Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДОКЛАД, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Цементные составы для многолетнемерзлых горных пород

cool_lady 120 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 12 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 27.02.2021
Доклад на тему: "Цементные составы для многолетнемерзлых горных поро"
Введение

При цементировании скважин в интервале многолетнемерзлых пород требуется применение специальных тампонажных растворов, так как использование традиционных тампонажных растворов не гарантирует качественного крепления обсадных колонн ввиду медленного твердения раствора. Цементный раствор после затвердения за обсадной трубой должен быть прочным и непроницаемым, иметь качественную схватку с обсадной колонной и со стенкой скважины. Такие высокие требования к цементному камню предъявляются в связи его разных функций: разобщение и изоляция продуктивных нефтегазоносных пластов и проницаемых горизонтов; плотное наполнение межтрубного пространства цементным раствором; заякоривание обсадных труб в грунт; защита труб от коррозии, при воздействии пластовых агрессивных вод, и разгрузка от избыточного внешнего давления[1].
Содержание

Введение 1. Требования к свойствам тампонажных растворов для скважин с низкими температурами 2. Цементные составы для многолетнемерзлых горных пород 3. Растворы с применением расширяющих добавок Заключение Список литературы
Список литературы

1. Исаева, Ю.В. Облегченные растворы оптимальной структуры с полыми стеклянными микросферами: дис. канд. техн. наук : 05.23.05 / Исаева Юлия Викторовна. – Москва, 2015. – 141с. 2. Кузнецов, В. Г. Техника и технология повышения долговечности крепи скважин в криолитозоне (проблемы и решения): дис. д-ра техн. наук : 25.00.15 / Кузнецов Владимир Григорьевич. – Тюмень, 2004. – 329с 3. Миронов С.А. Теория и методы зимнего бетонирования. М.: Стройиздат, 1975, 700 с 4. Кравцов, В.М. Быстротвердеющий тампонажный материал для цементирования низкотемпературных скважин / Кравцов В.М., Мавлютов М.Р., Самсоненко В.И., В кн.: Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Межвузовский сборник, вып.2, Уфа, 1980, с. 166-172. 5. Вавржин, Ф. Химические добавки и технология цементирования скважин. – М.: Недра, 1976, 296с. 6. Шадрин Л.Н. Регулирование свойств тампонажных растворов при цементировании скважин. М.: Недра, 1973, 240 с. 7. Клюсов, А.А. Физико-механические свойства цементного раствора при пониженных температурах / Клюсов А.А., Лепнев Э.Н., – М.: 65 ВНИИЭГазпром. Реф. сб. Сер. "Бурение газовых и газоконденсатных скважин", 1978, вып.6, с. 19-23. 8. Резчиков, Г.А. Совершенствование рецептур тампонажных растворов для цементирования скважин в сложных условиях: дис. канд. техн. наук : 25.00.15 / Резчиков Георгий Анатольевич. – Краснодар, 2001. – 128с. 9. Вавржин, Ф. Химические добавки и технология цементирования скважин. – М.: Недра, 1976, 296с. 10. Исследование свойств тампонажных цементов для пониженных температур / Гуменюк А.С., Чжао П.Х., Никитин В.П. и др. – М.: ВНИИОЭНГ, реф. сб., сер. "Бурение газовых и морских нефтяных скважин", 1981, вып.2, с. 16-21. 11. А.с. № 578435 (СССР). Тампонажный раствор. Авт.: Симонов В.В., Данюшевский B.C., Бакшутов B.C. и др. БИ № 40, 1977. 12. Измайлов, Л.Б.Крепление нефтяных и газовых скважин / Измайлов Л.Б., Булатов А.И. – М.: Недра, 1975, 200 с.
Отрывок из работы

1. Требования к свойствам тампонажных растворов для скважин с низкими температурами Тампонажные материалы, используемые для качественного цементирования обсадных колон в интервалах многолетнемерзлых пород, должны иметь определенные свойства [2]: • способность схватываться за короткий период (менее 10 ч) и накапливать прочность при температурах ММП в заколонном пространстве без применения дополнительного подвода тепла к жидкости затворения; • водосодержание тампонажных растворов должно оставаться на минимально допустимых значениях; • гидравлическая активность растворов должна быть высокой в условиях низких температур; • период прокачиваемости должен быть максимальным (более 2 ч), а сроки схватывания должны превышать время закачки и продавливания тампонажного раствора в заколонное пространство; • растворы должны быть седиментационно-устойчивыми, характеризоваться большой скоростью структурообразования для исключения появлений водяных прослоек, которые, вследствие промерзания, приводят к смятию обсадных колонн; • цемент должен быть безусадочный и обеспечивать плотный контакт с обсадной колонной и горной породой; • твердение цемента должно сопровождаться минимальным тепловыделением и низкой теплопроводностью; • цементный камень должен быть устойчивым к влиянию знакопеременных температур; • цементный камень должен иметь достаточную прочность для сопротивления смятию обсадных колонн при обратном промерзании. Рекомендовано применять тампонажные растворы, образовавшийся камень которых должен иметь модуль упругости Ец > 103 МПа; • тампонажный материал должен включать в себя облегчающие добавки, для увеличения водоудерживающей и релаксационной способностью, обладать закупоривающим действием на проницаемые пласты, что способствует подъему цементного раствора до устья скважины. 2. Цементные составы для многолетнемерзлых горных пород Механические методы в условиях многолетнемерзлых пород почти не эффективны. Химические методы обладают легкой доступностью, относительной простотой и эффективностью, вследствие этого они являются основными методами повышения качества крепления скважин в криолитозоне. Официально в нашей стране в качестве противоморозных и ускоряющих добавок к бетону в строительной практике разрешено использование четырех солей: хлорида натрия, хлорида кальция, поташа и нитрата натрия [3]. Вяжущие вещества на основе портландцемента со специальными добавками, которые ускоряют сроки схватывания, применяются для цементирования скважин в интервале многолетнемерзлых пород. Такие добавки, как хлористый кальций (СаСl2), нитрат натрия (NaNO3),поташ (K2CO3), каустическая сода (NaOH), сульфаты натрия (Na2SO4) и калия (K2SO4), калийно-щелочная добавка и др. Достоинством этих веществ является их доступность и оптимальные физико-механические свойства при небольших изменениях в составе в условиях низких положительных температур. Однако анализ показывает, что в условиях криолитозоны тампонажный раствор на основе портландцемента имеет длительные сроки схватывания (более суток) даже при больших концентрациях ускорителей. Такие длительные сроки схватывания тампонажного раствора являются причиной его седиментационной неустойчивости и, как правило, некачественное затвердевание цементного камня [4]. При креплении скважин в зонах ММП в основном применяется хлорид кальция. При добавлении в больших количествах (более 4 %) хлоридов кальция, которые наиболее широко используются для ускорения сроков схватывания, вызывают коррозию обсадных колонн, замедляют процессы гидратации алюминатных составляющих портландцементов, цементный камень имеет пониженную стойкость к сульфатной агрессии [5]. Так же, применение добавок требует введения дополнительной технологической операции – приготовления их водных растворов. На это отвлекаются силы буровой бригады, и привлекается дополнительное оборудование. Использование многих химических реагентов может значительно увеличить интенсивность электрохимической коррозии колонны и снизить долговечность цементного камня. Некоторые добавки являются ценным химическим сырьем, либо дефицитны. Введение добавки ускоряет загустевание растворов и в большинстве случаев уменьшает эксплуатационную прочность. Многокомпонентность отдельных добавок также делает применение их нетехнологическим. Для ускорения схватывания тампонажных растворов портландцементов вводят хлорид кальция в количестве до 6% от массы цемента [6]. Оптимальное количество хлорида кальция, как и других ускорителей схватывания, зависит от минералогического состава цемента, вида и количества, вводимых при его изготовлении минеральных добавок, тонкости помола и других факторов [3]. В исследованиях А.А. Клюсова и Э.Н. Лепнева [7], которые проводились на высокоактивном стерлитамакском портландцементе для «холодных» скважин показано, что оптимальное количество добавки хлорида кальция в количестве 4% (2% от массы цемента при В/Ц=0,5). При увеличения количества хлорида кальция в воде затворения до 6-8% сроки схватывания уменьшаются лишь при 20 С, а при пониженных температурах, наоборот, увеличивается в 1,5-2 раза. Оптимальная добавка хлорида кальция в два раза сокращает сроки схватывания тампонажного раствора при низких температурах, однако при этом они остаются весьма большими – 12-14 ч. [8]. Также повышенное количество хлористого кальция снижают долговечность цементного камня. В работе [9] показано, что при добавке хлорида кальция более 2% от массы цемента снижает прочность камня уже к концу первого года твердения. В исследованиях [10], на тампонажных растворах из портландцемента для низкотемпературных скважин завода «Красный Октябрь», показано, что одной из эффективных добавок является поташ (углекислый калий). Использование поташа намного технологичнее, чем разработанный его предшественник калийно-щелочной раствор (КЩР), который содержит поташ и гидроксид калия в равный порциях [11]. КЩР сложный в приготовлении, а также имеет очень короткие сроки схватывания, что делает не возможным его использование [10]. При добавлении чистого поташа, аналогично с КЩР, наблюдается преждевременное загустевание и схватывание тампонажных растворов, что доказывает опыт его использования в строительстве. Несмотря на преимущества над хлористым кальцием, такие как менее гигроскопичен, не снижает прочности камня и не агрессивен к металлу, поташ не нашел применения в практике крепления скважин. К одному из способов улучшения параметром тампонажных растворов при креплении «холодных» скважин относится введение комплексной добавки. При ее добавлении портландцементы схватываются в зонах ММП. Но существенные недостатки, такие как большие сроки схватывания, при отрицательных температурах, низкая прочность цементного камня, не позволяют получить тампонажный раствор, который можно будет использовать при креплении скважин в зоне многолетнемерзлых пород, о чем свидетельствуют данные приведенные в таблице 1. Таблица 1 – Физико-механические свойства портландцементных растворов и камня с комплексными добавками. Исходя из таблицы видно, что время простоя буровых, связанное с ОЗЦ, достигает 15 ч, а при наличии зон вечной мерзлоты – 30ч. Для сокращения времени простоя, необходимо применять тампонажные материалы, которые будут схватываться, и набирать прочность камня в 4-5 раза быстрее, чем тампонажные портландцементы с добавками-ускорителями. Чем больше времени в затрубном пространстве находится тампонажный материал в пластичном состоянии, тем больше вероятность межпластовых перетоков и газопроявления [12]. В объединении «Пермнефть», наблюдались осложнения при креплении кондукторов, по причине медленного набора прочности камня. Повысить качество и долговечность цементного камня, стойкость к агрессивным средам можно добавление пластификаторов. Они позволяют увеличить подвижность цементного раствора и снизить содержание воды. Растворы, в которых низкий уровень содержания воды, образуют плотный и непроницаемый камень, который имеет высокую морозостойкость и коррозионную стойкость. 3. Растворы с применением расширяющих добавок Для того чтобы тампонажный раствор обладал оптимальными физикохимическими свойствами и величиной расширения, применяются специальные расширяющие добавки, зависящие от температуры и химической активности скважины, в разных количественных отношениях. Существует два способа, чтобы увеличить объем цементного камня: • введение добавок, которые при взаимодействие с вяжущим образуют газообразные продукты; • введение веществ, образующих новые кристаллические продукты при химическом взаимодействии между собой и цементом. При цементировании обсадных колонн обычно применяется второй способ, т.к. первый дает положительный эффект только в условиях атмосферного давления.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg