Время загустевания

Сцепление цементного камня с обсадными трубами

Качественная изоляция продууктивных горизонтов и крепление стенки скважин часто связывают со сцеплением твердеющего цементного раствора и камня с породами и металлом обсадных труб. Однако нормы и требования к этому параметру не оговариваются гостом.

Процессы взаимодействия цемента с породой и металлом сложны и определяются физико-химическими свойствами цемента, природой металла и пород, адгезией, химическим сродством и условиями твердения цементного раствора.

В.Ф. Журавлев и Н.Н. Штейнер установили, что в контактном слое цемента с железом происходят реакции, сопровождающиеся образованием полукальциевого феррита, благодаря уплотнению которого и старению с течением времени сцепление возрастает.

А.И. Булатовым установлено, что покрытие колонны обработанным и не обработанным глинистым буровым раствором сцепление снижается до нуля. Высокие температуры и давление не способствуют возрастанию сцепления цементного раствора с колонной покрытой буровым раствором.

Удержание колонны в статическом состоянии в скважине при наличии цементного камня в заколнном пространстве обуславливается главным образом силами трения, возникающими на поверхности труб – цементный камень, а также многочисленными неровностями на трубах (муфты и т.д.) и непямолинейностью колонны. Учитывая, что обсадная колонна всегда в известной степени искривлина, следует предполагать, что даже при незначительном сцеплении она не может быть сдвинута с места. Сцепление, обусловленное химичесими процессами на контакте сталь – цемент, если и происходит в некоторых участках скважины, то значение их безусловно не велико.

Способность тампонажных растворов к структурообразованию проявляется через некоторое время после затворения, в период загустевания, схватывания растворов и дальнейшего твердения схватившейся массы.

В процессе структурообразования меняется кажущаяся вязкость или консистенция тампонажного раствора, которая определяет степень его прокачиваемости и, в конечном счете, возможность применения раствора для цементирования скважин.

Вследствие этого при выборе тампонажного раствора прежде всего учитывается время его загустевания или время, в течение которого раствор можно прокачать насосом.

За время загустевания тампонажного раствора принимают условный предел прокачиваемости – период от момента затворения до момента достижения раствором консистенции 30 Вr. При определении времени загустевания тампонажных растворов исходят из максимальных температур в скважине.

При выборе материала обязательно необходим резерв времен на случай непредвиденных остановок в процессе цементирования.

О схватывании тампонажного раствора, находящегося в движении, свидетельствует увеличение его динамических сопротивлений и вязкости, что приводит к росту гидравлических сопротивлений при движении раствора в трубах и затрубном пространстве.

Изменение консистенции (времени загустевания) определяют с помощью специальных приборов – консистометров.

КЦ-3 или импортные аналоги – анализаторы времени загустевания тампонажных растворов при высоких температурах и давлении.

КЦ-5 или импортные аналоги – анализаторы времени загустевания тампонажных растворов при температурах до 90⁰С и атмосферном давлении.