Тампонажні матеріали для ізоляції зон поглинання

Такі матеріали використовуються для ліквідації поглинання при бурінні свердловин, а в окремих випадках можуть мати практичний чи науковий інтерес і при ремонті свердловин.

До тампонажних сумішей для ізоляції зон поглинання ставляться наступні вимоги [200]:

1) тампонажна суміш повинна мати добру текучість і зберігати її протягом часу, який необхідний для запомповування та протискування суміші в канали поглинання;

2) густина суміші повинна бути близькою до густини бурового розчину, що значно менше порушує рівновагу в системі свердловина-пласт;

3) швидкість тужавіння, а також пластична міцність суміші повинні легко регулюватися; початок тужавіння суміші повинен перевищувати час, необхідний для проведення операцій із запомповування суміші в пласт на 20-25 %, але не менше ніж на 10-15 хв.;

4) суміш повинна зберігати стабільність за температури та тиску, які є у свердловині;

5) суміш не повинна розмиватися пластовими водами;

6) після запомповування в зону поглинання суміш повинна швидко тужавіти і набувати за короткий термін достатньої міцності (не менше 0, 5-1, 4 МПа під час випробування взірців на стискування через 8-16 год.).

Для ізоляції зон поглинання використовують суміші на основі в'яжу­чих речовин, полімерів і на глинистій основі [341].

У залежності від початкових структурно-механічних властивостей суміші умовно поділяють на розчини і пасти. До розчинів відносять суміші із незначною початковою міцністю структури (до 0, 3-0, 8 кПа), які мають хорошу текучість (розтічність не менше 13-15 см) і пропом-повуваність. Тампонажні розчини є найбільш ефективними для ізоляції пластів, складених пористими і дрібнотріщинуватими породами малої і середньої інтенсивності поглинання. їх готують у більшості на поверхні із застосуванням звичайного цементувального обладнання, а відтак по колоні бурильних труб або по стовбуру свердловини запомповують у зону поглинання. До тампонажних паст відносять нерозтічні, але про-помповувані маси, які характеризуються початковою пластичною міц­ністю понад 0, 8 кПа. Добру пропомповуваність по бурильних трубах і високу ефективність для тампонування зон інтенсивних поглинань мають пасти з початковою пластичною міцністю 1, 8-2, 5 кПа. Пасти ефективні для ізоляції зон інтенсивних поглинань, приурочених до вели-котріщинуватих і кавернозних порід.

У залежності від компонентного складу тампонажні суміші можуть бути твердіючими і нетвердіючими. Твердіючі суміші на основі в'яжу­чих речовин і полімерів у результаті затвердіння утворюють у погли-нальному пласті тампонажний камінь, який має достатню механічну міцність. Нетвердіючі суміші на глинистій основі є високов'язкими ізолю­вальними тампонами з високою кінцевою пластичною міцністю.

Цементні суміші на основі мінеральних в'яжучих речовин

Цементний розчин на водній основі (водоцементний розчин) був і залишається основним і широко розповсюдженим ізоляційним мате­ріалом, що застосовується при первинному цементуванні колон і при ремонтно-ізоляційних роботах у процесі експлуатації свердловин: для відновлення герметичності цементного кільця і експлуатаційної колони, відключення нижніх обводнених пластів, створення цементних поясів і екранів за схемою гідравлічного розриву пласта (ГРП) тощо [200, 341]. Ізоляція зон поглинання проводиться тампонажним розчином з порт­ландцементу, замішаного на воді. Залежно від конкретних задач викори­стовуються цементні розчини з різним водоцементним фактором і різними термінами схоплювання. У залежності від конкретних умов водоцементне

відношення звичайно змінюється від 0, 45 до 0, 5 за густини розчину 1800-1900 кг/м³.

Для ізоляції високопроникних сильнотріщинуватих пластів викори­стовуються, наприклад, цементні розчини з наповнювачами і додатками, а для закупорювання дрібніших тріщин і пор - тонкодисперсні цементи і суспензії з високим водоцементним відношенням.

Для запобігання глибокого проникання фільтрату в пласт і утворення кірки в прифільтровій частині рекомендується використовувати цементні суспензії, що мають низьку водовіддачу, з додаванням бентонітової глини, ССБ, лігносульфонату кальцію.

Створення штучних водозахисних екранів із застосуванням ГРП та послідовним заповненням тріщини гідророзриву водоізолювальними ма­теріалами і реагентами є, за певних умов, ефективним засобом продов­ження безводного періоду експлуатації свердловин на водоплаваючих ділянках родовищ платформного типу. Однак часте створення водоізо-лювальних екранів з використанням ГРП (за відсутності точної інформації про положення ВНК, недодержання технології робіт тощо) не дає пози­тивних результатів внаслідок розриву цементного кільця.

Основні недоліки цементних розчинів: а) погане фільтрування це­ментних частинок у пори пласта і тріщини в кільцевому просторі; б) се­диментаційна нестійкість; в) контракція; г) недостатнє зчеплення каменю з породою та старим цементним каменем, покритим нафтою; ґ) тріщи-ноутворення в ході перфораційних роботах; д) неселективний характер закупорювання шляхів водоприпливу.

Швидкотужавна цементна суміш (ШС) - це цементний розчин, у який вводять прискорювачі схоплювання, тужавіння та твердіння. З метою скорочення часу загущення і строків тужавіння, а також підви­щення міцності тампонажного каменю в ранні періоди твердіння. Гра­нична кількість прискорювачів, що вводяться, найчастіше не перевищує 6 % від маси сухого цементу. Широко використовуються: хлористий кальцій (СаС1₂), натрій (NaCl), алюміній (А1С1₃), рідке скло (Na₂Si0₃), карбонат калію (К₂С0₃), вуглекислий натрій (Na₂C0₃), сірчанокислий глинозем (A1₂(S0₄)₃), каустична сода (NaOH) та ін. Така суміш може бути одержана додаванням до тампонажного цементу 10-30 % гіпсогли-ноземистого цементу чи глиноземистого цементу.

Суміші, які приготовлені тільки з глиноземистого та гіпсоглиноземи-стого цементів, дуже швидко тужавіють, швидко твердіють та розширю­ються (до 5%). Всі ці властивості сприятливі для ізоляції зон поглинання, але через високу вартість використання таких сумішей у чистому виді є дуже обмеженим. Для регулювання властивостей суміші можна вико­ристовувати різні види уповільнювачів. Прискорювачі схоплювання вво-

дять у воду замішування або в замішаний цементний розчин, а порошкопо­дібний прискорювач можна змішувати із сухим цементом. ШС звичайно використовують у свердловинах з температурою до 50-70°С (табл. 2.52).

Таблиця 2.52 - Фізико-хімічні властивості швидкотужавної цементної суміші

(t= 22°C)

Гіпсова суміш (ГС) на основі високоміцного, будівельного і водо­стійкого гіпсу, з додаванням уповільнювачів схоплювання (триподіфос-фату натрію, тринатрієфосфату, КМЦ, ССБ та ін) може використо­вуватися для ізоляції пластів з невисокою температурою (25-30°С). Особ­ливість тампонажних розчинів на основі чистого високоміцного чи буді­вельного гіпсу полягає у високій швидкості набирання ранньої міцності каменю. Головний же недолік - практична нестійкість до різних видів сольової агресії і низька кінцева міцність каменю (у 2-3 рази менша, ніж каменю тампонажного портландцементу), що може призвести до руй­нування гіпсового тампона та поновлення поглинання.

Гіпсоцементна суміш (ГЦС), яка частково усуває названий недолік, складається з однакових частин тампонажного цементу та гіпсу (1: 1). Для регулювання реологічних властивостей тампонажних розчинів на ос­нові цієї суміші можна використати хімічні реагенти чи змінити співвідно­шення твердих фаз.

Гіпсокрейдові суміші (ГКС) рекомендуються для ізоляції зон погли­нання в продуктивних пластах, оскільки легко видаляються шляхом кислотного оброблення у випадку необхідності відновлення початкових

фільтраційних характеристик пластів. Вміст крейди в цих сумішах зміню­ється від 20 до 50 % загальної маси. Збільшенням вмісту в суміші крейди, а також водотвердого відношення, можна уповільнити терміни її тужа­віння. Тампонажні розчини, приготовлені з гіпсокрейдової суміші, харак­теризуються задовільною рухомістю і достатньо тривалим часом її збе­рігання (наприклад, при обробленні суміші сульфітспиртовою бардою -ССБ разом з триполіфосфатом натрію), що має вирішальне значення під час здійснення ізоляції зон поглинання в глибокозалеглих тріщинуватих пластах і за високих температур.

Цементно-бентонітові суміші (ЦБС) складаються з цементу та глини, які взяті у співвідношенні 2: 1 (часто використовують і суміші з меншою кількістю глини). Вміст глини залежить від її сортності. Водо-сумішне відношення змінюється в межах 0, 9-1, 1.

Цементно-глиниста суміш (ЦГС) складається з тампонажного цементу (70%), глинопорошку (30%) та додатку до них сірчанокислого глинозему (менше 6 %), а тампонажні розчини, які приготовлені з неї, характеризуються стабільними структурно-механічними властивостями. Ці тампонажні розчини мають широкий діапазон реологічних характерис­тик і задовільняють вимогам якісної ізоляції зон поглинань. Знайшла ви­користання цементно-гіпсоглиноземисто-бентонітова суміш (ЦГГБС-1), яка складається (% за масою) з гіпсоглиноземистого цементу - 35, 5, бентоніту - 17, 7, води - 46, 8 (табл. 2.53).

За рахунок ефекту кольматації глинисті суспензії можуть викорис­товуватися в нагнітальних свердловинах і у видобувних з тріщинува­тими колекторами. Кольматувальний ефект глинистих суспензій можна збільшити використанням розбухаючих глин, що запомповуються у вуглеводневій рідині або воді із мінералізацією більшою, ніж пластової води [500].

Таблиця 2.53 - Властивості гельцементного розчину і каменю (t = 75°С, порт­ландцемент для нормальних температур, №1 - мелена глина,

№2 -грудкова суміш)

Тампонажний розчин з високою водовіддачею (ТРВВ) одержують шляхом змішування цементного розчину низької густини (1400-1500 кг/м³) та обважненого глинистого розчину. Для підвищення закупорювальної здатності до ТРВВ, звичайно, додають інертні наповнювачі. Для приго­тування ТРВВ бажано використовувати глинистий розчин, не оброблений хімічними реагентами, особливо понижувачами водовіддачі. Для скоро­чення часу загущення та тужавіння слід вводити в цементний розчин від 1 до 3 % хлористого кальцію.

Основні показники, що визначають ізоляційні властивості ТРВВ -водовіддача, товщина фільтраційної кірки та пластична міцність. Внас­лідок цього закупорювальна здатність ТРВВ буде пропорційна об'єму наповнювача в суміші. ТРВВ рекомендується використовувати для ізо­ляції зон поглинань у тріщинуватих породах. Підвищити ефективність використання ТРВВ можна, задійснюючи запомповування із зміною пода­вання насосів при нетривалих зупинках. Тампонажний розчин з високою водовіддачею запомповують у свердловину з попередньо встановленим у ній пакером, щоб запобігти аварій, пов'язаних з прихопленням інстру­менту.

Полегшена тампонажна цементно-гумова суміш дезінтегра-торного приготування (ПЦГС) використовується для ізоляції зон поглинан­ня. До суміші додають гумову крихту (15-50 % мас), витриману в розчині рідкого скла (табл. 2.54).

Таблиця 2.54 - Фізико-хімічні властивості розчинів із полегшеної тампонажної цементно-гумової суміші

Аерований тампонажний розчин (АТР) є в'язкопружною пластич­ною системою, густина якої регулюється ступенем аерації і може сягати 500 кг/м³. В умовах тріщинуватих і слабкозцементованих колекторів і при низьких пластових тисках необхідно різко зменшити густину цементної суспензії, щоб запобігти гідророзриву пласта і локального поглинання

матеріалу. Це ефективно вирішується використанням піноцементних роз­чинів [500]. Після запомповування у свердловину при затвердінні в умовах, коли тиск є меншим тиску запомповування, спостерігається ефект розши­рення об'єму тампона в 1, 5-2 рази за рахунок розширення бульбашок по­вітря. Оптимальним для піноцементів вважається водоцементне відношен­ня 0, 6, при додаванні сульфонолу 0, 5-1% або ДС-РАС 1, 5-2% і ступеня аерації в пластових умовах 0, 5-0, 7 [500]. Його отримують шляхом аерації компресорами, а для надання стабільності вводять ПАР (табл. 2.55).

Таблиця 2.55 - Склад і властивості аерованих цементних розчинів

Розширний газоцементний розчин (РГЦР) одержують шляхом аерації тампонажних розчинів. Для одержання стабільних розчинів малої густини до них додають ПАР. Приблизний склад газоцементного розчину може бути таким (мас. ч.): тампонажний цемент - 64, 6, вода - 32, 3, рідке скло - 1, 55, хлористий натрій - 1, 29 та алюмінієвий порошок - 0, 13. На відміну від звичайного цементного розчину газоцементний розчин харак­теризується здатністю розширюватися за рахунок виділення водню. Газовиділення супроводжується різкою втратою рухомості розчину. Ріст об'єму та втрата рухомості під час знаходження цементного розчину в поглинаючому горизонті є основними властивостями, які забезпечують надійну ізоляцію.

Цементно-клейові суміші (ЦКС) - це полегшені суміші з густиною від 820 до 1400 кг/м³, їх одержують додаванням до рідини замішування кератинового клею, який одночасно є прискорювачем тужавіння та твердіння. Цементно-клейові розчини також є розширними. Взірці це­ментно-клейових каменів мають коефіцієнт пористості 50-70 % за коефі­цієнта проникності (40÷ 60)-10-¹⁵ м².

Суміші з наповнювачем (СН) використовують з метою підвищення якості ізоляції пластів, що може бути досягнуто введенням у цементний роз­чин наповнювачів, які покращують закупорювальні властивості суміші. До наповнювачів відносяться: азбест, асфальт, деревинна кора, деревинна

стружка чи фібра, сіно, м'яка стружка, гумова пульпа, луска гутаперчі, бавовна, коробочки бавовника, волокна цукрового очерету, горіхова шка­ралупа, гранульована пластмаса, скловолокно, перліт, текстильне волокно, слюда, порізаний папір, лляне насіння, кур'яче пір'я, мох, порубане прядиво, пластмаса, пісок, вапняк, соняшникове лушпиння, пластівці целюлози, корок, виноградні кісточки, морські черепашки, подрібнені автопокришки, шлам гірських порід, шкіра „горох", кордне волокно тощо.

Закупорювальні наповнювачі можуть використовуватися окремо і в різних комбінаціях. Звичайно, наповнювачі є інертною складовою ізоля­ційної суміші і не виявляють помітного впливу на хімічні властивості це­ментних розчинів. Пропомповуваність тампонажних суспензій у більшо­сті випадків залежить від кількості та фракційного складу наповнювачів. Закупорювальна здатність різних наповнювачів, які використовуються для ліквідації поглинань у тріщинуватих породах, подано в табл. 2.56.

Таблиця 2.56- Закупорювальна здатність різних наповнювачів

Закупорювальні матеріали підрозділяються на волокнисті, гранульо­вані та пластівцеві.

Волокнисті наповнювачі (азбест, кордне волокно, сіно та ін.) викорис­товують для ізоляції піщаних та гравійних пластів із зернами діаметром

не більше 25 мм та тріщин у великозернистих породах із зернами розмі­ром до 30 мм чи дрібнозернистих породах із зернами розміром до 0, 5 мм.

Пластівцеві матеріали (слюда, лушпиння бавовняного насіння, ба­вовна та ін.) належить використовувати для закупорювання пластів великозернистого гравію та великих тріщин розміром до 2, 5 мм.

Гранульовані наповнювачі (перліт, гумова пульпа, горіхова шкаралупа, пісок, пластмаса) найбільш ефективно ізолюють пласти гравію із зернами до 25 мм. Перліт використовують для закупорювання гравійних пластів, які складаються із зерен діаметром 9-12 мм, пісок - 15-20 мм, горіхову шкаралупу (із зернами до 2, 5 мм) використовують для ізоляції тріщин розміром до 3 мм, а крупнішу шкаралупу, гумову пульпу та пластмасу -тріщин розміром до 6 мм.

Вуглеводневі суміші (ВВС) містять: цемент, 30-50 % дизельного пального, 0, 5-1, 0 % ПАР (крезолу) і 6 % порошкоподібного прискорювача (кальцинованої соди) від маси цементу. Для підвищення термостійкості та частково міцності цементного каменю в суміш вводять до 30-50 % кварцового піску.

Достатньо широко використовувалася вуглеводневобентонітова суміш густиною 1100-1300 кг/м³, яка складається (у мас. част.) з бентоніту- 100, дизельного пального - 100, поверхнево-активної речовини (крезол) - 0, 5.

Склад вуглеводневобентонітоцементної суміші: 1 м³ дизельного паль­ного, 1-2 т бентонітової глини, 0, 3-0, 5 т цементу, 0, 5-1 % ПАР. Для зни­ження негативного впливу на суміш пластових вод до початку схоп­лювання і підвищення міцності тампонажного каменю до суміші додають 3-10% (від маси цементу) рідкого скла.

Суміші можна одержувати частковою заміною (до 25 %) цементу гіпсом, а також замішуванням гіпсу на дизельному пальному.

Перспективним для ізоляційних робіт вважали використання нафто-цементних суспензій (із надією на селективну ізоляцію), які характе­ризуються кращою проникальною здатністю в дрібнотріщинуваті сере­довища, не погіршують'стану привибійної зони за рахунок проникнення в неї водного фільтрату. На ряді родовищ їх використовують і в даний час. До недоліків використання нафтоцементних суспензій відноситься утво­рення дірчастого, неміцного цементного каменю через неповне замі­щення вуглеводневої фази водою [500].

Для ізоляції пластів і флюїдопровідних каналів у заколонному просторі, які є джерелами обводнення продукції у видобувних свердловинах і причи­нами непродуктивного запомповування рідини в нагнітальних свердловинах запропоновано такий склад вуглеводневого цементного розчину (ВЦР): безводна нафта, портландцемент, ПАР, як рідина розчинення - прісна вода з ПАР і гідрофілізатором [341]. Базові рецептури подано в табл. 2.57.

Таблиця 2.57- Базові рецептури і властивості вуглеводневих цементних

розчинів (ВЦР) ___________

Примітка. 1 - смолистість нафт повинна бути меншою 10 %; 2 - подано спів­відношення рідина/цемент, для якого розтічність по конусу АзНДІ становить близько 19-22 см; 3 - кислотність (К) нафти в мг КОН на 1 г нафти.

Для приготування ВЦР слід брати нафти з динамічним коефіцієнтом в'язкості менше 10 мПа-с, які характеризуються смолистістю до 10 % і кислотністю до 1, 0 мг КОН на 1 г нафти. Перевагу належить віддавати нафтам з меншою смолистістю. У залежності від кислотності нафти регламентуються наступні додатки ПАР до ВЦР і рідини розчинення.

Приготування ВЦР на малоактивних (кислотність 0, 05-0, 2 мг КОН на 1 г нафти) і активних (кислотність 0, 2-1, 0 мг КОН на 1 г нафти) нафтах належить проводити без додавання ПАР. До суміші рідини розчинення тоді входять прісна вода та луг (гідроксид натрію чи калію) - 0, 3 %.

Для приготування ВЦР на неактивних (кислотність менше 0, 05 мг КОН на 1 г нафти) нафтах додають нейоногенну ПАР (типу дисольван, превоцел та ін.) у кількостях 0, 1-0, 3 % від маси сухого цементу. Рідина розчинення в цьому випадку містить прісну воду, деемульгатор - нейоно­генну ПАР (типу проксолін-385, проксанол-186 та ін.) - 0, 1 % та гідрофо-бізатор (луг чи соду) - 0, 3 %.

Додаток ПАР сприяє зниженню в'язкісних характеристик та нафто-цементного відношення, підвищенню густини та седиментаційної стійкості

ВЦР. Додаток ПАР також полегшує заміщення вуглеводневої рідини у ВЦР на воду в процесі їх змішування.

Суспензія ВЦР не може тужавіти і тверднути без участі води, в т. ч. і за високих температур. Здатність портландцементу у ВЦР тужавіти і тверднути відновлюється після заміщення нафти водою, в ході ретельного переміщування чи шляхом фільтрації води через нафтоцементне „тісто". У спокійному контактуванні з водою ВЦР не тужавіє протягом достатньо тривалого часу.

Домішки води в нафті понад 1 % призводять до швидкого затужавіння суспензії ВЦР з переходом у нетекучий стан.

ВЦР набуває фізико-механічних властивостей, близьких до власти­востей водоцементних розчинів (з В/Ц = 0, 4-0, 5) після заміщення водою більше 25-30 % нафти. Реальне заміщення нафти у ВЦР з використанням рекомендованих сумішей рідини розчинення сягає 80 %. Час очікування твердіння цементу ВЦР не менше 72 годин для холодних свердловин (температура 20-40°С) і не менше 48 годин для гарячих свердловин (температура 40-100°С).

Емульсійно-цементні суспензії (ЕЦС) одержують замішуванням цементу на гідрофільній емульсії (типу нафта у воді) з метою зниження водовіддачі і збільшення рухомості цементних розчинів [341].

Для одержання гідрофільних нафтових емульсій як дисперсійне сере­довище можуть використовуватися водні розчини поверхнево-активних речовин (ОП-10, ОП-7), а як дисперсну фазу використовують нафтопродук­ти (гас, дизпальне, нафту). Лабораторні дослідження показали, що кращими властивостями володіють суспензії з емульсійно-цементним відношенням, яке дорівнює одиниці, за співвідношення фаз емульсії, котре також дорівнює одиниці. У разі зменшення вмісту дисперсної фази в емульсії водовіддача суспензії збільшується, розтічність зменшується, а із збільшенням концен­трації цементу (зменшенням емульсійно-цементного відношення) вла­стивості суспензії погіршуються. Кращі результати були одержані в умо­вах, коли цемент замішувався на емульсіях, в яких дисперсійним середо­вищем був 0, 5% розчин ОП-10 на пластовій девонській воді, котра містить велику кількість солей кальцію, натрію, магнію. Тоді міцність цементного каменю (після дводобового зберігання у воді) дорівнювала міцності це­ментного каменю, який одержується із водоцементного розчину.

Полімерні тампонажні суміші

на основі мінеральних в'яжучих речовин

Тампонажні розчини на полімерній основі використовують для ізоляції поглинальних пластів завдяки меншій густині тампонажної суміші, добрій адгезійній здатності до різних тіл, стійкості до різних видів корозії, широ-

кого діапазону регулювання часу тужавіння, високій фільтраційній здат­ності [341, 408].

Перспективнішим є шлях зниження водовіддачі і підвищення фільтрів­ності водоцементних суспензій шляхом введення в них спеціальних речо­вин. Це полімерцементні композиції, використання яких в даний час при ремонтно-ізоляційних роботах носить випадковий характер [500].

Суміш на основі резорциноформальдегідної смоли ФР-12 із отвер-джувачем типу формалін чи параформ рекомендується використовувати для ізоляції „сухих" поглинальних горизонтів, оскільки термін твердіння смоли, а також якість одержаного затверділого матеріалу в значній мірі залежать від ступеня розбавлення її водою.

Суміші на основі сечовиноформальдегідної (карбамідноі) смоли МФ-17 (М-19-62) використовуються із отверджувачем типу розчину щавелевої кислоти та хлористого амонію, 30% розчину хлорного заліза, гасового контакту Петрова, соляної кислоти та розчину кислого гудрону (тампонажна суміш СКМ-19). Час твердіння залежить від температури середовища, виду та концентрації розчину отверджувача. Для покращення тампонувальної здатності до суміші рекомендується вводити напов­нювачі (кордне волокно, гумову крихту та ін).

Суміш на основі резольної фенолоформальдегідної смоли марки Б з отверджувачем типу гасового контакту Петрова має міцність одер­жаної пластмаси при введенні 30-50 % контакту Петрова 0, 2-0, 4 МПа че­рез 4 год. з моменту початку контактування вхідних речовин.

Суміш на основі фенолоформальдегідних смол (ТС-10, ТСД-9) із отверджувачем типу формальдегіду, параформу чи уротропіну має в'яз­кість, яка наближається до в'язкості води, що зумовлює успішність їх використання для тампонування стиснутих щілин і насичення пористих середовищ (табл. 2.58). Тампонажні суміші на основі смоли ТС-10 містять також глинистий розчин (56-70 % об.).

Високі ізолювальні властивості мають цементно-полімерні розчини, які складаються з цементу та вказаних вище смол із отверджувачем і які застосовуються за температур до 80°С.

Суміш на основі алкілрезорцинової епоксифенольної смоли (АЕФС 95-99%) із отверджувачем типу поліетиленполіаміну (ПЕПА 5-1 %) являє собою гідрофобний тампонажний матеріал ГТМ-3 - однорідну темно-коричневу рідину без осаду (див. нижче). Особливість ГТМ-3 - його гідрофобність в вихідному та отвердженому станах, здатність стверджу­ватися у прісній та пластових водах, нафтах, органічних рідинах за темпе­ратур в межах від -5 до +80°С.

Суміш на основі поліакриламіду (ПАА), гексарезорцинової смоли (ГРС) та формаліну - в 'язкопружна суміш (ВПС) - використовується

Таблиця 2.58 - Структурно-механічні властивості тампонажних сумішей зі

смо­лою ТС-10

такого складу: 1 % водний розчин ПАА, 2% водний розчин ГРС та форма­лін 3 8-40% концентрації у співвідношенні об'ємів відповідно (1, 0: 0, 1: 0, 02) м³. Дана суміш може використовуватися за температур до 90°С.

Тампонажні суміші на основі латексу (СКМС-30АРК, ДВХБ-70, ДВМП-10Х, СПС-30ІКХГ) одержують змішуванням його з кислотами чи солями дво- та тривалентних металів, у результаті чого утворюється еластична та щільна каучукова маса. Для збільшення міцності тампонів до латексу додають не більше 15 % лігніну Тампонажна суміш на основі малоконцентрованих латексів, які містять 25-30 % сухої речовини, ви­пускаються заводами синтетичного каучуку під шифром ДВХБ-70, ДМВП-ЮХ, СКС-30ШХП та СКМС-30АРК. Практикується введення шляхом кругової циркуляції в малоконцентрований латекс до 0, 5-1% порошку КМЦ для надання структурної міцності. Малоконцентрований латекс коагулює в розчині хлористого кальцію СаС1₂. Можна вводити 100-120 кг наповнювача на 1 м³ латексу. Суміш або змішують у потоці в ході запомповування у свердловину і подають неперервно, або латекс по­дають порціями (не менше трьох), розділених 3% водним розчином хлористого кальцію в об'ємі не менше порції латексу, а між ними буфер із прісної води (300-500л); об'єм одної порції латексу 1-2 м³.

Суміш на основі фенолоспирту (ФС) характеризується особли­вістю - можливістю використання за температур 70-110°С (за темпе­ратури 65°С ФС не стверджується). Швидкість конденсації фенолоспирту

залежить від рН, зовнішнього тиску, температури. З їх збільшенням вона зростає. Найбільший вплив виявляє температура (збільшення її на 10°С призводить до скорочення термінів загущення більше, ніж у 2 рази).

До полімерних матеріалів, які використовуються для ізоляції за висо­ких температур, відносяться також фенолошлаки та шлаки. Однак їх використання пов'язано з рядом труднощів.

Гіпсополімерні суміші (ГПС) отримують шляхом введення в гіпсові розчини фенолоформальдегідних, резорциноформальдегідних та інших смол з метою підвищення водостійкості гіпсового каменю та отримання достатньої міцності на ранній стадії твердіння. Добрими ізолювальними властивостями харакеризуються суміші на основі гіпсу та резорци-ноформальдегідної смоли ФР-12 із отверджувачем (формаліном). Смолу ФР-12 та формалін (до 15 %) вводять у воду замішування. Терміни тужавіння можна регулювати триполіфосфатом натрію (0, 03-0, 1 %).

Отверджувані глинисті розчини (ОГР) - це суміші, які одержують змішуванням у певній пропорції фенолу (чи його похідного), формаль­дегіду (формаліну) та глинистого розчину. ОГР також називається фено-лоформальдегідо-глинистою сумішшю (ФФГС) і призначається для ізоляції зон поглинань за температур від 15 до 80°С. У разі використання ОГР у свердловинах з температурою 50-80°С весь формалін або частину його замінюють уротропіном (табл. 2.59).

Рецептура стверджуваних глинистих розчинів така (в м³ на 1 м³ роз­чину): глинистий розчин (густиною 1100-1400 кг/м³) - 0, 34-0, 65; ТС-10 -

Таблиця 2.59 - Рецептури стверджуваних глинистих розчинів__

0, 25-0, 3; формалін (із вмістом формальдегіду не менше 30% об'єм.) - 0, 1-0, 2; вода - 0-0, 23; хлорамін - 50-150 кг.

ОГР має такі переваги порівняно з водними розчинами смол: 1) вищі реологічні показники ОГР забезпечують сприятливі умови витіснення бурового розчину, ніж у випадку використання водних розчинів смол; 2) наявність наповнювача підвищує деформівність пластмаси і зменшує усадкові явища в камені. А порівняно з розчином мінеральних в'яжучих речовин переваги його такі: 1) висока седиментаційна стійкість та здат­ність рідинної фази стверджуватися в пластмасу; 2) мала водогазопро-никність пластмасового каменю та його добре зчеплення зі стінками свердловини.

Для покращення закупорювальних властивостей у полімерні ізоляційні суміші рекомендується вводити наповнювачі.

Коагульовані суміші - тампонажні пасти

Гіпаноглинисті пасти - це глинисті суміші на основі гіпану, які одержують змішуванням 15-30 % водного розчину хлористого кальцію з гіпаном в об'ємному співвідношенні 1: 1 та глинистого розчину. Для здійснення ізоляційних робіт широко використовується в'язка суміш з гіпану та мінералізованого бурового розчину. Пластична міцність такої скоагульованої глинистої суміші не перевищує 200-300 Па. Середня витрата компонентів на одну операцію становить: 4-6 м³ гіпану, 5-7 м³ мінералізованого бурового розчину, 100-210 кг наповнювача (наповнювач вибирають з розрахунку 20-30 кг на 1 м³ бурового розчину) [341].

Гіпаноцементні пасти - це суміші, які характеризуються високими структурно-механічними властивостями (1, 5% мас. СаС1₂ і 0, 5 % мас. гіпану до маси сухого цементу за ВЦ = 0, 4-0, 7) (табл. 2.60).

Таблиця 2.60 - Структурно-механічні властивості гіпано-цементних сумішей

Поліакриламідоглиниста паста - це глиниста суміш на основі полі-акриламіду, яку одержують змішуванням одного об'єму розчину ПАА 1% концентрації з трьома об'ємами мінералізованого глинистого розчину (співвідношення 1: 3). Пластична міцність такої суміші не перевищує 150-200 Па за знаходження протягом 6-10 год. у вологому середовищі. Тому

дану суміш використовують для ізоляції зон поглинання в пористо-кавер­нозних породах з наступним запомповуванням цементного розчину з прискорювачем тужавіння.

Поліакриламідоцементноглиниста паста - це цементно-глиниста суміш на основі поліакриламіду, яку одержують змішуванням цементного розчину густиною 1500 кг/м³, котрий приготовлено на водному розчині поліакриламіду 0, 3% концентрації, і глинистого розчину з коефіцієнтом в'язкості 45 с (за СПВ-5) в їх об'ємному співвідношенні, рівному 1: 1. Цементний розчин подається в труби, а глинистий - в затрубний простір. Пластична міцність даної суміші не перевищує 300 Па.

Тампонажна глиниста паста - суміш глинистого розчину (40-50 % об., густини 1800 кг/м³) з хромпіком (20-30 % об. 30% розчину густиною 1250 кг/м³) та сульфітспиртовою бардою - ССБ (25-30 % об., густиною 1250 кг/м³); вона має густину 1460-1600 кг/м³, починає тужавіти через 0, 4-4 год., а закінчує - через 2-6 год. (табл. 2.61).

Таблиця 2.61 - Властивості тампонажної суміші на основі глинистого розчину

Газоглиниста паста {суміш) одержується змішуванням бурового розчину (з доданими карбонатами - помеленою крейдою, вапняком) та водного розчину сірчанокислого алюмінію A1₂(S0₄)₃. У суміші проходять такі процеси: у водному середовищі сірчанокислий алюміній піддається гідролізу з утворенням гелеподібного гідроксиду алюмінію, який, захоп­люючи тверду фазу бурового розчину, утворює ізоляційну суміш та сірчану кислоту. Остання, реагуючи з карбонатом кальцію, утворює вуглекислий газ, який підвищує в'язкість та структурну міцність суміші. Для повнішого проходження реакції до водного розчину сірчанокислого алюмінію належить додати приблизно 1, 5 % сірчанокислого натрію Na^SC^,, а для підвищення жорсткості та стійкості бульбашок газу - водорозчинні полімери (КМЦ, полівініловий спирт) чи піноутворювальні ПАР (сульфонол, неонол).

Метасоцементні пасти {суміші) одержують змішуванням водно-лужного розчину метасу (кополімер метакрилової кислоти та мета-криламіду) 10-15% концентрації з цементною суспензією, яка приго­товлена на водному розчині хлористого кальцію СаС1₂, за водоцементного відношення 0, 4-0, 5.

Розрізняють суміші з низьким вмістом хлористого кальцію (5 % до маси цементу) та метасу (0, 125-0, 5 % мас.) і високим (відповідно 15-18 % і 0, 72-1, 0 %). Ці суміші ще містять відповідно кальциновану соду NajCOj (0, 0211-0, 17 та 0, 12-0, 33 %) і воду (40-50 % та 40-54 %).

Розрізняють метасоцементні суміші з низьким вмістом хлористого кальцію і метасу (І) і високим (II) (табл. 2.62).

Таблиця 2.62 - Характеристика складу метасоцементних сумішей

Метасоцементні суміші (пасти) використовують для ізоляції як трі-щинних, так і пористих зон поглинання (табл. 2.63). Готують їх так. У ємність одного цементувального агрегату наливають воду і розчиняють у ній кальциновану соду, а відтак засипають туди метас і розчиняють його шляхом кругової циркуляції до отримання необхідної в'язкості. Цементний розчин замішують на водному розчині хлористого кальцію в другому цементувальному агрегаті і подають його у свердловину разом із запомповуванням водно-лужного розчину метасу.

Таблиця 2.63 - Структурно-механічні властивості метасоцементних сумішей (портландцемент, t = 20°С)

В'язка тампонажна паста (ВТП) одержується на основі бентоніту або глинопорошку і розчину хлористого кальцію СаС1₂ (0, 5-1, 5% мас); має високу пластичну міцність; готується цементувальним агрегатом; призначена для ізоляції малих поглинальних каналів і оцінки поглинальної здатності та вибору подальшого напряму ізоляційних робіт.

Гасоцементна паста (ГЦП) отримується під час змішування в трій-нику-змішувачі цементного розчину на водній основі густиною 1800 кг/м³ і гасоцементного розчину густиною 1200-1450 кг/м³. За їх співвідношен­ня 0, 6: 1, 3 отримується паста з пластичною міцністю 1, 8-2 кПа, а за від­ношення 0, 5: 0, 9 пластична міцність сягає 5 кПа. Терміни схоплювання су­міші регулюються додатками хлористого кальцію СаС1₂.

Гасоцементноглиниста паста (ГЦГП) готується шляхом змішу­вання в трійнику-змішувачі цементного розчину на водній основі густиною 1840 кг/м³ (розтічність 18-20 см) і гасоглинистого розчину густиною 1240-1260 кг/м³. Терміни схоплювання суміші (початок 5 год. 20 хв. - 1 год. 30 хв., кінець 8 год. 30 хв. - 3 год.) регулюються додаванням хлористого кальцію СаС1₂ в обсязі 3-10% від маси цементу.

Глиноцементна паста із сірчанокислим глиноземом (ГЦПСГ) одержується замішуванням суміші цементу і бентоніту (від 1: 2 до 1: 5 за масою) на водному розчині сульфату алюмінію A1₂(S0₄)₃ (30-60 кг суль­фату алюмінію і 0, 75-1, 25 м³ води на 100 кг цементу), а відтак безпосе­редньо по стовбуру свердловини її подають у зону поглинання до глибини 2000 м.

Поліакриламідоцементна паста (ПААЦП) готується шляхом змі­шування цементної суспензії на водному розчині поліакриламіду і це­ментної суспензії на водному розчині хлористого кальцію за такого співвідношення компонентів у мас. ч.: портландцемент-100, ПАА- 0, 14-0, 2, хлористий кальцій - 3, 5-5, вода - 55-60. її можна також приготувати на основі гідролізованого поліакриламіду шляхом вприскування водно-лужного розчину 2, 5-3% концентрації в цементну суспензію на водному розчині хлористого кальцію за такого співвідношення компонентів у мас. ч.: портландцемент-100, ПАА - 0, 05-0, 2, кальцинована сода-0, 012-0, 05, хлористий кальцій - 3, 5-5, вода - 45-50. Додавання соди підвищує плас­тичну міцність від 1, 8 до 3-4 кПа.

Магнезіальна поліакриламідоцементна паста (МПААЦП) отри­мується шляхом вприскування розчину ПАА 2, 5-3% концентрації в маг­незіальну суспензію, приготовлену на розчині хлористого кальцію за такого співвідношення компонентів у мас. ч.: портландцемент - 100, каустичний магнезит - 5-Ю, ПАА - 0, 15-0, 2, хлористий кальцій - 3, 5-5, вода - 45-50. Суміш із вмістом ПАА 0, 15%, магнезиту 10%, соди 50% і хлористого каль­цію 4-5%о має густину 1820 кг/м³, пластичну міцність 59-54 кПа, терміни

схоплювання початку 1 год. 50 хв. - 0 год. 45 хв. і кінця 2 год. 25 хв. -2 год. 10 хв.