ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ЦЕМЕНТНОГО РОЗЧИНУ І КАМІННЯ, Видобуток нафти і газу
нафту, газ, видобуток нафти, буріння, переробка нафти
ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ЦЕМЕНТНОГО РОЗЧИНУ І КАМІНЮ
Властивості цементного розчину залежать від багатьох факторів, таких як хіміко-мінеральний склад, якість і кількість наповнювачів, водоцементне відношення, кількість і природа хімічних наповнювачів, режим перемішування, температура, тиск та ін.
Властивості цементних розчинів та каменю можуть бути змінені запровадженням наповнювачів, активних добавок або обробкою хімічними реагентами.
Розтіканість.Важлива властивість цементного розчину - рухливість, яку в початковий момент після замішування визначають за допомогою усіченого конуса АзНІІ шляхом відліку середнього діаметра розчину, що розплився, у двох напрямках (найбільший і найменший).
Густина. Однією з важливих характеристик цементного розчину є щільність. Вона залежить від щільності сухих тампонажних матеріалів та рідини замішування, а також від водоцементного відношення. Це практично єдиний показник якості розчину, що контролюється в процесі його приготування та транспортування в свердловину.
Для стандартного цементного розчину при В/Ц = 0,5 (відповідно до вимог ГОСТ 1581-85) його розрахункова щільність становить 1,81 - 1,85 ã/ñì3.
У промислових умовах її найчастіше визначають за допомогою ареометрів АГ-1 та АГ-2 у кожній точці замішування незалежно від наявності станції контролю цементування СКЦ, яка забезпечує автоматичну реєстрацію та запис середньої щільності закачуваного в свердловину розчину. Безперервний контроль густини тампонажного розчину досягається застосуванням радіоактивних густомірів.
Показник фільтрації. Під впливом перепаду тиску в цементному розчинівідбувається процес водовідділення, що називається фільтрацією. Швидкість фільтрації значною мірою залежить від прийнятого В/Ц: вона обернено пропорційна квадрату питомої поверхні цементу (тонкості помелу), кількості наповнювача та в'язкості рідкої фази цементного розчину.
Внаслідок високої фільтрації цементний розчин стає в'язким, важко прокачується, терміни схоплювання його прискорюються, в результаті утворення товстих цементних кірок можливе прихоплення обсадної колони під час її розходження.
Фільтрація цементного розчину може бути визначена за допомогою спеціального приладу УВЦ, розробленого у ВНДІКАнафтогазі, або приладу ВМ-6, який застосовується для вимірювання фільтрації бурового розчину при тиску 0,1 МПа (у цьому випадку говорять про граничну фільтрацію за певний час).
Седиментаційна стійкість. Під седиментаційною стійкістю мають на увазі здатність частинок тампонажного розчину осідати в рідині замішування під дією сил тяжіння. Цей параметр залежить
від різниці щільностей твердої та рідкої фаз тампонажного розчину, мікроструктури порового простору, в'язкості рідини замішування.
Внаслідок сильно розвиненої міжфазної поверхні тампонажні розчини агрегативно нестійкі. Про характер і ступінь седиментаційних переміщень в основній частині стовпа тампонажного розчину з достатньою точністю можна судити за характером і ступенем переміщень верхнього рівня твердої складової розчину.
При цементуванні обсадних колон у газових свердловинах та свердловинах з наявністю зон АВПД з'являється необхідність нормування се-диментаційної стійкості тампонажних розчинів, для підвищення якої може бути рекомендований до використання весь комплекс заходів щодо зниженняпоказника фільтрації цементних розчинів
Загущення.Через деякий час після замішування і механічного перемішування починає проявлятися здатність цементних розчинів до структуроутворення, яке виражається послідовно в загусанні та схоплюванні розчинів. Загущення тампонажних розчинів оцінюють консистометром.
Істотно впливають на загусання цементних розчинів природа цементу, тонкість його помелу, В/Ц, температура, тиск та деякі інші фактори.
Збільшити час загусання тампонажних розчинів можна, використовуючи сповільнювачі процесів структуроутворення, якість і кількість яких підбирають з урахуванням конкретних умов свердловин (до сповільнювачів відносяться ССБ, КМЦ, гіпан НТФ, ОЕДФ, ВКК, хромпік та ін.).
Терміни схоплювання.Можливість застосування тампонажних розчинів у вітчизняній практиці в більшості випадків визначається термінами схоплювання, які залежать від хімікомінерального складу цементу, його питомої поверхні, В/Ц, хімічних реагентів, що вводяться в розчин , температури, тиску та інших факторів.
За інших рівних умов підвищенням питомої поверхні цементу і зменшенням В/Ц терміни схоплювання цементного розчину зменшуються. На їх зменшення температура впливає суттєвіше, ніж тиск, а їх спільний вплив ще ефективніший.
Механічна міцність цементного каменю. Міцність тампонажного каменю характеризується тимчасовим опором стиску, розтягуванню або вигину. Виготовлені певної форми зразки цементного каменю випробовують на міцність, причому визначають напругу, що відповідає руйнуванню зразка.
Механічна міцність цементного каменю залежить від багатьох факторів, основними з яких єхіміко-мінеральний склад цементу, В/Ц, питома поверхня цементу, наявність наповнювачів та хімічних добавок, умови твердіння та ін. Суттєво впливають на міцність цементного каменю також температура та тиск.
Проникність цементного каменю. Під проникністю цементного каменю розуміють його здатність пропускати через себе рідини чи гази за певного перепаду тиску. Для забезпечення надійного поділу пластів цементний камінь у затрубному просторі повинен мати мінімально можливу проникність пластових флюїдів.
Проникність цементного каменю змінюється у його твердіння і залежить від природи цементу і наповнювачів, В/Ц, умов і часу твердіння тощо.