Термостійкі тампонажні матеріали, що розширюються при тужавінні

Abstract

Метою даної роботи є дослідження кінетики розширення тампонажного матеріалу процесі тужавіння, а також вивчення технологічних властивостей термостійких тампонажних матеріалів, що розширюються при тужавінні, та закономірностей процесу їх тужавіння. Для досягнення цієї мети поставлені такі завдання досліджень: – дослідження кінетики розширення тампонажного матеріалу у процесі тужавіння, аналіз кривих розширення з точки зору впливу на темп процесу тужавіння фізико-хімічних факторів; – вивчення технологічних властивостей термостійких тампонажних матеріалів – сумішей, що тужавіли тривалі терміни при високих температурах; – встановлення залежності технологічних властивостей каменю на основі термостійких тампонажних матеріалів, що розширюються при тужавінні, від фізико-хімічних чинників, зокрема, складу тампонажної суміші, температури, тиску і тривалості тужавіння. При проведенні досліджень використано теоретичні й експериментальні методи. Експерименти проведено на лабораторному обладнанні, яке моделює пластові умови. Вимірювання технологічних властивостей тампонажного розчину та утвореного каменю проводилось з використанням стандартного лабораторного обладнання. Зокрема густина тампонажних розчинів визначалась з допомогою пікнометра, водосумішеве відношення розчинів підбиралось за допомогою конусу розтічності КР-1, водовідділення розчинів визначалось за стандартною методикою згідно ДСТУ БВ.2.7-86-99, час загуснення розчинів визначався на консистометрі КЦ-3, визначення границь міцності каменю при вигині проводилось згідно ДСТУ БВ.2.7-86-99 на приладі для випробування зразків-балочок на розтягування при вигині, при стискуванні – на пресі ПСУ-10. Кількість проведених експериментів достатня для одержання результатів з довірчою вірогідністю 0,95. Досліджено кінетику розширення тампонажного матеріалу у процесі тужавіння. Вивчено технологічні властивості термостійких тампонажних матеріалів, що розширюються при тужавінні, та закономірності процесу їх тужавіння. У процесі дослідження нових термостійких тампонажних матеріалів, що розширюються при тужавінні проведено підбір оптимальних рецептур розроблених композицій, вивчено кінетику їх розширення при тужавінні. Вивчено залежність міцнісних характеристик, а також проникності каменю від співвідношення компонентів у тампонажній суміші. Результати роботи мають практичне застосування при кріпленні глибоких свердловин в складних гірничо-геологічних умовах на геологорозвідувальних площах і промислових родовищах. Нові тампонажні матеріали, що розширюються при тужавінні, успішно впроваджені на бурових підприємствах БУ “Укрбургаз” ПАТ “Укргазвидобування” при цементуванні газових і газоконденсатних свердловин.

The purpose of this work is to study the kinetics of expansion of cement material during hardening, as well as to study the technological properties of heat-resistant cement materials that expand during hardening, and the regularities of their hardening process. To achieve this goal, the following research tasks have been set: – study the kinetics of expansion of cement material during hardening, analysis of expansion curves from the point of view of the influence of physicochemical factors on the rate of hardening process; – study the technological properties of heat-resistant cement materials – mixtures that hardened for long periods at high temperatures; – establish the dependence of the technological properties of stone based on heat-resistant cement materials that expand during hardening on physicochemical factors, in particular, the composition of the cement mixture, temperature, pressure and duration of hardening. Theoretical and experimental methods were used in the research. The experiments were conducted on laboratory equipment that simulates reservoir conditions. Measurement of technological properties of cement mortar and formed stone was carried out using standard laboratory equipment. In particular, the density of cement mortars was determined using a pycnometer, the water-mixture ratio of solutions was selected using a KR-1 flow cone, the water separation of solutions was determined using the standard method according to DSTU BV.2.7-86-99, the thickening time of solutions was determined on a KC-3 consistometer, the determination of the strength limits of stone during bending was carried out according to DSTU BV.2.7-86-99 on a device for testing beam specimens for tension during bending, and for compression - on a PSU-10 press. The number of experiments conducted is sufficient to obtain results with a confidence probability of 0.95. The kinetics of expansion of cement material during hardening was investigated. The technological properties of heat-resistant cement materials that expand during hardening and the regularities of their hardening process were studied. In the process of researching new heat-resistant cement materials that expand upon hardening, the optimal formulations of the developed compositions were selected, the kinetics of their expansion upon hardening was studied. The dependence of the strength characteristics, as well as the permeability of the stone on the ratio of components in the cement mixture was studied. The results of the work have practical application in cementing deep wells in difficult mining and geological conditions in geological exploration areas and industrial deposits. New cement materials that expand upon hardening have been successfully implemented at the drilling enterprises of the Ukrburgaz drilling unit of Ukrgazvydobuvannya PJSC in cementing gas and gas condensate wells.