Содержание к диссертации
Введение
I Современное состояние изученности проблемы создания герметичного изоляционного комплекса скважин 10
1.1 .Обзор существующих представлений о природе межпластовых перетоков и флюидопроявлений через зацементированное заколонное пространство 10
1.2. Поровое давление тампонажной суспензии 16
1.3.Процесс коагуляции в дисперсных системах .19
1.4.Современные взгляды на процессы структурообразования в цементных суспензиях 21
1.5. Анализ существующих методов регулирования филь трационных процессов в тампонажной суспензии 25
1.6.Выводы из изучения состояния вопроса и обоснование направления исследования. 30
II. Методика исследования и применяемые материалы 33
III. Исследование процессов формирования структуры тампонажной суспензии при твердении в фильтра ционном потоке 42
3.1.Влияние неравномерности структуры твердеющей тампонажной суспензии на её проницаемость 42
3.2. Деструктивные процессы на стадии агрегации 53
3.3.Деструктивные процессы на переходной стадии 80
3.4.Деструктивные процессы на стадии твердения 112
ІV. Разработка комплекса технологических приемов, уменьшающих опасность каналообразования 120
4.1.Выбор продолжительности и интенсивности переме шивания при использовании осреднительной емкости 120
4.2.Приведение в соответствие продолжительности це ментирования с продолжительностью первой и вто рой стадий 122
4.3. Гомогенизация тампонажной суспензии в затрубном пространстве на второй стадии 124
4.4.Заполнение порового пространства и образующихся каналов фильтрации тонкодисперсной коагуляцион- ной структурой 126
4.5.Локальное упрочнение слабых участков образовав шейся структуры частицами, связанными кристал лизационными контактами 136
4.6.Выбор оптимального для данных условий состава вяжущего вещества 138
V. Проверка и практическая реализация ржомендованных технологических приемов и рекомендаций 143
5.1.Проведение промысловых испытаний суффозионно устойчивых тампонажних растворов 143
5.2.Экономическая эффективность рекомендаций 146
Заключение 148
Литература 151
Приложение I
- Поровое давление тампонажной суспензии
- Анализ существующих методов регулирования филь трационных процессов в тампонажной суспензии
- Деструктивные процессы на стадии агрегации
- Гомогенизация тампонажной суспензии в затрубном пространстве на второй стадии
Введение к работе
Несмотря на ограниченность мировых ресурсов жидких и газообразных углеводородов нефть и газ в нашей стране в перспективе до 2000 года, возможно и на первое столетие следующего тысячелетия останутся важнейшим источником энергии.
Решениями ХХУІ съезда КПСС предусмотрено значительно увеличивать добычу газа при продолжении роста добычи нефти.
В условиях снижения продуктивности действующих и вновь сооружаемых скважин для поддержания уровня добычи нефти, а тем более для его повышения необходимо сооружение все большего числа скважин. Эффективность их эксплуатации, а следовательно, и эффективность использования затраченных на их сооружение финансовых, материальных и трудовых ресурсов в значительной степени определяется надежностью изоляционного комплекса скважин, включающего обсадные колонны, тампонажные материалы, приствольную зону и контактные области между этими элементами.
Недостаточная надежность изоляционного комплекса может привести к разрушению крепи скважины, обводнению месторождений и к другим нежелательным последствиям - межпластовым перетокам, неконтролируемому поступлению пластовых флюидов на поверхность.
Повышение надежности изоляционного комплекса скважин необходимо для повышения нефте- и газоотдачи пластов, увеличения долговечности скважин, сокращения потерь углеводородов, ценность которых будет во все большей степени возрастать.
Уже теперь по расчетам американских специалистов в штате Техас ущерб от негерметичности заколонного пространства составляет от 20 до 350 тыс. долларов на скважину. Трудность решения данной проблемы усугубляется недоступностью изоляционного комплекса скважины для наблюдения как в процессе ее сооружения, так
и в процессе эксплуатации, а также сложностью адекватного моделирования процессов цементирования и поведения изоляционного комплекса в процессе его службы.
Развитие научных представлений в этой области технологии прошло через признание главенствующей роли языков невытесненного бурового раствора, затем глинистой корки на стенках скважины, а также негерметичности резьб, в нарушении изоляции скважины. Цементное кольцо в затрубном и межтрубном пространстве казалось значительно более надежным элементом, чем упомянутые выше.
Однако в последние годы в результате проведения экспериментальных работ и успешного вскрытия заколонного пространства в исследовательских целях было обнаружено, что само цементное кольцо имеет в своем сечении флюидопроводящие каналы. В сочетании с данными о многочисленных газопроявлениях, наблюдаемых в период ОЗЦ, это обстоятельство привело к экспериментально подтвержденному и общепризнанному теперь мнению, что цементное кольцо в затрубном пространстве разрушается, и это разрушение происходит зачастую на ранней стадии его формирования в результате фильтрации пластовых флюидов. Фильтрация становится возможной в результате падения противодавления на пласты в процессе затвердевания тампонажного раствора, причем это падение происходит на той стадии, когда проницаемость тампонажной суспензии еще велика.
К настоящему времени уже предложен ряд мероприятий, призванных противодействовать этому явлению. Эти мероприятия носят в значительной степени фрагментарный характер, так как предложены без учета природы процессов фильтрационного нарушения твердеющей тампонажной суспензии. Природа этих процессов, их микромеханизм оставались неизученными, что не позволяло целенаправленно работать над повышением изоляционных свойств тампонажных суспензий.
Поэтому настоящая работа была посвящена изучению процессов
- 8 -формирования и разрушения структуры тампонажных суспензий на надмолекулярном уровне дисперсности (10 - 10 мкм) и изысканию физико-химических методов предотвращения фильтрационных нарушений на основе новых научных представлений об этих процессах.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие основные задачи:
разработана методика комплексного исследования структуры, формирующейся в тампонажной суспензии;
исследованы физико-химические процессы, протекающие в структуре твердеющей тампонажной суспензии в условиях фильтрационного потока;
- выявлены закономерности формирования противофильтрационных свойств твердеющей тампонажной суспензии;
изучен механизм формирования каналов фильтрации на надмолеку-лярном уровне дисперсности (10 - 10 мкм);
разработаны пути повышения устойчивости структуры тампонажной суспензии фильтрационному нарушению на ранних стадиях ее формирования;
рекомендован ряд технологических приемов и материалов для повышения изолирующей способности цементных суспензий;
проведены промысловые испытания ряда рекомендаций.
Диссертационная работа выполнена на кафедре "Бурение нефтяных и газовых скважин" МйНХ и ГП им. И.М. Губкина в 1979-1984 г.г.
Диссертация относится к циклу работ, выполненных сотрудниками лаборатории цементирования скважин кафедры бурения нефтяных и газовых скважин МИНХ и ГП им. И.М. Губкина под научным руководством профессора B.C. Данюшевского, в направлении исследования связи "структура - свойства" для тампонажных суспензий на минеральной основе. Как и в ранее выполненных работах И.А. Ведищева
/20/, К.А.Джабарова /45/ и ряда других сотрудников, в основу данной работы положен детерминированный подход,позволяющий глубже раскрыть природу процессов, протекающих в тампонажной суспензии.
Автор сердечно благодарит научного руководителя доктора технических наук, профессора Виктора Соломоновича Данюшевского.
Автор выражает признательность сотрудникам кафедры, принявшим участие в обсуждении работы.
Поровое давление тампонажной суспензии
Анализ промысловых данных, приведенный А.И. Булатовым /8/, а также работ по проблемам перетока пластового флюида показывает, что нарушение герметичности заколонного пространства достаточно часто происходит в период ОЗЦ, т.е. на стадии формирования структуры цементной суспензии. Работами ряда исследователей /17, 25, 26, 31, 32, 37, 38, 92, 102, 104, 118/ показано, что формирование структуры цементного раствора приводит к ее зависанию на ограничивающих поверхностях вмещающей среды. Зависание в свою очередь приводит к выходу твердой фазы цементного раствора из взвешенного состояния и последняя перестает оказывать воздействие на поро-вую жидкость, которая взаимодействует с флюидом пласта.
Большой вклад в понимание процессов структурообразования и связанных с этим изменениями порового и скелетного давления цементной суспензии был внесен работами В.В. Грачева и Е.Г. Леонова /37/, М.П. Геранина и Е.М. Соловьева /84/. В.В. Грачевым и Е.Г. Леоновым /37/ путем экспериментального исследования на оригинальной установке было показано, что полное давление цементной суспензии есть сумма свелетного и порового давлений. Прослежено их изменение во времени.
Авторами /45, 23/ в отличие от встречавшихся в литературе определений "полное гидростатическое давление", "гидростатическое" давление на основании изучения поведения цементной суспензии в покое было дано четкое определение понятий скелетного и порового давлений.
В настоящее время общепризнанной является следующая точка зрения. В начальный момент времени сразу после оставления там-понажной суспензии в покое частицы твердой фазы находятся во взвешенном состоянии. Они передают под действием силы тяжести свой вес на поровую жидкость, которая взаимодействует с флюидом пласта. Так как плотности жидкой и твердой фаз не равны, то в гравитационном поле происходит осаждение частиц твердой фазы. В процессе своего осаждения частицы взаимодействуют между собой и с ограничивающими поверхностями вмещающей среды под действием сил различной физико-химической природы. При этом силы сцепления, возникающие между оседающими частицами твердой составляющей, а также между ними и поверхностью вмещающей среды, препятствуют седиментационному оседанию. Так как с течением времени в результате реакций гидратации эти силы возрастают, то усиливается эффект торможения структуры, что приводит к передаче большей части веса на вмещающую среду и соответственно к уменьшению части веса, взаимодействующего с поровой жидкостью. В определенный момент времени величина этих сил становится достаточной для того, чтобы удержать твердую фазу на ограничивающих поверхностях вмещающей среды. Зависшая твердая фаза выходит из взвешенного состояния и поровое давление тампонаж-ной суспензии будет обусловлено только давлением жидкой фазы. Таким образом, поровое давление тампонажного раствора с течением времени будет уменьшаться от первоначального, обусловленного средней плотностью тампонажной суспензии, до гидростатического, обусловленного плотностью поровой жидкости. В последующем в зависимости от структуры сформировавшейся пористой системы, а также особенностей реакции гидратации поровое давление суспензии может упасть и ниже гидростатического. Анализ ряда вышеупомянутых работ, а также наши опытные данные указывают на то, что в условиях атмосферного давления и температуры Т=20 С поровое давление цементной суспензии из портландцемента с В/Ц=0,5 снижается во времени до давления столба дисперсионной среды примерно через 2-3 часа после оставления цементной суспензии в покое. Все факторы, интенсифицирующие процессы структурообразования и зависания формирующейся структуры тампонажной суспензии, очевидно, будут интенсифицировать и процесс снижения порового давления. Известны данные об измерении падения порового давления тампонажной суспензии в заколонном пространстве скважин /22, 23, 51/, которые указывают на удлинение времени падения порового давления до давления столба дисперсионной среды по сравнению с данными, полученными в лабораторных условиях. Интересны и важны, на наш взгляд, попытки ряда исследователей /25, 55, 115/ аналитически описать процесс снижения порового давления тампонажной суспензии, связав его с ростом прочности формирующейся структуры тампонажной суспензии или с контракционным эффектом. В последнее время в зарубежной печати появилась информация о создании тампонажных суспензий, поровое давление которых практически не уменьшается во времени /114, 118/. Это так называемые "сжимаемые цементные растворы", в поровом пространстве которых с помощью специальных добавок генерируются газовые пузырьки, способствующие увеличению сжимаемости цементного раствора. Однако, как справедливо указывают F. U Sab us и др. /115/, это решение могло бы быть эффективным лишь в том случае, если бы удалось стабилизировать образовавшиеся газовые пузырьки, не дать им объединяться в более крупные. И как показали экспериментальные работы /115/, они действительно объединяются в более крупные, очевидно, тем самым не препятствуя, а способствуя флюидопроявлению. 1.3. Процесс коагуляции в дисперсных системах
Возникающий в результате седиментации или взаимодействия с пластом фильтрационный поток локализируется прежде всего в участках пониженной плотности структуры, имеющих, очевидно, большую по сравнению с соседними проницаемость. Неравномерность плотности может быть следствием несовершенства процесса гомогенизации суспензии. Другой причиной возникновения неоднородности плотности в горизонтальном сечении может быть коагуляция дисперсной фазы с образованием агрегатов твердых частиц и заполненных жидкостью расширенных пространств между ними.
Явление коагуляции дисперсных систем, то есть слияние дисперсных частиц с образованием более крупных агрегатов, оседающих из жидкости или газа, представляет важнейшее явление физико-химии коллоидных систем. Так как в начальный период своего существования тампонажная суспензия представляет собой дисперсную систему и является термодинамически неравновесной, то из-за значительного избытка свободной поверхностной энергии в ней могут протекать различные процессы, приводящие к уменьшению ее величины. Последнее может быть достигнуто за счет уменьшения удельной поверхности твердой фазы дисперсной системы путем образования агрегатов и в конечном итоге может привести к разделению тампонажной суспензии на макроскопические фазы.
Дисперсные частицы тампонажной суспензии находятся в состоянии броуновского движения. В результате случайных блужданий некоторые частицы сближаются на малое расстояние друг от друга, и, попадая в поле их взаимного действия, могут начать интенсивно притяги
Анализ существующих методов регулирования филь трационных процессов в тампонажной суспензии
Первичный фильтрационный поток поровой жидкости в цементной суспензии вызывается процессом седиментации твердой фазы суспензии. Следовательно, для целенаправленного регулирования фильтрационных процессов на данной стадии необходимо знание особенностей седиментационных процессов, происходящих в цементной суспензии.
Процесс седиментации цементных суспензий существенно отличается от классических представлений /89/. Современная теория седиментации концентрированных суспензий /ИЗ/ описывается уравнением Стокса для "коллектива частиц" 1Лс = Иг f(c). f (с) - функция концентрации, приводящая к реальным условиям седиментации этого "коллектива".
В цементных суспензиях определение-f (С) представляет главную трудность для описания процесса седиментации. Кроме того, общая теория седиментации предполагает, что жидкая и твердая фазы между собой инертны. Процессы "коллективной седиментации" суспензий наблюдаются при консолидации грунтов. Профессор Е.Г. Леонов /59/ впервые отметил сходство этих процессов с седиментацией портландцементных суспензий.
В отличие от процесса консолидации грунтов, в котором струк-турообразование почти исключительно коагуляционного характера, в цементной суспензии значительную роль играет конденсационно-кристаллизапионное структурообразование. Седиментация твердой фазы суспензии с достаточной точностью может быть описана законом течения в капиллярно-пористых средах /61/.
Для портландцементных суспензий известна формула Стейнера Пауэрса /11/ выведенная на основе фильтрационной теории Козени КарманаН О-УР)Г(ЄС-СЛ))5 KHH-oo)(j rSr)a(4-c)2 (I.I) (О - коэффициент иммобилизованной воды, К (4-сО)_ коэффициент формы частиц (или, что равноценно, каналов фильтрации). Согласно уравнению (I.I) регулирование фильтрационных процессов может быть осуществлено за счет изменения плотности жидкой и твердой фаз, пористости и коэффициента иммобилизованной воды, вязкости поровой жидкости, удельной поверхности частиц твердой фазы. Идеальным, с точки зрения снижения интенсивности фильтрационных процессов, было бы равенство плотностей твердой и жидкой фаз суспензии. Однако этот путь регламентируется множеством факторов на различных стадиях производства цементного порошка и приготовления тампонажной суспензии.
Уменьшение пористости суспензии как путь уменьшения фильтрации ограничен допустимой плотностью цементной суспензии для тех или иных условий цементирования и необходимыми реологическими свойствами цементного раствора. Как известно, для гидратации цемента необходимо 25-35% воды от массы сухого цемента - остальная вода служит для обеспечения необходимых реологических параметров, позволяющих транспортировать цементную суспензию в скважину. Применение пластификаторов и суперпластификаторов позволяет получать приемлемые реологические параметры и при достаточно низких водоцементных отношениях. Однако ослабление контактов между частицами и как правило замедление роста прочности структуры тампонажной суспензии будут способствовать интенсификации и увеличению продолжительности седиментационных процессов. Увеличение коэффициента иммобилизованной воды согласно уравнению (I.I) будет уменьшать пористость системы и следовательно может быть использовано как путь, уменьшающий интенсивность фильтрационных процессов. По данным B.C. Данюшевского /44/ коэффициент иммобилизованной воды для портландцемента (0 = 0,33, по данным ВШИКРнефти /10/ 60 колеблется от 0,25 - 0,3. Если бы удалось связать всю поровую жидкость, то очевидно и не было бы ее фильтрации. Согласно сообщениям зарубежной печати /107/ американским специалистам удалось создать специальный цемент, в котором вся поровая жидкость находится в связанном состоянии. Однако данные о составе цемента и вводимых реагентах не приводятся, указывается лишь, что цемент состоит из комбинации закупоривающих реагентов и полимеров. Принцип закупорки (кольма-тации) порового пространства тампонажной суспензии использован при разработке седиментационно и суффозионно устойчивых цементных суспензий ВНИИГаза /36/.
Повышение дисперсности твердой фазы может быть достигнуто как увеличением тонкости помола исходного цементного порошка, так и введением тонкодисперсных добавок. Однако это требует дополнительных затрат энергии, кроме того возрастает водопот-ребность цемента, что при некоторых обстоятельствах может привести к нивелировке положительного эффекта от увеличения тонкости помола. Увеличение дисперсности вяжущего неизбежно приводит к повышению гидравлической активности последнего и вызывает сужение диапазона температурной области применения таких цементов. Введение в тампонажную суспензию тонкодисперсных добавок (опока, глина, трепел) также вызывает необходимость повышения водосодержания системы /44/, что естественно будет интенсифицировать фильтрационные процессы. Повысить дисперсность частиц можно вводом специальных добавок, которые бы интенсифи. -пировали процесс появления новообразований, характеризующихся высокой степенью дисперсности /44/. Принято считать /65/, что повышение вязкости жидкой фазы тампонажной суспензии может быть эффективным средством регулирования фильтрационных процессов, что соответствует уравнению (І.І). Этот метод можно реализовать введением в жидкость затворения различного вида полимерных добавок. Обычно это полимеры, используемые для снижения водоотдачи - Гипан, КЩ, МЩ и др. Однако, высоко молекулярные соединения адсорбируясь на поверхности активных центров снижают, скорость реакций структурообразования, тем самым удлиняя срок образования
Деструктивные процессы на стадии агрегации
Первая стадия - стадия агрегации в технологическом процессе цементирования налагается на процессы приготовления, закачки и продавки цементной суспензии, а в условиях холоднык скважин довольно длительное время после них. Продолжительность этой стадии для цементных суспензий может быть значительной в случаях применения сильно разбавленных или медленно схватывающихся тампонаж-ных растворов.
Исследования /86, 69, 30/, а также требования авторов /39/, к диаметру установки для определения суффозионной стойкости цементных суспензий показали, что при определенном сочетании диаметра установки и высоты столба тампонажной суспензии возможно образование горизонтальных разрывов, заполненных поровой жидкостью - неравномерностей плотности цементной суспензии по длине вмещающей среды. Очевидно, что данное нарушение равномерности структуры является нежелательным явлением, т.к. в случае разрыва сплошности между проницаемыми пластами это уменьшит величину столба цементной суспензии и, следовательно, ее сопротивляемость перетоку. Кроме того, образование водяных поясов против пластов, содержащих агрессивные флюиды, приведет к непосредственному контакту между обсадной колонной и этими флюидами, что в свою очередь вызовет более раннее начало коррозионных процессов, чем в случае контакта агрессивных флюидов с колонной через цементную суспензию (камень).
В работах /86, 69/ образование неравномерности в структуре формирующегося скелета цементной суспензии объясняется оттоком поровой жидкости из суспензии в пласт и вследствие этого сближением частиц твердой фазы и их последующим зависанием. В работе М.П. Геранина /30/ фильтрации поровой жидкости не было и, следовательно, объяснить механизм образования неравномерности по выше описанному плану было нельзя. В.В. Грачев /36/ объясняет образование неравномерностей суффозионно-кольматационными процессами при неоднородности фильтрационной характеристики скелета по высоте. Однако из литературы /58, 99/ известно, что оседание частиц твердой фазы может сопровождаться их агрегацией. Агрегация, рост и зависание агрегатов естественным образом приводит к увеличению расстояний между частицами и к возможному расслоению тампонажной суспензии с образованием участков с пониженной и повышенной плотностью. Для описания процессов агрегации твердой фазы цементной суспензии и её возможного расслоения предположим, что гомогенизированная суспензия заполняет вертикально расположенную цилиндрическую трубу, предварительно сделав следующие допущения:I. Интенсивность процессов агрегации и расслаивания не зависит от глубины, на которой эти процессы происходят. Изменение давления с глубиной должно приводить к увеличениюплотности системы, однако это увеличение незначительно из-за малой сжимаемости цементного раствора. Следовательно, предполагается однородность системы.2. Появление новых разрывов сплошности (пробок) происходит только вне зон уже появившихся пробок. Возможность зарождения пробок в зоне захвата привела бы к значительному разбросу длины пробок вокруг среднего значения. Мы же предполагаем, что флуктуации малы.3. Пористость материала пробки у не зависит от времени ее появления. Пористость при агрегации изменяется на величину порядка 10%. Различие величин пористости пробок, образовавшихся в разное время, будет на порядок меньше и поэтому может не учитываться. Учет зависимости у от времени не представляет труда и не требует существенного пересмотра возможного механизма агрегации и расслаивания суспензии.4. Некоторые другие допущения, которые будут сделаны в процессе рассмотрения возможного механизма, нами не оговариваются, так как это сделано в цитируемой литературе.
Частицы суспензии оседают под действием силы тяжести и одновременно взаимодействуют между собой с образованием агрегатов. В стационарном режиме скорость оседания одиночных частиц, как известно /90/, равна
Зависимость скорости оседания от радиуса агрегата показанана рис. (3.5). В области малых Raуравнение (3.14) непригодно,так как для малых агрегатов вязкость и плотность среды меньше,чем для крупных. Из рисунка видно, что при переходе через точкиRu к Ки скорость агрегата относительно одиночной частицы (т.е. разность 1Ла-1Лг меняет знак, поэтому эти точки можно назвать инверсными. Их положение определяется из уравнения Иа = Иг , где ИА задается выражением (3.14) предполагается, что в областиR,«x R-u зависимость (3.14) справедлива, и это эквивалентно требованию R.u» R-r . Решение этого уравнения с учетом того, что rv г «. & тр даетПусть с и Є а - объемные доли жидкости в среде и в агрегате. Справедливы соотношенияописывающее кинетику роста агрегата, в котором численное значение
Нужно иметь в виду, что в водно-цементных смесях вязкость суспензии рс изменяется с течением времени за счет гидратации частиц цемента и образования на их поверхности "шубы" из игольчатых или пластинчатых кристаллов. С одной стороны, это приводит к агрегации частиц, с другой, к росту вязкости среды. Не конкретизируя пока вида зависимости с - /?с (t) , но считая его в принципе известным, запишем интеграл уравнения (3.25)в виде
Гомогенизация тампонажной суспензии в затрубном пространстве на второй стадии
Она может быть достигнута путем оснащения обсадной колонны приспособлениями для перемешивания тампонажного раствора в потоке в сочетании с применением известного метода "кондиционирования" путем возвратно-поступательного движения тампонажного раствора в конце процесса цементирования, однако строго во временных пределах II стадии. В качестве приспособлений для перемешивания тампонажного раствора можно применять, например, скребки. Особенно необходимо их применение при пробковом режиме закачки тампонажного раствора, так как при этом возможно протекание процесса агрегации и в процессе движения тампонажного раствора. При "кондиционировании" раствора скребки будут более продолжительное время препятствовать агрегации. Физико-химическая сущность метода кондиционирования состоит в доведении цементного раствора до состояния интенсивного увеличения количества продуктов гидрата ции еще в процессе перемешивания. А.И. Булатов /8/ считает, что такое состояние можно обеспечить другими, более легкими способами. Им же /9/ рассмотрены некоторые неудачные случаи цементирования с применением метода кондиционирования, что по мнению, А.И. Булатова, свидетельствует о неэффективности этого метода. На наш взгляд, данная точка зрения не совсем обоснована. Во-первых, неудачное цементирование с применением метода кондиционирования может быть объяснено многими другими причинами, вызывающими негерметичность заколонного пространства. Во-вторых, известным является и тот факт, что перемешивание раствора после начала схватывания приводит к резкому ухудшению изолирующих свойств раствора. Последствия чрезмерно продолжительного перемешивания тем более тяжелые, чем больше быстрогидратирующихся минералов содержит клинкер /20/.
Для успешного применения метода кондиционирования обязательным является учет времени продолжительности II стадии. Идеальным было бы прекращение кондиционирования в момент конца второй стадии. Однако, разумеется, в промысловой практике достичь этого практически невозможно. Нами с целью выяснения резервов времени для проведения кондиционирования проведен следующий опыт. Для тампо-нажной суспензии на основе ПЦ-500, ОЦГ, ШПЦС-І20 была определена продолжительность 2 стадии. Временной интервал продолжительности 2 стадии ( ts) был разбит на II равных отрезков времени от ti=0,its до //=//. Время перехода преимущественно коагуляционной структуры в кристаллизационную (конец II стадии) выбиралось с запасом в 20-30 минут с целью уверенного попадания во временной интервал 3 стадии.
Значения коэффициентов тампонирующей способности после различной продолжительности перемешивания приведены в табл. 4.3.
Анализ данной таблицы позволяет сделать вывод о том, что при прекращении кондиционирования при t -0,9tz коэффициент там понирующей способности выше, чем для свежеприготовленной суспензии. Следовательно, время кондиционирования желательно ограничивать ts 0,9ts.. Хотя Кт при tn = f,ftzM выше Кт свежеприготовленного раствора, но цементный камень, сформированный из этого раствора, не способен будет выполнять изолирующую функцию, как это было показано И.А. Ведищевым.
Оно необходимо как для повышения прочности, так и для снижения проницаемости на стадии преобладания коагуляционной структуры. Повышение прочности коагуляционной структуры, которая существует во время цементирования, неизбежно приводит к повышению гидравлических сопротивлений, что, естественно, потребует снижения скорости восходящего потока. Невозможность реализации турбулентного режима, как установлено, приведет к ухудшению полноты замещения промывочного раствора цементным.
Сочетать повышение прочности коагуляционной структуры с улучшением вытеснения можно, применив вытеснение в пробковом режиме. Это позволит провести цементирование при допустимых давлениях, однако потребует значительного удлинения процесса цементирования во времени. Возможный способ осуществления пробкового режима путем введения традиционных замедлителей снижает изолирующую способность, тем самым увеличивая опасность каналообразования.
Применение ускорителей схватывания для быстрейшего перехода коагуляционной структуры в кристаллизационную, что равнозначно повышению прочности коагуляционной структуры, требует высоких скоростей продавки и повышенных давлений. Кроме того, ввод ускорителей схватывания отрицательно влияет на изолирующую способность цементного раствора, как это было показано работами/36,46/.
