вовлеченный в раствор воздух, без образования устойчивой пены, исключать его агрегирование и удаление при интенсивной гидродинамической активации Иметь низкую плотность раствора, а эффективней регулируемую плотность, для исключения высоких гидродинамических давлений в заколонном пространстве при больших расходах и соответственно высоких скоростях нагнетания Иметь высокую седиментационную устойчивость раствора при аэрации, при введении разнозернистого песка и иных материалов Иметь высокую подвижность (растекаемость) раствора при различных динамических температурах в заколонном пространстве Осуществлять приствольную кольматацию пористых и трещинных пород стенок скважин Обеспечивать эрозионное разрушение рыхлой глинистой корки на стенках скважины и глинистой пленки на поверхности обсадной колонны Обладать упругостью, высокой моющей и вытесняющей способностью при различных скоростях движения в заколонном пространстве Создавать центры кристаллизации для тампонажного раствора и образующегося тампонажного камня Сохранять технологические свойства раствора при длительном хранении в неблагоприятных условиях

Компонентный состав порошкообразного буферного материала Термически и механохимически активированная глина с низким содержанием Al 2 O 3 Термически и механохимически активированный разнозернистый песок Алюмосиликатная полая микросфера (при необходимости существенного понижения базовой плотности и эрозионной способности буферного раствора) Комплексная (многокомпонентная) порошкообразная добавка, включающая высокоэффективный суперпластификатор, воздухововлекающий компонент, понизитель водоотдачи и др.

Способы регулирования плотности буферного раствора С использованием воронок гидравлических низкого либо высокого давлений нагнетания жидкости затворения С применением быстроходных вращателей – перемешивателей в осреднительных ёмкостях С использованием рециркуляционных центробежных насосов в осреднительных ёмкостях Путем регулирования продолжительности и интенсивности перемешивания в осреднительных ёмкостях

Результаты лабораторного исследования буферного раствора базовой плотности и пониженной водоотдачи п/пПараметры буферного раствора Базовая плотность буферного раствора, кг/м Водосмесевое отношение0,65 2Перемешивание раствора мешалка 3Время перемешивания, мин Водоотделение раствора, мл Водоотдача, мл Растекаемость раствора по конусу АзНИИ, мм Вязкость условная раствора по СПВ-5, с Примечание: базовая плотность – плотность раствора при отсутствии в компонентном составе воздухововлекающего компонента и при низкой интенсивности перемешивания.

Результаты лабораторного исследования аэрированного буферного раствора пониженной водоотдачи п/пПараметры буферного раствора Базовая плотность буферного раствора, кг/м Плотность аэрированного буферного раствора, кг/м Изменение плотности в результате аэрации буферного раствора, кг/м Водосмесевое отношение0,65 4Перемешивание раствора мешалка 5Время перемешивания, мин Водоотделение раствора, мл0000 7Водоотдача, мл Растекаемость раствора по конусу АзНИИ, мм Вязкость условная раствора по СПВ-5, с

- иметь высокую подвижность (растекаемость) раствора при низких, нормальных и умеренных температурах - иметь низкую водоотдачу и высокую седиментационную устойчивость раствора при больших водосмесевых отношениях - обладать регулируемой в широком диапазоне плотностью раствора для исключения высоких гидродинамических давлений в заколонном пространстве при больших расходах и соответственно высоких скоростях нагнетания - осуществлять кольматацию пористых и трещинных пород на стенках скважины - обеспечивать эрозионное разрушение рыхлой фильтрационной (глинистой) корки на стенках скважины и глинистой пленки на поверхности обсадной колонны - сохранять технологические свойства раствора и физико – механические свойства образующегося камня при длительном хранении порошкообразных тампонажных материалов в неблагоприятных условиях - обеспечивать физико – механическую связь всего вовлекаемого в раствор воздуха, без образования устойчивой пены, исключать его агрегирование и удаление при интенсивном перемешивании - иметь допустимо короткие сроки загустевания и схватывания раствора при низких, нормальных и умеренных температурах твердения - обеспечивать невысокую, но допустимую стандартом, раннюю прочность образующегося камня с повышенной замкнутой общей пористостью и низкой проницаемостью - обеспечивать допустимо большое расширение образующегося камня в ранние сроки твердения без образования трещин и возникновения значительных кристаллизационных напряжений, вызывающих деструкцию - обладать высокой эластичностью и деформативностью образующегося камня в ранние сроки твердения и некоторой пластичностью в поздние сроки твердения - обладать высокой коррозионной стойкостью камня в различных коррозионных средах Требование к тампонажным материалам, к технологическим свойствам тампонажных растворов и физико – механическим свойствам тампонажных камней

Компонентный состав тампонажных материалов для низких, нормальных и умеренных температур - бездобавочный тампонажный портландцемент - термически и механохимически активированная глина с низким и высоким содержанием Al 2 O 3 - термически и механохимически активированный разнозернистый песок - алюмосиликатная полая микросфера - комплексная (многокомпонентная) порошкообразная добавка, включающая высокоэффективные суперпластификатор, понизитель водоотдачи, замедлитель загустевания – схватывания, воздухововлекающий компонент и др.

Результаты лабораторного исследования расширяющегося тампонажного раствора – камня базовой плотности и пониженной водоотдачи п/п Параметры тампонажного раствора и образующегося камня Базовая плотность тампонажного раствора, кг/м Водосмесевое отношение0,6 2Перемешивание растворамешалка 3Водоотделение раствора, мл Растекаемость раствора по конусу АзНИИ, мм Температура твердения тампонажного раствора, С 75 6 Время начала загустевания раствора при Р=0,1 МПа, ч-мин Сроки схватывания раствора, ч- мин. нач кон Плотность образующегося камня при Р=0,1 МПа, кг/м Прочность камня на изгиб за 1 сут. твердения при Р=0,1 МПа, МПа 3,673,924,254,92 10 Расширение камня за 1 сут. твердения при Р=0,1 МПа, % 1,2 1,1

Результаты лабораторного исследования расширяющегося аэрированного раствора – камня пониженной водоотдачи п/п Параметры тампонажного раствора и образующегося камня Базовая плотность тампонажного раствора, кг/м Плотность аэрированного тампонажного раствора, кг/м Изменение плотности тампонажного раствора за счет аэрации, кг/м Водосмесевое отношение0,6 4Перемешивание растворамешалка 5Водоотделение раствора, мл0001 6Растекаемость раствора по конусу АзНИИ, мм Водоотдача, мл475361,564 8 Температура твердения тампонажного раствора, С 75 9 Время начала загустевания раствора при Р=0,1 МПа, ч-мин Сроки схватывания раствора, ч- мин. нач кон Плотность образующегося камня при Р=0,1 МПа, кг/м Прочность камня на изгиб за 1 сут. твердения при Р=0,1 МПа, МПа 3,132,82,5 13 Расширение камня за 1 сут. твердения при Р=0,1 МПа, % 3,94,15,77,3

Жидкос ть затворе ния В/Ц Пере меши вание раств ора R, мм Плот нос ть, кг/м 3 Водоот де- ление, мл Темпе ратура твер- дения, °С Время начала загусте вания, ч-мин Сроки схватыва- ния, ч-мин Темпер а-тура хране- ния, °С Время тверден ия образцов Прочность камня на растяжение при изгибе, Мпа начкон Вода пресная 0,65 меша лка сут.4, мес.4,59 3 мес.5,3 6 мес.5,76 Результаты лабораторного исследования седиментационно-устойчивого расширяющегося тампонажного материала с регулируемой плотностью раствора и пониженным водоотделением на коррозионную устойчивость.

Изменение прочности образцов тампонажного камня на растяжение при изгибе при хранении в 10%-м растворе морской соли.

1 сутки твердения 75 С 3 месяца хранения 6 месяцев хранения 1 месяц хранения Внешний вид образцов тампонажного камня при хранении в 10%-м растворе морской соли

Преимущества инновационной технологии цементирования обсадных колонн - подавляющее большинство обсадных колонн можно и нужно цементировать в один прием и одним по составу тампонажным материалом, исключив, где это допустимо, применение устройств (муфт) ступенчатого цементирования - предоставляется реальная возможность целенаправленно формировать составной столб тампонажного раствора в заколонном (межколонном) пространстве - проектирование технологии цементирования и расчет давлений повсеместно производить с использованием базовой плотности тампонажного раствора - в верхнюю часть заколонного (межколонного) пространства повсеместно продавливать, приготовленный путем интенсивной гидродинамической активации, легкий тампонажный раствор, доводя его до плотности применяемого бурового раствора - в оставшуюся часть заколонного (межколонного) пространства продавливать, приготовленный путем умеренной гидродинамической активации, облегченный тампонажный раствор с повышенной плотностью - плотности аэрированного легкого и облегченного тампонажных растворов распределяется в заколонном (межколонном) пространстве естественным путем в соответствии с гидродинамическим давлением сверху - на некоторой глубине заколонного (межколонного) пространства от устья скважины плотность аэрированного тампонажного раствора будет соответствовать (либо несколько превышать) плотность его в осреднительной емкости - практическое применение инновационной технологии цементирования позволяет исключить большинство из возникающих ныне осложнений данного процесса, снизить давление нагнетания на всех этапах процесса цементирования, сократить сроки реализации данного процесса за счет значительного увеличения расхода нагнетаемых растворов, повысить долговечность и межремонтный период насосного и иного оборудования

Требования к технологическому оборудованию для практической реализации инновационной технологии цементирования - обеспечивать приготовление и нагревание требуемой жидкости затворения с контролем в реальном времени ее основных параметров - осуществлять пневнотранспортирование порошкообразных материалов в блок приготовления суспензии - обеспечивать высокую производительность при непрерывном приготовлении высококачественных растворов с контролем в реальном времени водосмесевых отношений либо базовых плотностей - осуществлять достаточно продолжительное перемешивание и рециркуляцию приготавливаемых растворов в осреднительных емкостях - максимально использовать серийное оборудование в новых технологических схемах приготовления и нагнетания растворов - обеспечивать простую и эффективную систему промывки всего технологического оборудования, использованного при приготовлении и нагнетании растворов

Спасибо за внимание!