Фізико-хімічні особливості гідратації обважнених термостійких тампонажних матеріалів

Abstract

Метою даної роботи є вивчення фізико-хімічних особливостей гідратації обважнених термостійких безусадкових тампонажних матеріалів та закономірностей процесу їх тужавіння, а також дослідження кінетики розширення тампонажного матеріалу у процесі тужавіння. Для досягнення цієї мети поставлені такі завдання досліджень: – вивчення складу продуктів гідратації обважнених безусадкових тампонажних матеріалів – сумішей, що тужавіли тривалі терміни при високих температурах; – дослідження кінетичних розширення тампонажного матеріалу у процесі тужавіння, аналіз кривих розширення з точки зору впливу на темп процесу тужавіння фізико-хімічних факторів; – вивчення залежності технологічних властивостей каменю на основі обважнених тампонажних матеріалів від фізико-хімічних факторів, 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, 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. Вивчено фізико-хімічні особливості гідратації обважнених термостійких безусадкових тампонажних матеріалів та закономірності процесу їх тужавіння. Досліджено кінетику розширення тампонажного матеріалу у процесі тужавіння. У процесі дослідження обважнених термостійких тампонажних матеріалів 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 свердловин в складних гірничо-геологічних умовах на геологорозвідувальних площах і промислових родовищах. Впровадження обважнених термостійких тампонажних матеріалів дозволить забезпечити високу якість кріплення в зонах аномально високих пластових тисків. В зонах залягання соленосних відкладень ефективне використання обважнених термостійких тампонажних матеріалів, замішаних на насиченому розчині хлористого калію. The aim of this study is to investigate the physicochemical characteristics of the hydration of weighted, heat-resistant, non-shrink cementitious materials and the regularity of their hardening process, as well as the kinetics of the cementitious material's expansion during the hardening process. To achieve this goal, the following research tasks were set: – Examining the composition of the hydration products of weighted, non-shrink cementitious materials – mixtures that hardened for extended periods at high temperatures; – Examining the kinetic expansion of the cementitious material during the hardening process, analyzing the expansion curves from the perspective of the influence of physicochemical factors on the hardening rate; – Examining the dependence of the technological properties of stone based on weighted cementitious materials on physicochemical factors, in particular the composition of the cementitious mixture, temperature, pressure, and hardening time. 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 the cement mortar and the formed rock was carried out using standard laboratory equipment. In particular, the density of the cement mortar was determined using a pycnometer, the water-mixture ratio of the solutions was selected using a KR-1 flow cone, the determination of the strength limits of the rock 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. 35. The physicochemical properties of hydration of weighted, heat-resistant, non shrinking cementitious materials and the regularity of their hardening process were investigated. The kinetics of cementitious material expansion during hardening were analyzed. In the process of studying weighted heat-resistant cementing materials, the optimal formulations of the developed compositions were selected, the kinetics of their expansion during hardening was studied. The dependence of the strength characteristics, as well as the permeability of the stone on the ratio of components in the cementing mixture was studied. The results of the work have practical application in the fastening of deep wells in difficult mining and geological conditions in geological exploration areas and industrial deposits. The introduction of weighted heat-resistant cementing materials will ensure high quality fastening in areas of abnormally high reservoir pressures. In areas of occurrence of salt-bearing deposits, the effective use of weighted heat-resistant cementing materials mixed with a saturated solution of potassium chloride.