0 министерство высшего и среднего специального образования республики узбекистан

 
1.2. Утяжеленные цементные растворы 
Р.И.Шищенко считает, что для полного вытеснения бурового 
раствора цементным в затрубном пространстве скважины необходимо 
устойчивое равновесие поверхности раздела [65]. По его мнению, 
этому способствует положительная разница удельных весов обоих 
растворов, что достигается утяжелением цементного раствора до 
удельного веса 1900 кг/м
3
и более. 
С целью выяснения возможностей получения тяжелых 
цементных растворов в ГрозНИИ [41] изучалось взаимодействие: 
гематита, магнетита, барита, феррофосфора, пиритовых огарков, 
свинцового концентрата, ферросилиция и других возможных 
утяжелителей с цементом и водой. 
Удельный вес цементного раствора при использовании одного 
и того же утяжелителя, по мнению авторов [41], можно повысить за 
счет более грубого помола, так как в этом случае для его смачивания 
требуется меньше воды. 
Добавление к цементу гематита позволило приготовить 
растворы с высоким удельным весом 2200 кг/м
3
при соотношении 
цемента и гематита 2:1. С увеличением содержания гематита 
механическая прочность образцов снижается. 
При добавке к тампонажному цементу магнетита в 
соотношении 1:1 (50%) удельный вес раствора достигает 2420 кг/м
3
, 
растекаемость – 0,16 м, что объясняется меньшей водопотребностью 
магнетита. Для обеспечения удовлетворительной растекаемости был 
введен реагент ССБ в количестве 0,4% от общего веса смеси. 
В 70-е годы утяжеленные тампонажные растворы с добавкой 
гематита и магнетита применялись и в Узбекистане для 
цементирования скважин с АВПД на площадях Култак, Памук, 
Зеварды и др., указанный состав оказался пригодным для местных 
условий, но гематит и магнетит необходимо завозить из России, 
Украины и других стран за валюту. Основания причины отказа от 
применения гематита и магнетита – нехватка валютных средств. 
Необходимо изыскивать возможность замены их местными 
материалами. 

---

14 
Е.К.Мачинский и А.И.Булатов [42] проводили опыты с 
цементно-свинцовыми смесями, т.е. в качестве утяжелителя 
использовали свинцовый концентрат. При соотношении 1:2 получили 
цементно-свинцовый раствор плотностью 2800 кг/м
3
, однако он имел 
короткий срок схватывания по сравнению с другими утяжеленными 
растворами, двухсуточная прочность камня была выше прочности 
таких же цементных камней с гематитом или магнетитом, но со 
временем она снижалась. К этому следует добавить, что свинцовый 
концентрат-дорогостоящий материал. 
Отмечено [42], что, пользуясь тампонажным материалом с 
относительно высоким удельным весом (2500-3000 кг/м
3
), но низкой 
удельной 
поверхностью, 
можно 
получить 
значительный 
утяжеляющий эффект. Поэтому следует считать неверной точку 
зрения об обязательном помоле утяжелителя до тонкости цементного 
порошка. «Идеальным» утяжелителем для повышения удельного веса 
цементных растворов могут считаться зерна окислов железа или 
других тяжелых материалов, гранулометрический состав которых 
ограничивается размерам сит 0,006-0,0015 м. 
В Туркмении при цементировании скважин с утяжеленным 
тампонажным раствором плотностью 1950 кг/м
3
, по рекомендации 
ИГИРНИГМ [70], в качестве регуляторов сроков схватывания и 
водоотдачи использовали декстрин и КМЦ. Для повышения термо- и 
коррозионной стойкости цемент затворяли на воде, обработанной 
реагентами ВНИИБТ-1 (0,2%) и хромпиком (0,25%). Начало 
загустевания такого раствора при температуре 170°С и давлении 65 
МПа составило 4 ч, а водоотдача на ВМ-6-10 см
3 
за 9 мин. 
За рубежом, в частности, в США, для утяжеления цементных 
растворов используют, в основном, барит и титанистый железняк, при 
помоле которых удельный вес доводят до 2100-2500 кг/м
3 
[71]. 
В указанной рецептуре барит применялся в небольшом 
количестве, который является не лучшим утяжелителем тампонажных 
растворов, так как имеет сложный состав. 
Ш.М.Рахимбабаев, С.М.Баш [58] определили, что к 
эффективным утяжеляющим тампонажным материалам относятся 
отходы цветной металлургии-гранулированные шлаки от выплавки 
свинца и меди. Их вяжущие содержат до 40 % SiO
2
. Тампонажная 
суспензия и образующийся при ее схватывании цементный камень 
превосходят по техническим свойствам обычные утяжеленные 
цементные 
растворы. 
Однако 
эти 
исследования 
остались 

---

15 
незаконченными, их результаты в производственных условиях не 
апробированы, эффективность материалов не установлена. 
В работе [63] отмечено, что при разработке рецептур 
цементных 
растворов 
плотностью 
2000-2150 
кг/м
3
для 
цементирования скважин глубиной 3000-3500 м возникают 
затруднения в отношении регулирования сроков схватывания и 
загустевания. Использование КМЦ в качестве замедлителя не 
позволяет поднять плотность раствора выше 1900 кг/м
3
из-за большой 
водопотребности. 
Добавка 
ССБ 
к 
растворам 
на 
основе 
портландцемента чисто ускоряет схватывание, при этом наблюдается 
пенообразование. Добавка КМЦ и гипан к тампонажным растворам 
ухудшает механическую прочность получаемого камня. 
Авторы впервые исследовали влияние реагента для 
регулирования сроков схватывания –ЭТ-1-тарановый экстракт – 
продукт полифиенолов с оксикарбоновыми кислотами, на 
технологические свойства утяжеленных тампонажных расторов. При 
этом использовали гематит и поваренную соль. Соотношение 
вяжущего и утяжелителя равнялось 2:1 и 1:1. Вода затворения 
засолялась до плотности 1150 кг/м
3
. ЭТ-1 вводили в количестве 0,1 % 
от веса смеси твердых веществ. Лабораторные исследования 
показали, что при этом получалась тампонажная суспенция 
растекаемостью 0,21-0,25 м, плотностью 2080-2150 кг/м
3
. Сроки 
схватывания составляли: начало – 5 ч 30 мин, конец- 5 ч 45 мин от 
начала затворения. Двухсуточная прочность камня на изгиб 4,0-5,0 
МПа. Особенность растворения с добавкой этого реагента 
заключается в очень коротком интервале между началом и концом 
схватывания, что играет положительную роль при цементировании 
скважин с АВПД, однако такой короткий интервал представляет 
угрозу для нормального процесса. 
Всѐ же при этом установлено, что добавка небольшого 
количества реагента ЭТ-1 - значительно удлиняет сроки загустывания 
тампонажных растворов, подвижность остается постоянной, тогда как 
у растворов с КМЦ через некоторое время она снижается. 
На нефтегазовых площадях Республики Узбекистан многие 
скважины 
с 
удовлетворительными 
результатами 
были 
зацементированы с использованием ЭТ-1, реагент эффективен при 
температурных условиях до 120°С. К сожалению, в настоящее время 
этот реагент не выпускается.
Предлагается [20] также добавлять магнетит для получения 
тампонажного раствора с высокой плотностью. Для цементирования 

---

16 
скважин 
изучались 
руды 
Тебинбулакского 
месторождения 
плотностью 3350 кг/м
3
. С их добавлением можно получить 
тампонажный раствор плотностью 1940-2000 кг/м
3
. 
Утяжеленные тампонажные растворы получают добавлением к 
цементам и шлакам, имеющим удельный вес до 3000-3100 кг/м
3
, 
утяжелителей, не обладающих вяжущими свойствами, с удельным 
весом 3500 кг/м
3
и выше. В качестве утяжелителей обычно 
применяют оксиды железа. 
Возможен и другой способ получения растворов с 
использованием вяжущих с высокой плотностью. Такими вяжущими 
могут быть шлаки цветной металлургии, например, гранулированный 
шлак свинцового завода. Для активации схватывания и твердения 
шлака достаточно 10-20 % цемента. Добавка в шлак активаторов – 
тампонажного цемента и доменного шлака – позволяет получить 
утяжеленные растворы с удельным весом 2120 кг/м
3
.
Для повышения плотности тампонажного раствора нередко 
применяют соленую воду (NaCl), но при этом качество камня 
ухудшается. 
В Узбекистане при цементировании скважин с АВПД 
использовали гранулированный шлак Чимкентского свинцового 
комбината. Благодаря высокому содержанию закиси железа (40,5%) 
шлак обладает повышенной плотностью – 3800-3920 кг/м
3
, чем 
выгодно отличается от других шлаков, предназначенных для 
получения тампонажных растворов с высокой плотностью и 
термостойкостью. Чистый свинцовый шлак схватывается при 
температуре 200 °С и достаточной прочности камня на сжатие. 
Плотность раствора из свинцового шлака колеблется в пределах 2200-
2300 кг/м
3 
при водошлаковом соотношении 0,33-0,36. 
В объединении «Узбекнефть» свинцовый шлак применялся в 
скважинах Касансайской №1 и Западный Бердалик №3. 
Скважина Касансай №1 цементировалась раствором из смеси 
свинцового и доменного шлаков в соотношении 2:1. Забойная 
(глубина 4788 м) температура составляла 145°С, поэтому для 
повышения активности смеси добавляли 10% портландцемента. При 
этом получили тампонажный раствор плотностью 2000 кг/м
3
. 
Цементирование прошло нормально. Цементомером установлено, что 
тампонажный раствор поднят до 2700 м от устья. 

---