Разобщение пластов тампонажными материалами

Сразу после спуска обсадной колонны пространство между стенкой скважины и трубами заполняется тампонажным раствором, который, затвердев, образует тампонажный камень. Назначение камня не допустить сообщение между пластами по затрубному пространству и затормозить коррозию обсадных труб. Поэтому эта операция получила название разобщение пластов.

В настоящее время для различных условий в скважинах разработан целый ряд тампонажных материалов, но основным материалом остается тампонажный портландцемент.

Получение и состав портландцемента

Портландцемент получают из мергелей или из смеси известняка и глинистых минералов в соотношении (75…80 %)/(20…25 %). Вначалеизмельчается и готовится сырьевая смесь, которая затем загружается в наклонную вращающуюся печь для обжига. По мере продвижения смеси по печи ее температура повышается. При температуре около 500 °С начинается термическое разложение глинистых минералов на оксиды:

глина ® Al₂O₃ + SiO₂ + Fe₂O₃ + … + H₂O­.

При температуре около 900 °С начинается термическое разложение известняка:

CaCO₃ ® CaO + CO₂­.

Вода и углекислый газ уходят в атмосферу, а оксиды вступают в твердофазную реакцию с образованием следующих основных соединений:

2CaO× SiO₂ – двухкальциевый силикат;

3CaO× SiO₂ – трехкальциевый силикат;

3CaO× Al₂O₃ – трехкальциевый алюминат;

4 CaO× Al₂O₃× Fe₂O₃ – четырехкальциевый алюмоферрит и др.

Эти соединения образуют клинкер (материал, выходящий из печи). Клинкер охлаждают и размалывают в порошок с добавками для регулирования свойств. Основными характеристиками цементного порошка (сухого цемента) являются химический состав и тонкость помола.

Цемент существует в трех состояниях: первое – цементный порошок на стадии приобретения, хранения и доставки на скважину; второе – цементный раствор на стадии закачки в скважину; третье – цементный камень при выполнении своих функций. Для контроля качества сухого цемента, цементного раствора и камня на буровых предприятиях имеются лаборатории цементных растворов. Они выполняют две функции: первая – определение соответствия ГОСТ сухого цемента перед цементированием; вторая – подбор рецептуры цементного раствора в соответствии с конкретными условиями в скважине.