WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Поэтому нами исследовались добав ки, обеспечивающие необходимое расширение в широком температурном интервале 20-1600С. В частности, введение в состав цементно-зольно-известковой смеси запечной пыли в количестве 11-15% обеспечивает расширение до 2% при температуре 20-800С при сохранении остальных свойств раствора - камня.

Для цементирования скважин с повышенными и высокими температурами необходимы добавки комбинированного расширения. Эксперименты показали, что таковой является доломитовая пыль, содержащая активные оксиды магния и кальция. Расширение тампонажного материала с добавкой доломитовой пыли в интервале температур 20 – 50 0С происходит за счет оксида кальция, а в интервале 50 – 200 0С обеспечивается гидратацией оксида магния. У таких тампонажных материалов величина расширения в интервале температур 20-200 С составляет 3-4%.

Исследования также показали, что в качестве расширяющих добавок к цементно-зольно-известковой тампонажной композиции могут быть использованы и другие промышленные отходы, в частности, саморассыпающийся шлак рафинированного феррохрома (СРШ) и хроматный шлам, исследованные ранее Каримовым Н.Х., Данюшевским В.С., Измухамбетовым Б.С. и др. Теоретический аспект использования указанных комбинаций материалов состоит в том, что при температурах 50-120 0С под влиянием портландцемента и избытка извести значительно повышается гидратационная активность шлака и хроматного шлама. В результате активизации химических реакций образуется дополнительное количество новообразований, повышающих прочность цементного камня.

Расширение области применения облегчающих тампонажных растворов можно достичь приданием им кольматирующих свойств. В частности, введением в состав цементно-зольно-известковых смесей закупоривающих добавок - микросфер или полиэтиленовой крошки - при малых водосмесевых отношениях (0,45-0,50) обеспечивается получение тампонажных материалов с плотностью 1250-1300 кг/м3 при высокой прочности. Это обусловлено тем, что микросферы на 50-60% состоят из SiO2 и Al2O3 и имеют аморфизированное строение.

Повышенная реакционная способность микросфер в щелочной среде приводит к тому, что они являются активными компонентами в составе тампонажного раствора.

Значительный запас прочности цементно-известково-зольного вяжущих ведет к тому, что их можно затворять на минерализованных жидкостях, увеличивая водосмесевое отношение для поддержания плотности на требуемом уровне. При использовании в составе жидкости затворения комплексной соли, широко исследованной в работах Шатова А.А. и др., одновременно удается обеспечить расширяющие свойства облегченным тампонажным растворам (табл. 2).

При исследовании и разработке технологии приготовления тампонажных композиций проведено исследование влияния дезинтеграторной обработки на свойства облегченных цементно-зольно-известковых тампонажных материалов.

Для зольно-известкового состава количество фракций диаметром менее 40 мкм увеличивается от 39,8 до 99,4%, а для цемента от 72 до 99,5% при изменении режима обработки (скорости вращения роторов дезинтегратора) до 18000 об/мин. Такая же закономерность роста сохраняется и для удельной поверхности.

Дезинтеграторная обработка повышает седиментационную устойчивость, водоотдача снижается в 1,5-2 раза. Улучшение показателей раствора объясняется тем, что после обработки материала процесс структурообразования идет более интенсивно, растет число контактов и скорость образования коагуляционной структуры.

Дезинтеграторная обработка повышает прочность камня цементно -зольноизвесткового (ЦЗИ) тампонажного материала на 30…70% при изгибе, на 30…90% при сжатии. Эффект активации максимален при твердении камня в нормальных условиях. По данным ДТА, дезинтеграторная обработка ЦЗИ оказывает существенное влияние на кинетику структурообразования и твердения, особенно на скорость появления кристаллических фаз. По данным термогравиметрии, для активированных образцов, твердевших при температуре 22 0С, потери веса растут по сравнению с неактивированными с 17,5 до 23%, т.е. на 26%, а прирост прочности при сжатии в этих условиях составляет 25…55%.

Проведенные совместно с Агзамовым Ф.А. исследования показали, что состав и технология приготовления облегченного цементно-зольно-известкового тампонажного материала оказывает существенное влияние на структурные характеристики камня, т.е. на формирование его пористости и проницаемости.

Таблица Свойства облегченных расширяющихся цементов Прочность камня, схв, ч-мин, Состав цемента, % МПа при Т=20 О С Расши2R,, В/Ц рение, через 2 сут., через 1 сут., мм кг/ м% Начало Конец при Т=20 О С при Т= 75О С Изгиб Сжатие Изгиб Сжатие 85 10 5 4 0,47 190 1550 2-10 3-00 2,8 5,9 5,9 7,5 0,80 10 10 4 0,50 192 1470 2-15 3-15 2,5 5,2 5,5 7,5 0,75 10 15 4 0,55 195 1400 2-25 3-35 2,1 4,9 5,0 6,9 0,80 15 5 5 0,5 185 1500 2-20 2-50 2,6 5,4 5,5 7,.7 0,.75 15 10 5 0,52 180 1420 2-45 3-10 2,3 5,1 5,.2 6,9 0,70 15 15 5 0,54 180 1370 2-05 3-45 2,0 4,9 4,9 6,3 0,80 15 5 3 0,47 185 1450 2-00 2-45 2,7 5,8 5,7 7,6 0,70 15 10 3 0,5 190 1370 2-05 2-55 2,4 5,3 5,2 6,8 0,70 15 15 3 0,52 195 1300 2-15 3-05 2,1 5,1 5,0 6,7 0,соль изв.смесь микро комп– сферы цемент зольная лексная Наименьшую пористость 20,4% имеют образцы, приготовленные из цементов, обработанных при режиме работы дезинтегратора 12000 об./мин и скорости соударения частиц 180 м/с, которые твердели при нормальной температуре. При повышении температуры твердения этих образцов пористость несколько возросла (2…3%), но в меньшей мере, чем у образцов обычного приготовления. Наибольшей пористостью обладают образцы обычного приготовления, твердевшие при температуре 75 0С (31,04%). На порограммах цементного камня из тампонажной смеси дезинтеграторного приготовления наблюдается один максимум в интервале 0,008-0,04мкм, характерный для промежуточной пористости. Камень содержит 10% пор размером 0,005-0,01 мкм, 4% пор размером более 0,1 мкм. Проведенные исследования убедительно доказали, что дезинтеграторная обработка цементно-зольно-известковой смеси позволяет получать цементный камень с весьма однородной структурой, характеризующейся подавляющим большинством пор радиусом 0,01-0,05 мкм.

Испытания коррозионной стойкости камня из цементно-зольноизвесткового тампонажного материала производились в промышленных условиях в сероводородсодержащих средах. Образцы камня помещались на шесть месяцев в отвод промышленного газопровода и на два года в поток сероводородсодержащей нефти на глубине 2940 м, где забойное давление было равно 26,7 МПа, температура 65оС, производительность скважины 55 т/сут.

Все образцы из цементно-зольно-известковой смеси дезинтеграторного приготовления показали высокую коррозионную стойкость. Коэффициент стойкости для образцов в газопроводе составил от 0,98 до 1,43, а для образцов в скважине - 0,97-1,3. Образцы не имели следов разрушения и продуктов коррозии. Рентгеноструктурный анализ и термография показали одни и те же фазы и их тоже практически одинаковое количество, как в контрольных образцах, так и в образцах после коррозионных испытаний.

Для получения цементно-зольно-известковых облегченных тампонажных материалов с расширяющимися свойствами разработана технологическая схема, которая позволяет использовать мокрую золу из отвалов без использования сушильных барабанов.

По технологии, предложенной автором, было выпущено несколько опытных партий облегченных цементно-зольно-известковых расширяющихся тампонажных цементов, которыми зацементированы обсадные колонны в девяти скважинах на месторождениях Жанажол, Лактыбай и Акжар.

Технологические параметры использованных партий цементно-зольноизвестковых смесей удовлетворяли требованиям. По результатам освоения, испытания скважин, а также по данным АКЦ качество цементирования обсадных колонн в указанных выше скважинах удовлетворительное. По высоте подъема цемента интервал хорошего сцепления камня с породой и колоннами составляет 67-92%, частичное сцепление 7,6-23, отсутствие 3-13,5%.

По результатам исследований и испытаний был разработан и утвержден технологический регламент, на основе которого в ОАО «Новотроицкий цементный завод» было выпущено 1500 т облегченной тампонажной смеси, использованной при креплении скважин в ОАО «Лукойл-Бурение», ОАО «Удмуртнефть-Бурение» и других буровых предприятиях.

Основные выводы и рекомендации 1. Обоснованы требования к свойствам облегченных тампонажных материалов с целью обеспечения подъема раствора до проектной высоты в одну ступень, предотвращения загрязнений продуктивных пластов фильтратом цементного раствора, создания надежной герметичности заколонного пространства, учитывающих влияния технологических процессов при опробовании, освоении и эксплуатации скважин.

2. Облегченные расширяющиеся цементы, в отличие от цементов нормальной и повышенной плотности, существенно снижают величину объемных деформаций при повышении избыточного гидравлического давления. В то же время, облегченные расширяющиеся цементы способны более длительное время сохранять радиальные и тангенциальные напряжения в камне и компенсировать образование зазоров на его контактных поверхностях при технологических операциях внутри обсадных колонн.

3. Установлено, что повышение прочности и коррозионной стойкости облегченных расширяющихся тампонажных материалов возможно путем уменьшения размеров пор цементного камня и формирования низкоосновных гидросиликатов кальция и гидрогранатов, достигаемых за счет введения в цемент тонко измельченных активированных компонентов.

4. Обоснованы и разработаны облегченные расширяющиеся тампонажные материалы с плотностью 1250-1650 кг/м3, прочностью 2,4-2,9 МПа, величиной расширения 2,5-5,2%. Обоснована дезинтеграторная технология получения облегченных расширяющихся тампонажных материалов.

5. Дезинтеграторная обработка облегченных расширяющихся тампонажных материалов позволяет получать непроницаемый камень с повышенной прочностью в температурном интервале 20-75 С. При этом с увеличением удельной поверхности облегченного расширяющегося цемента на 25-80 % прочность камня при сжатии увеличивается на 42-102% при повышенных температурах за счет образования мелких кристаллических фаз в ранние сроки твердения.

6. Разработаны и успешно опробованы в промысловых условиях технология и технологическая линия получения облегченных расширяющихся тампонажных цементов из промышленных отходов. По разработанной технологии изготовлено свыше 1500 т облегченных расширяющихся тампонажных цементов, успешно примененных при цементировании скважин в сложных геологотехнических условиях строительства скважин в Западном Казахстане и месторождениях РФ.

Материалы диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Шарафутдинов З.Ш., Глуховцев В.Г., Каримов И.Н. Регулирование гидратационной активности цементов при высоких температурах // Формирование и работа цементного камня в скважине: Тез. докл. III-Всесоюзной конференции-дискуссии. – Краснодар: 1991г.-С. 41-42.

2. Пат. 2007546 Россия 7Е21В33/138. Способ приготовления облегченных тампонажных растворов / Ф.А.Агзамов, И.Н. Каримов, А.У.Шарипов, Г.Б.Хаиров, И.Н.Каримов. № 5027876/03; Заявлено 17.02.1992; Опубл.

15.02.1994. Бюл. № 3.

3. Агзамов Ф.А., Измухамбетов Б.С., Каримов И.Н. и др. Использование местных материалов и промышленных отходов для получения тампонажных материалов // Проблемы подготовки кадров для строительства и восстановления нефтяных и газовых скважин на месторождениях Западной Сибири: Тез.

докл. Междунар. Научн. Конф. – Тюмень, 1996.- С.124 –125.

4. Бабков В.В., Каримов И.Н., Газизов Х.В. и др. Использование дисперсного известняка в составе смешанного вяжущего // Материалы 1-го междунар.

совещания по химии и технологии цемента.- М.; ВХТУ, 1996. - С. 128-129.

5. Агзамов Ф.А., Каримов И.Н., Каримов Н.Х. и др. Тампонажные материалы и технология крепления скважин на морских месторождениях // Освое ние шельфа Арктических морей России: Материалы Ш Междунар. конф.Санкт-Петербург, 1997. - С. 454-460.

6. Каримов Н.Х., Агзамов Ф.А., Каримов И.Н. и др. Способ обезвреживания шлама хроматного производства // Экологическая методология возрождения человека и планеты Земля: Тез. докл. I Междунар. конгресса. – Алматы, 1997. - С. 71.

7. Каримов Н.Х., Агзамов Ф.А., Каримов И.Н. и др. Технология утилизации бурового раствора и шлама // Экологические проблемы и пути решения задач по длительной сохранности недр и окружающей среды на период более 500лет в зоне ведения геологоразведочных и буровых работ, трубопроводостроения и разработки месторождений на суше и морских акваториях: Тез.

докл. Всерос. науч.- практ. конф. – Тюмень, 1997. - С. 24-25.

8. Каримов Н.Х., Агзамов Ф.А., Каримов И.Н. Методы утилизации мокрых промышленных отходов // Экологическая методология возрождения человека и планеты Земля: Тез. докл. I Междунар. конгресса. – Алматы, 1997. – С.33-34.

9. Агзамов Ф.А., Каримов И.Н., Москаленко Б.Н. и др. Порошкообразные материалы из промышленных отходов и местного сырья для строительства скважин // Современные проблемы строительного материаловедения. Ч.5Рациональное использование местного сырья и отходов промышленности в производстве строительных материалов: Материалы Междунар. научн.-техн.

конф.- Казань, 1997. – С. 67.

10. Каримов И.Н., Бадреев З.Ш., Газизов Х.В. Регулятор свойств тампонажных вяжущих с использованием промышленных отходов // Современные проблемы строительного материаловедения. Ч.5 - Рациональное использование местного сырья и отходов промышленности в производстве строительных материалов: Материалы Междунар. научн.-техн. конф.- Казань, 1997. – С. 71.

11. Каримов И. Н., Петров А.В., Агзамов Ф.А. Технология получения тампонажных материалов с добавкой золы // Материалы 48-й науч.-техн. конф.

студентов, аспирантов и молодых ученых.-Уфа, 1997г.-С.60-61.

12. Пат. 2105132 Россия 7Е21В33/138 Способ получения расширяющегося цемента /Н.Х.Каримов, Ф.А.Агзамов, Х.И.Акчурин, Х.В.Газизов, Б.С.Измухамбетов, З.Ш.Бадреев, И.Н.Каримов. №96103727/03; Заявлено 26.02.1996; Опубл. 20.02.1998. Бюл. № 5..

13. Агзамов Ф.А., Каримов И.Н., Мандель А.Я. и др. Расширяющие и напрягающие цементы // Освоение шельфа Арктических морей России: Материалы IУ Междунар. конф.- Санкт-Петербург, 1999. - С. 39-44.

14. Каримов Н.Х., Каримов И.Н., Комлева С.Ф. Дезинтеграторная технология получения тампонажных материалов для СП Вьетсовпетро //Проблемы нефтегазовой отрасли: Материалы Междунар. науч.-техн. семинара.- Уфа, 1998.- С. 20-21.

15. Пат. 2136845 Россия 7Е21В33/138 Тампонажный раствор/ Н.Х.Каримов, Ф.А.Агзамов, Х.И.Акчурин, Ф.А.Долгих, В.И.Шкаретный, Х.В.Газизов, И.Н. Каримов. № 97122217; Заявлено 23.12.1997;Опубл.

10.09.1999. Бюл. №25.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»