Файл: Каримов, Н. Х. Особенности крепления скважин в соленосных отложениях.pdf

Характер изменения кривых относительного линейного расши­ рения в зависимости от количества хроматного шлама в смеси, твердевшей при температуре 80 и 120°С и давлении 300 кгс/см2,

у 100%

Рис. 15. Зависимость расширения от времени тверде­ ния цемента с добавкой саморассыпающегося шлака и хроматного шлама при температуре 160°С и дав­ лении 300 кгс/см2:

Т а б л и ц а 3

Физико-механические свойства шлако-цементных смесей с добавкой хроматного шлама

82

такой же, как и для тех же составов, твердевших при температу­ ре 160°С и давлении 300 кгс/см2.

Как видно из табл. 3, добавка до 10% хроматного шлама в шлако-цементные смеси при всех исследованных температурах приводит к некоторому повышению механической прочности кам­ ня как на изгиб, так и на сжатие. Дальнейшее увеличение коли­ чества хроматного шлама в смеси (до 50% от веса сухой смеси) приводит к снижению механической прочности, но величина ее остается в пределах допустимых норм. Кроме того, наблюдает­ ся тенденция к снижению механической прочности камня при повышении температуры твердения шлако-цементного раствора, как с добавкой, так и без добавки хроматного шлама, выше 120°С. Это, видимо, объясняется наличием портландцемента в смеси. С увеличением времени хранения величина механической прочности увеличивается.

Исследовалось влияние соли NaCl на физико-механические свойства и расширение шлако-цементной смеси с добавкой хро­ матного шлама. Приготовление тампонажной смеси на насыщен­ ном растворе NaCl при температурах выше 80°С практически не оказывает влияния ни на прочность, ни на расширяющиеся свой­ ства цементного камня.

При температурах ниже 80°С введение соли в воду затворения в концентрации насыщения, как для ранее исследованных соста­ вов, приводит к некоторому снижению прочности цементного камня в ранние периоды гидратации цемента. Удлинение сроков твердения приводит к росту прочности. В семисуточном возрасте величина прочности становится вполне удовлетвори­ тельной.

Данные смеси как расширяющиеся могут быть использованы для цементирования обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах с высокими температурами и наличием соленосных отложений.

Т а м п о н а ж н ы е с м е с и с д о б а в к о й х р о м а т н о г о ш л а м а

Исследованные составы с добавкой хроматного шлама удовлет­ воряют требованиям цементирования колонн при высоких тем­ пературах. Однако геолого-термальные условия Западного Ка­ захстана таковы, что температуры 120—160°С встречаются лишь в достаточно глубоких скважинах. В эти скважины спускаются обычно длинные обсадные колонны, верхняя часть которых нахо­ дится в зоне меньших температур. В связи с этим возникает не­ обходимость разработки составов, твердеющих при более низких температурах. Следует также установить, не вызовет ли присут­ ствие сравнительно медленно гидратирующегося периклаза опас­ ных внутренних напряжений в цементном камне.

Гидраты соединений, содержащихся в хроматном шламе, мо­ гут способствовать кристаллизации продуктов гидратации цемен­

83

50 :50. Цементный раствор из вышеуказанных смесей готовился при водо-смесевом отношении 0,4 с использованием водопровод­ ной воды. Определялись растекаемость по контуру АзНИИ, плот­ ность, начало и конец схватывания при температуре 20°С и ат­ мосферном давлении. Прочность цементного-камня, твердевшего при температуре 20°С и атмосферном давлении, в водной среде определялась на приборе МИИ-100 через 2,7 и 28 сут. Параметры составов Ц :Х = 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50 приведены в табл. 4.

»

Как видно из табл. 4, введение в смесь хроматного шлама приводит к повышению текучести раствора. Плотность раствора практически не меняется, что объясняется одинаковостью плот­ ностей хроматного шлама и цемента.

Увеличение количества хроматного шлама приводит к неко­ торому снижению механической прочности камня как на сжатие, так и на изгиб. Так, например, при увеличении количества хро­ матного шлама в смеси до 50% механическая плотность камня на изгиб снижается с 32 до 21 кгс/см2 при твердении в течение 2 сут и с 51 до 41 кгс/см2 при твердении в течение 28 сут. Наи­ большую прочность имеют смеси состава Ц :Х = 90:10, Ц :Х = = 80:20. Поэтому для практического применения были рекомен­ дованы именно эти составы.

Влияние температуры на прочность камня из смеси цемента с хроматным шламом Ц :Х = 80:20, 90: 10 приведено в табл. 5.

Как видно из табл. 5, при повышении температуры твердения до 100°С происходит значительное снижение прочности цемент­ ного камня по сравнению с прочностью камня, твердевшего при температуре 80°С. Следовательно, цементно-хроматные смеси ре-

84

ком ендуется применять при температурах .в скважине, не превы­ шающих 80—90°С.

Составы Ц : Х= 80 : 20; 65 : 35; 50 : 50 были испытаны на долго­ вечность. Образцы из этих составов, приготовленные на пресной воде и насыщенном растворе NaCl, твердели в растворах, насы­ щенных солями NaC!l и MgSO4. Определялось изменение механи­ ческой прочности и газопроницаемости камня во времени. Ре­ зультаты исследований приведены в табл. 6 . Образцы хранились при температуре 20°С и атмосферном давлении.

Т а б л и ц а 6

среде в течение 1 2 мес и испытанные через 3, 6 , 1 2 мес, имеют тен­ денцию к увеличению механической прочности на сжатие. Образ­ цы практически газонепроницаемы. Замеры показали, что образ­ цы имеют линейное расширение до 0,5—1%.