Цементные растворы для тампонажа

Тампонаж скважины: что это такое, когда необходимо и технология тампонирования

Тампонирование (цементирование) — процесс заполнения скважин жидким пластиком, глиной или вяжущими растворами цемента. Метод применяют для защиты конструкций от загрязнения грунтовыми водами. Таким же образом ликвидируют гидротехнические сооружения, пришедшие в негодность.

1. Особенности тампонирования
2. Когда нужно тампонирование
3. Преимущества тампонирования
4. Используемые растворы и особенности метода
5. Подготовительные работы
6. Технология

Типы тампонажных работ

Пробуренная готовая скважина представляет собой выработку, имеющую небольшой диаметр, который проходит через несколько водоносных горизонтов в почве. Для того чтобы порода не осыпалась внутри скважины, ее стенки нужно укрепить обсадными трубами НПВХ или стали.

Процесс тампонирования включает в себя несколько производственных этапов:

• Штамповые испытания;
• Подготовка оборудования;
• Выбор способа закачки и подачи раствора.

Кроме того, выделяют два типа тампонажа. К первому относят временный, который заключается в использовании различных тампонов и глины. Данный тип применим только в тех случаях, когда скважина проходит испытание и необходимо полностью изолировать все водоносные горизонты.

Второй тип называют постоянным, и в этом случае происходит ее заливание цементным раствором. Постоянный тампонаж производят всегда на длительный срок. Глиняный же способ можно использовать только в том случае, если водоносные горизонты находятся на небольшой глубине.

При необходимости разделить источник на ограниченное время используют особые тампоны, которые именуют пакерами. Их также применяют для исследования горных пористых пород, а также тех, которые имеют удельное высокое водопоглощение.

Оборудование для цементирования скважины

Какое оборудование понадобится для проведения цементации скважины?

• смесительная установка для приготовления тампонажного раствора и других технологических жидкостей
• цементировочный насос, задача которого нагнетать тампонажную смесь в скважину и продавить ее при определенном давлении
• насосная установка для нагнетания в скважину рабочих жидкостей
• цементировочная головка
• муфта ступенчатого цементирования
• гибкие стальные шланги

оборудование для затрубной цементации скважины

Оглавление

1 Характеристика и назначение

2 Подбор состава тампонажного раствора и приготовление жидкости затворения

3 Методика контроля концентрации фосфоновых комплексов в жидкости затворения (на примере ОЭДФ)

4 Техника безопасности и охрана труда

Этот документ находится в:

• Раздел Экология
  • Раздел 75 ДОБЫЧА И ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ, ГАЗА И СМЕЖНЫЕ ПРОИЗВОДСТВА
    • Раздел 75.020 Добыча и переработка нефти и природного газа

• Раздел Строительство
  • Раздел Нормативные документы
    • Раздел Отраслевые и ведомственные нормативно-методические документы
      • Раздел Проектирование и строительство объектов нефтяной и газовой промышленности

Организации:

Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:

• Сканы страниц документа
• Текст документа

МИНИСТЕРСТВО НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам

ПО ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКИХ ХИМРЕАГЕНТОВ ДЛЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ

МИНИСТЕРСТВО НЕФТЯНОЙ ДРОМШШШВОСТИ

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (БНИИКРнефть)

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКИХ ХИМРЕАГЕНТОВ ДНЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ

3.4. На воде, предназначенной дан приготовления жидкости за-творения, приготовить 50 ил растворов номолезссовав концентрации 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5 %.

3.5. В полученные растворы реагентов ввести 0,1-0,5 ил индикатора.

3.6. Титровать растворы реагента раствором щелочи до изменения окраски. Фиксировать объем пошедшего на титрование раствора щелочи. Опыты повторить 3-4 раза. Их результаты не долины отли тачаться более чем на 5 %.

3.7. Построить график (индикаторную кривую) зависимости количества щелочи, пошедшей на титрование, от концентрации раствора реагента (см.табл.З и рис^ 0 * )

3.8. С помощью индикаторной кривой по результатам не менее чем трехкратного титрования порций жидкости затворения оценить их концентрацию •

Количество щелочи (мл), пошедшее на титрование жидкости затворения, содержащей реагент ОЭДФ

Концентрация личест-—^ реагента во щелочи, С, %

пошедшей на титрование раствора, мл__

ОЭДФ в пресной воде 0,80 2,06 2,89 4,15 4,79

ОЭДФ в минерализованной воде 0,45 0,98 1,69 2,03 2,61

4. ТЕХНИКА. БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА

4.1. При производстве работ соблюдать «Правила безопасности в нефтегазодобывающей промышленности» (М.: Недра, 1975).

4.2* Запрещается принимать пищу в местах хранения и приготовления химических реагентов.

4.3. К работай по приготовлению водные растворов не допускать лиц» имеющих повреждения кожи рук и лица.

4.4. Рабочих, занятых приготовлением растворов реагентов, инструктировать.

4.5. Фоефоновые компдексоны но технологическим свойствам относятся к 3-му классу умеренно опасных веществ (ОЭДФ ТУ 6-09-20-72-86) и к 4-му классу малоопасных соединений (НТФ по ТУ 6-09-52-53-86).

4.6. Компоненты фосфоновых растворов в водных растворах устойчивы, не образуют токсичных соединений в воздушной среде ж сточных водах в присутствии других веществ.

4.7. Растворы и его компоненты не обладают способностью самовоспламеняться и н%₃рывоопасны.

4.8. Не допускать хранение концентрированных (свыше I %) растворов реагентов в закрытой металлической таре.

4.9. При приготовлений раствора и работе с ним применять средства индивидуальной защиты.

4.10. При попадании фосфоновых комплексонов на воку или в глаза промывать их в проточной пресной воде.

Зависимость количества щелочи, пошедшей на титрование растворов, от концентрации реагента ( С)

1. ОЭДФ в пресной воде.

2. ОЭДФ в минерализованной воде.

(CaCIg — ШО мг/л; M^CIg — 470 мг/л; Л/aCI — 8940 мг/л).

1. Применение комплексовав в не^тедобывашейпромшленности. — М*; НИИГЭХИИ, 1983.-С.42.

2. РД 39-OI47C09-6.O2I-86 Методические указания по применение серийно выпускаемых химреагентов для тампонажных растворов.-* Краснодар: ВйИИКРяефть, 1986*—С. 32

[МИНИСТЕРСТВО НЕФТЯНОЙ ПГОКШЗЕЕШЮСТИ

УТВЕРЖДАЮ j Зам.Начальника Главного

Ш ТЕПЮДО1ИИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКИХ ХИМРЕАГЕНТОВ ДЛЯ ТАМШНАХНЫХ РАСТВОРОВ

рд зэ_ 0147009-711-87

НАСТОЯНИЙ ДОКУМЕНТ РАЗРАБОТАН:

Всесоюзный научно-исследовательским институтом по креплению скважин и

бттювым паствовям (ВНИИКРнейтью^

ГО ТЕХГОЖЛЖ ПРИМЕНЕНИЙ ТЕРМОСТОЙКИХ ХИМРЕАГШТОВ ДНЯ ТАШЮНАХВЫХ РАСТВОРОВ

РД 39- 0147009-ТО-87

Срок введения установлен с Д.01.В8 Срок действия до 01,01,91

В настоящем руководящем документе изложена технология использования термостойких реагентов — фосфоновых комплексвнов для замедлен* загустевания и схватывания тампонажных растворов.

Фосфоновые комплекооны имеют ряд преимуществ перед применяемыми в настоящее время реагентами-аналогами: обладают высокой эффективностью и стабильностью действия в тампонажных растворах различного состава при температурах до 250 °С и малых дозировках (от 0,01 до 0,25 % от массы вяжущего), хорошо растворимы в пресной и минерализованной воде, не пенят, малотоксичны и негорючи. При их применении легко осуществимы в промысловых условиях точные доззфов-ки реагента и контроль его содержания в жидкости затворения. Комп-лексонн — однокомпонентная добавка, исключающая комбинированные обработки тампонажных растворов сочетанием лигносульфонатов (ССБ,

С ДБ, КССБ), акриловых полимеров (гипана, М-14) с хромпиком и др.

Применение комплексонов способствует повышению культуры производства и качества цементирования скважин.

I. ХАРАКТЕРИСТИКА И НАЗНАЧЕНИЕ

I.I. Термостойкие реагенты-комплексоны предназначены для регулирования времени загустевания и сроков схватывания тампонажных

растворов на основе портландцемента до 100 °С, в смеси с песком -до 200 °С, и на основе шлаковых цементов (ШЕЩС, УШ) при температурах до 250 °С.

1.2. Фосфоновые комохексонн выпускаются в Чебоксарском Ш «Химпром» в виде кристаллических порошков, отгружаются потребителю упакованными в целлофановые мешки в картонных барабанах по 25-30 кг. В виде водных растворов 5й6-ной концентрации реагенты выпускаются в Волгоградском ПО «Химпром».

1.3. Из серийно выпускаемых фосфоновнх комплексонов широкое применение нашли: 0ЭДФ ( оксиэтилвдендифосфоновая кислота), структурная формула которой следующая:

°Ч fs ^0 Ю _ р-с-р — он ю х d)H х он

Изготавливается по ТУ 6-09-20-72-86 или ТУ 6-09-5283-86,

НТФ (нитрилотриметилфосфоновая кислота), структурная формула

м — — ад W

Изготавливается по ТУ 6-09-52-83-86.

2. ПОДБОР СОСТАВА ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА И ПРИГОТОВЯБНИЕ ЖИДКОСТИ ЗАТВОРЕНИЯ

2.1. Химические реагенты должны отвечать требованиям действующих ГОСТ, ССТ и ТУ.

2.2. Вода для приготовления тампонажного раствора должна удовлетворять требованиям ГОСТ 2874-82. Допускается применение минерализованной (пластовой, морской) воды с содержанием солей не более 30 мг/л.

2.3. Лабораторные работа проводить в соответствии с ГОСТ 26798.0 -85 — 26798.2-85.

2.4. Подбор рецептуры тампонажного раствора осуществлять на основе лабораторного анализа согласно «Инструкции по 1феплению нефтяных и газовых скважин” с учетом конкретных геолого-технических условий строительства скважин.

2.5. При подборе рецептуры руководствоваться данными табл.1,2. Рабочая дозировка НТФ или ОЭДО от 0,01 до 0,25 % от массы вяжущего.

2.6. Приготавливать жидкость затворения в тщательно очищенных и промытых емкостях вместимостью, достаточной для цементирования, защищенных от попадания в них атмосферных осадков, и не ранее 24 ч до начала затворения тампонажного материала.

2.7. Реагент расчетной массы предварительно растворить в воде в 5-20 л емкостях для получения 5-10 % -ного раствора.

2.8. Полученный 5-ГОЙ-ищи раствор реагента равномерно ввести в циркулирующую (например, по схеме «мерник-чаяок-мерник») или перемешиваемую (например, по схеме «ыерник-насос-мерник”) воду, предназначенную для приготовления жидкости затворения заданного объема.

2.9. Осуществлять циркуляцию (перемешивание) жидкости не менее 20 мин.

2.10. Допускается ввод реагента непосредственно в воду затворения без предварительного его растворения в малом объеме воды. Это может быть осуществлено, например, путем создания циркуляции воды через чанок и равномерной подачи в него реагента.

Характеристика тампонажного раствора, содержащего добавки ОЭДФ и НТФ (по данным ВШИКРнефти)

Состав ;Процент ] | Параметры | Режим твердения ! Сроки схватыва- <Предел прочности

тампонажной)добавки от; ъ/ф ; раствора образцов !шга, ч-мин через 24 ч, МПа

смеси ;масоы вя- ; ‘ ; ■ г ъ «» w I » 1 » I ’ j— ——

;жущего ; , Д,см jj>_; г/см°; T_f u C ; МПа j начало j конец изгиб * сжатие

Маркировка тампонажного цемента

Тампонажный цемент производится в соответствии с ГОСТ 1581-96. Материал имеет маркировку ПТЦ (портландцемент). В зависимости от характеристик и свойств, тампонажный цемент бывает:

• Бездобавочным (I, I-G, I-H), с добавлением минеральных веществ (II), с примесями, регулирующими плотность состава (III).
• Утяжеленным (Ут), облегченным (Об);
• Для применения при низких и нормальных (15-50°С), умеренных (51-100°С) и повышенных (101-150°С) температурах;
• Обычным и сульфатостойким (СС).

В стандартной маркировке указывается тип цемента, его сульфатостойкость, средняя плотность, максимально допустимая температура применения, степень пластификации (ПЛ) или гидрофикации (ГФ), номер ГОСТа.

Рабочие характеристики зависят от марки тампонажного цемента и особенностей его изготовления. В таблице ниже приведены пределы, в которых могут варьироваться показатели материала.

Удельная поверхность, м2/кг

Данные характеристики тампонажного цемента приводятся в сертификате на продукцию вместе с информацией о дате изготовления и объеме партии материала.

Маркировка тампонажного цемента

Тампонажный цемент производится в соответствии с ГОСТ 1581-96. Материал имеет маркировку ПТЦ (портландцемент). В зависимости от характеристик и свойств, тампонажный цемент бывает:

• Бездобавочным (I, I-G, I-H), с добавлением минеральных веществ (II), с примесями, регулирующими плотность состава (III).
• Утяжеленным (Ут), облегченным (Об);
• Для применения при низких и нормальных (15-50°С), умеренных (51-100°С) и повышенных (101-150°С) температурах;
• Обычным и сульфатостойким (СС).

В стандартной маркировке указывается тип цемента, его сульфатостойкость, средняя плотность, максимально допустимая температура применения, степень пластификации (ПЛ) или гидрофикации (ГФ), номер ГОСТа.

Рабочие характеристики зависят от марки тампонажного цемента и особенностей его изготовления. В таблице ниже приведены пределы, в которых могут варьироваться показатели материала.

Удельная поверхность, м2/кг

Данные характеристики тампонажного цемента приводятся в сертификате на продукцию вместе с информацией о дате изготовления и объеме партии материала.

Заключение

Тампонажные смеси являются необходимым расходным материалом при разработке и обустройстве скважин. Однако неправильное их использование вместе с положительными эффектами может повлечь и негативные последствия. В частности, ошибки при изготовлении тампонажного раствора в дальнейшем могут обернуться обвалами породы и даже повреждением бурового оборудования. Поэтому изначально составляется проект промывки, состав которой тщательно рассчитывается. В целом же необходимо определить, каким будет объем сухих компонентов, воды, общее количество смеси, характеристики цементировочных агрегатов и т. д.