0 министерство высшего и среднего специального образования республики узбекистан
Седиментационная устойчивость нового состава
Download 0.93 Mb. Pdf ko'rish
|
Монография 2020 якуний
|
3.4. Седиментационная устойчивость нового состава
тампонажных растворов Для качественного разобщения пластов важна седиментационная устойчивость тампонажной системы. Седиментация цементной суспензии в затрубном пространстве скважины - одна из причин возникновения межпластовых перетоков и образования каналов фильтрации [12]. Она возникает под действием силы тяжести частиц и сопровождается водоотделением. Способностью образовывать при затворении нерасслаивающиеся суспензии, как вяжущее вещество, обладает портландцемент. Однако она сохраняется при значении В/Ц<0,45, а при В/Ц>0,5 у большинства тампонажных портландцементов заметно проявляется процесс водоотделения. Образовавшийся при этом камень получается неоднородным по высоте: нижняя часть столба цементного раствора имеет наивысшую концентрацию твердой фазы, близкую к предельной, которая может быть достигнута при прохождении процесса седиментации до конца. Расположенные выше участки имеют убывающую концентрацию, а самый верхний состоит из жидкой фазы. Седиментационная неустойчивость тампонажного раствора приводит к образованию флюидопроводных каналов и возникновению заполненных водой полостей в толще цементного кольца и резкой неоднородности его физико-механических свойств. Это обусловливает невозможность подъема тампонажного раствора на проектную высоту, его поглощение, неравномерность передачи давления на пласт, возникновение межпластовых перетоков и ряд других серьезных осложнений в процессе бурения, освоения и эксплуатации скважин. После продавливания в заколонное 49 пространство тампонажный раствор можно представить как систему, состоящую из огромного числа различных по форме и размерам частиц, покрытых сольватными оболочками и соединенных между собой в пространственную структурную решетку некоторыми прочностными связями. Твердая фаза раствора находится во взвешенном состоянии и оказывает давление на поровую жидкость. Твердые частицы под действием силы тяжести стремятся седиментировать. Но, в отличие от зерен песка, смоченные и начавшие гидратировать частицы цемента оседают, цепляясь друг за друга, за стенки скважины и обсадной колонны. Седиментация в тампонажных растворах подчиняется не закону Стокса, а законам течения в капиллярно-пористых телах. Седиментационная неустойчивость тампонажных растворов – причина образования каналов в заколонном пространстве, заполненных вначале водой затворения, затем освобождающихся от нее за счет действия эффекта контракции. При затворении цемента водой сначала происходит растворение его небольшой части, вступающей в химическое взаимодействие с водой, до насыщения. Затем наступает период коллоидации, характеризующийся высокой дисперсностью частиц цемента – период собственно схватывания (коагуляционного структурообразования), переходящий в течение (период кристаллизации) раствора при переходе системы из менее устойчивого состояния в более устойчивое. Процесс структурообразования вяжущих веществ проходит в два этапа. На первом этапе образуются коагуляционная структура и гидратные новообразования. Такая система тиксотропна, связь между частицами в ней обеспечивается через гидратные оболочки, связь между частицами в ней обеспечивается через гидратные оболочки, которые отделяют их друг от друга [13]. Второй этап характеризуется возникновением и развитием кристаллизационной структуры гидратов цементных минералов. Поверхность частиц увеличивается, между ними возникает молекулярная связь. Между частицами формируется непосредственная связь, которая отличается высокой прочностью. Седиментация тампонажных растворов зависит от его состава. Так, добавка бентонитовой глины к цементному раствору уменьшает седиментационный процесс. Введение кварцевого песка в цементный раствор увеличивает седиментационные процессы в тампонажных растворах, что в значительной степени определяется водоцементным 50 отношением. Чем больше водоцементное отношение, тем больше седиментационный водоотстой [57]. Статистический анализ промысловых данных показывает, что в наклонных стволах скважин частота прорыва посторонней воды к зоне перфорации увеличивается. В случае наклонного ствола создаются более благоприятные условия для каналообразования. Вода затворения, собираясь у верхней части стенки скважин, идет более мощным потоком, чем в вертикальном стволе. В вертикальном цилиндре оттесняемая при седиментации избыточная вода затворения, стремясь вверх, проходит через всю массу раствора. В наклонном стволе вода, пройдя сквозь сравнительно небольшой слой раствора, достигает стенки скважин и, скользя вдоль нее, образует восходящий поток. Следовательно, для цементирования наклонных и горизонтальных стволов скважин седиметационная устойчивость тампонажного раствора имеет большое значение. Седиментационная устойчивость таких полидисперсных систем, как буровые и тампонажные растворы, во многом проявляется возможностью и условиями возникновения пространственной структуры, обладающей определенной прочностью. Такая структура возникает при частичном взаимодействии частиц дисперсной фазы между собой. В.С. Данюшевский [21] за характеристику седиментационной устойчивости тампонажного раствора предлагает принять коэффициент водоотделения и методику ее определения. Тампонажные растворы с коэффициентом водоотделения К≤2,5 (%) считаются седиментационно устойчивыми. Однако опыты показали, что коэффициент водоотделения не может характеризовать седиментацию ввиду расслоения свободной воды в столбе раствора. Растворы, удовлетворяющие условию К≤2,5, в действительности могут иметь различную седиментационную устойчивость. В.С. Данюшевский [21] предлагает другой метод определения седиментационной устойчивости, заключающийся в сравнении скорости фильтрации стандартного цементного раствора. Для определения седиментации раствора по этому методу необходимо произвести большое количество измерений характеристики двух растворов и сложные вычисления. С целью изучения седиментационной устойчивости тампонажных растворов мы сконструировали и изготовили прибор (рис.3.4), представляющий собой цилиндр длиной 1,0 м с внутренним 51 диаметром 0,44 м. По бокам цилиндра находятся пять отверстий для выпуска раствора. После заполнения его исследуемым раствором дается выдержка (покой) в течение 30 мин, затем вынимаются пробки и отбираются пробы. Download 0.93 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|