Полимерные тампонажные материалы

Гипаноцементная паста (ГЦП)

Цементно-глинистая паста (ЦГТП)

приготавливают смешивание в тройнике-смесителе цементного раствора на водной основе с соляроглинистым раствором. Плотность цементного раствора 1,84 г/см³, Растекаемость - 18-20 см, плотность соляроглинистого раствора 1,24-1,26 г/см³. Сроки схватывания регулируются добавлением ускорителей схватывания (концентрация СаСI₂ 3-10% от массы цемента дают сроки схватывания начало - от 5 до 1, конец - 8-3 часов). Начальная пластическая прочность тампонажной пасты зависит от соотношения объемов перемешиваемых растворов и плотности соляроглинистого раствора. Увеличение содержания бурового раствора, как и повышение его плотности, приводит к росту пластической прочности. Хорошая прокачиваемость по бурильным трубам и хорошая эффективность при тампонировании зон интенсивных поглощений отмечается у паст с начальной пластической прочностью 1,8-2,5 кПа.

Образуется смешиванием цементного раствора приготовленного на водном растворе хлорида кальция, с цементным раствором, содержащим раствор гипана 10%-ной концентрации, при следующем соотношении компонентов (масс.ч.): портландцемент - 100, гипан - 0,7-1, хлорид кальция - 3-5, вода - 50-60.

Низкая эффективность РИР связанных с использованием суспензий минеральных вяжущих веществ, тампонажного цемента, шлака, гипса и их модификаций привела к разработке тампонирующих смесей на базе органических вяжущих материалов, так называемых полимерных тампонажных материалов (ПТМ).

Они могут быть приготовлены в виде истинных растворов, а так же растворов содержащих их твердую фазу; иметь практически любую вязкость – от единиц до десятков и сотен миллипаскаль-секунд.

Полимерные тампонажные растворы имеют ряд преимуществ перед растворами минеральных вяжущих веществ:

- небольшая плотность тампонирующей смеси;

- хорошая адгезионная способность по отношению к различным телам;

- широкий диапазон регулирования времени схватывания;

- высокая фильтрационная способность;

- отсутствие проницаемости тампонажного камня;

- устойчивость к различного вида коррозии.

Смолы представляют собой высокомолекулярные органические вещества (полимеры). Они используются при борьбе с поглощениями.

Получение синтетических смол сводится к превращению исходных низкомолекулярных веществ в высокомолекулярные. При этом может протекать реакция полимеризации или поликонденсации.

Полимеризация – процесс соединения большого числа молекул низкомолекулярных веществ в одну большую макромолекулу высокомолекулярного вещества.

Поликонденсация – это процесс образования высокомолекулярного вещества, происходящий с выделением побочных продуктов: воды, аммиака, хлористого водорода и др.

Из большого числа полимеров наиболее широко применяются водорастворимые смолы. Однако наиболее перспективными являются водонерастворимые смолы, способные противостоять перетокам жидкости по стволу скважины и в самом пласте и не вступать с ней во взаимодействие, благодаря чему сохраняются исходный компонентный состав и соответствующие ему свойства раствора

Применяют карбамидные смолы – продукты конденсации мочевины с формальдегидом; фенолформальдегидные смолы – продукт конденсации альдегидов (главным образом формальдегидов) с фенолами; акилрезорциновые смолы.

Тампонажные смеси на основе синтетических смол оцениваются плотностью, вязкостью, растекаемостью, началом загустевания (гелеобразования), временем твердения или началом полимеризации и концом полимеризации. Тампонажный камень – прочностными характеристиками.

Тампонажная смесь СКМ-19

Смесь разработана на основе мочевиноформальдегидной (карбамидной) смолы М-19-62, отверждаемой 30%-ным водным раствором хлорного железа. При перемешивании смолы с отвердителем через определенное время происходит потеря текучести, а затем интенсивное отверждение смолы и быстрое нарастание прочности тампонажного камня.

Для улучшения тампонажной способности в смесь рекомендуется вводить наполнители: опилки, кордное волокно, резиновую крошку и др. При разбавлении смеси минерализованной водой в соотношении 1:1 и 1:2 сроки схватывания увеличиваются соответственно на 10 и 40%. При этом прочность тампонажного камня значительно снижается, однако остается удовлетворительной для перекрытия поглощающих каналов. Температура применения до 90⁰С. Сроки схватывания регулируются содержанием хлорного железа (чем больше концентрация хлорного железа, тем меньше сроки схватывания тампонирующей смеси).

Тампонажная смесь на основе фенолформальдегидных смол (ТСД-10, ТСД-9)

Представляют собой водные растворы фенолформальдегидных смол, где в качестве отвердителя используются: формальдегид, пароформ или уротропин.

Вязкость данных смесей, приближающаяся к вязкости воды, обуславливает хорошую проникающую способность приготовленного на их основе тампонажного раствора. Это дает возможность их использования при тампонировании стесненных зазоров и насыщении пористых сред.

Высокие изолирующие свойства имеют цементно-полимерные растворы, состоящие из цемента и указанных выше смол и отвердителей (применяются до температуры 80 ⁰С).