Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Санкт-Петербургский  государственный горный университет 
 

 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 
 

По  дисциплине:  Промывочные и тампонажные растворы.

    Тема:            « Портландцементы для тампонирования скважин » 
 
 
 

Автор: студент  гр.  РТ-09       ____________________     /Тежик М.А./

      ^{(подпись)           (Ф.И.О.)} 
 

ОЦЕНКА: _____________ 

Дата: ___________________ 
 
 

ПРОВЕРИЛ

Руководитель      доцент        ___________________          / Блинов П.А./

             ^{(должность)                                  (подпись)                                             (Ф.И.О.)} 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2011 год

Содержание

 

Аннотация

     В данной курсовой работе рассказывается о тампонажном растворе, а именно о порталандцементе. Дана классификация тампонажных растворов. Рассмотрены разновидности портландцемента, его состав и свой ства, а также методы его получения. Приведены примеры применения порландцементов.  Представлена таблица.  

     Annotation.

This paper contains information about the drilling agent. There is also given classifications of chisel. Defined varietes of Portland foam, its properties and amounts of usage.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

 

     Использование тампонажных растворов в бурении  началось сравнительно недавно. История  их использования неразрывно связана  с развитием и совершенствованием вращательного бурения. Потребность в тампонажных растворах возникла при возникновении необходимости ликвидации таких осложнений в процессе вращательного бурения как поглощение промывочной жидкости, водонефтегазопроявление и переток флюидов в заколонном кольцевом пространстве из одного пласта в другой. Впервые проблема герметизации заколонного пространства была разрешена инженером А.А. Богушевским в 1905 г. с помощью способа закачки цементного раствора в обсадную колонну с последующим вытеснением через ее башмак в затрубное пространство. Этот способ цементирования быстро распространился в отечественной и зарубежной практике и применяется до настоящего времени, непрерывно совершенствуясь по пути применения новых тампонажных смесей и использования нового технологического оборудования.

     В целях создания эффективных способов изоляции поглощающих горизонтов и  цементирования обсадных колонн постоянно  ведутся исследования в этой области, и разрабатывается большое количество новых тампонажных растворов  и новые технологические приемы цементирования. Портландцемент – основной тампонажный раствор. Портландцемент имеет множество разновидностей и широко применяется при тампонировании скважин.

Исследованиями  в области теории и практики промывочных  жидкостей и тампонажных смесей занимались и занимаются в настоящее время большие коллективы отечественных ученых и специалистов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.1 ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР, ФАКТОРЫ, ВЛИЛЯЮЩИЕ НА ВЫБОР ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ.

 

     К наиболее важным факторам, определяющим выбор тампонажных материалов, следует отнести температуру в скважине и перепад температур между верхней и нижней отметками глубины расположения тампонажного раствора.

     Температура окружающей среды определяет в основном выбор того или иного типа тампонажного материала (портландцемент, глиноземистый цемент, шлаковый цемент и т.д.), а перепад температур – выбор рецептуры тампонажного раствора, обеспечивающей одновременное его схватывание по всей протяженности изолируемого интервала скважины.

     Важное значение как для технологии проведения тампонажных работ, так и для процесса твердения камня в стволе скважины имеет давление. Обычно давление жидкостей и газов в недрах приблизительно равно условному гидростатическому, за величину которого принимается давление столба пресной воды, равного по высоте глубине залегания насыщенного жидкостью или газом пласта. Однако встречаются пласты с аномально низким и аномально высоким пластовым давлением.

     Один  из важнейших факторов, определяющих выбор вида и состава тампонажного материала, – химический состав окружающей среды, особенно наличие в ней воды, хорошо растворимых солей, кислых газов. Это главный фактор, влияющий на долговечность тампонажного материала.

     В качестве тампонажных материалов применяются  минеральные вяжущие вещества и органические полимеризующиеся материалы, называемые органическими связующими.

     Области применения тампонажных материалов:

     · для изоляции затрубного пространства обсадных колонн глубоких скважин;

     · для ликвидации поглощений промывочной жидкости и водопроявлений;

     · для поддержания устойчивости ствола скважины;

     · для установки разделительных мостов, консервации и ликвидации скважин.

     Температурные условия применения тампонажных  материалов: для низких температур (< 15 °С); для нормальных температур (15-40 °С); для повышенных температур (40-90 °С); для высоких температур (90-160 °С); для сверхвысоких температур (> 160 °С).

     По  плотности приготовляемых растворов  тампонажные материалы делятся  на: нормальные (1650-1950 кг/м³); облегченные (1400-1700 кг/м³); легкие (< 1400 кг/м³); утяжеленные (1950-2300 кг/м³); тяжелые (> 2300 кг/м³).

     По  особым свойствам тампонажные материалы  классифицируются: быстросхватывающиеся; медленносхватывающиеся; коррозионно-стойкие  к определенным средам; расширяющиеся; с закупоривающими свойствами; с особо высокой подвижностью; с низкой водоотдачей; армированные волокнами. 

1.2. Минеральные вяжущие вещества 

     В качестве тампонажных материалов в  настоящее время широко применяются  минеральные вяжущие вещества –  порошкообразные продукты, образующие при так называемом затворении, т.е. при смешивании с водой или водными растворами солей, нерасслаивающиеся суспензии, способные к затвердеванию. Природа твердения таких суспензий сложна и многообразна. В ее основе лежит чаще всего химическая реакция между частицами порошка (твердой фазы суспензии) и жидкостью затворения (жидкой фазой суспензии), приводящая к следующему:

     · значительному увеличению объема твердой фазы за счет химической реакции присоединения к ней жидкой фазы;

     · повышению дисперсности твердой фазы, сопровождающемуся многократным увеличением поверхности раздела фаз, а следовательно, к росту числа контактов между частицами твердой фазы, причем в местах контакта частицы сращиваются;

     · образованию тонкокристаллической структуры тампонажного камня.

     К минеральным вяжущим веществам  относят также жидкие или водорастворимые  материалы, способность к затвердению  которых проявляется при смешивании их с растворами других химических веществ. В смеси растворов таких  веществ происходит химическая реакция, в результате которой выпадает тонкодисперсный твердый осадок.

     Большинство из известных минеральных вяжущих  веществ может быть использовано в качестве базовых тампонажных  материалов. К важнейшим из них  относятся: портландцемент; глиноземистый и гипсоглиноземистый цементы; гипсовые вяжущие вещества; металлургические шлаки; кальциево-силикатные вяжущие вещества гидротермального твердения; магнезиальные вяжущие вещества; вяжущие вещества на основе водорастворимых силикатов; органо-минеральные связующие на основе полимеров и др.

     Согласно  ГОСТ 25597-83 «Цементы тампонажные. Классификация» тампонажные цементы подразделяются по следующим основным признакам:

     · по вещественному составу – портландцемент (без добавок); портландцементы с минеральными добавками не более 20 %; портландцементы с минеральными добавками от 20 до 80 %; глиноземистые цементы; бесклинкерные цементы;

     · по температуре применения – для низких температур (< 15 °С); для нормальных температур (15-50 °С); для умеренных температур (50-100 °С); для повышенных температур (100-150 °С); для высоких температур (150-250 °С); для сверхвысоких температур (> 250 °С); для циклически меняющихся температур;

     · по стойкости к агрессивному воздействию – стойкие к сульфатным средам; стойкие к кислым (углекислая, сероводородная) средам; стойкие к магнезиальным средам; стойкие к полиминеральным средам;

     · по величине собственных объемных деформаций при твердении – без особых требований; безусадочные (величина линейной деформации после 3 сут твердения до 0,1 %); расширяющиеся (величина линейной деформации после 3 сут твердения более 0,1 %).  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ

2.1 ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ И ЕГО РАЗНОВИДНОСТИ

     Портландцемент  представляет собой порошок определенного минералогического состава, получаемый путем тонкого измельчения клинкера смеси обожженных до спекания известняка, глины и других горных пород, способный при затворении водой образовывать вяжущую массу, затвердевающую в водной и воздушной среде.

     Промышленностью выпускаются следующие разновидности портландцемента, используемые в бурении:

       · портландцемент общестроительного назначения марок 400, 500, 550 и 600;

     · высокопрочный портландцемент марок 600, 700 и 800, характеризующийся повышенным содержанием алита, более тонким измельчением и небольшим (до 5 %) содержанием активных минеральных добавок;

     · быстротвердеющий портландцемент, характеризующийся быстрым нарастанием прочности в начальные сроки твердения (до 7 сут); цементы марок 400, 500, 700;

     · сульфатостойкий портландцемент, отличающийся строго нормированным составом клинкера (ограничивается содержанием алита и трехкальциевого алюмината) и повышенной коррозионной стойкостью и сульфатостойкостью;

     · дорожный портландцемент с высоким содержанием алита и ограниченным расчетным содержанием трехкальциевого алюмината (до 10 %), как добавку содержит обычно доменный шлак;

     · пластифицированный портландцемент, содержащий пластифицирующую добавку, в качестве которой используют поверхностно-активные вещества (понизители вязкости) в количестве 0,1-0,4 %; эти цементы образуют весьма подвижные суспензии, обладающие замедленным твердением;

     · гидрофобный портландцемент с добавками, уменьшающими гидратацию цементных зерен в процессе длительного хранения; в качестве гидрофобизирующих добавок используются олеиновая кислота, асидол, мылонафт в количестве 0,1-0,3 %;

     · песчанистый портландцемент, получаемый путем совместного помола кварцевого песка (25-40 %) с портландцементным клинкером и гипсом и характеризующийся термостойкостью в гидротермальных условиях, однако обладающий плохой седиментационной устойчивостью и замедленным твердением;