Ликвидация поглощений с помощью тампонажных смесей

Тампонажные смеси – это смеси, которые попадая в каналы ухода бурового раствора, перекрывают их, а затем теряют подвижность. Общие требования к тампонажным смесям сводятся к следующим:

- сохранение хорошей текучести во время закачивания и продавки;

- возможность регулирования сроков схватывания;

- малое сопротивление при движении в трубах и большое в трещинах;

- устойчивость к пластовым жидкостям;

- стабильность при скважинных давлениях и температурах;

- долговечность, прочность, не токсичность, дешевизна.

Все многообразие используемых в настоящее время тампонажных смесей можно подразделить на следующие виды:

- смеси на основе неорганических вяжущих материалов (цемент, гипс, алебастр);

- смеси на основе макромолекулярных соединений (фенолформальдегидные, мочевинформальдегидные, эпоксидные смолы, гипан, ПАА);

- смеси на основе латексов;

- битумные смеси;

- отверждаемые глинистые растворы.

В настоящее время в подавляющем большинстве случаев для изоляции поглощающих горизонтов используются тампонажные смеси на основе цемента. Это связано с тем, что исходные материалы легкодоступны, имеется необходимая техника для приготовления смеси и доставки ее в скважину (цементосмесительные машины, цементировочные агрегаты). Сроки схватывания смеси регулируется в широких пределах от нескольких минут (быстро схватывающиеся смеси БСС) до нескольких часов. В качестве ускорителя схватывания чаще всего используется хлорид кальция СаСl₂. Для этих целей могут быть применены поваренная соль NaCl, кальцинированная сода Na₂CO₃, каустическая сода NaOH и др. Концентрация ускорителей колеблется в пределах от 2 до 10 %. Наиболее распространенными замедлителями схватывания являются триполифосфат натрия, КМЦ, ССБ в концентрации до 1 %. Для снижения стоимости работ в смеси вводиться наполнители (бентонит, песок и др.) в количестве до 50 %. Наполнители также улучшают закупорку каналов ухода бурового раствора и снижают растекаемость тампонажной смеси. Некоторые из них повышают прочность цементного камня. Вместо цемента могут быть использованы гипс, алебастр, но чаще их смесь с цементом. В этом случае сроки схватывания очень малы, что важно при интенсивных поглощениях.

Неорганические вяжущие материалы могут затворяться на углеводородной жидкости (чаще всего дизельном топливе). Это исключает схватывание смеси в трубах при ее доставке в зону поглощения. В скважине дизельное топливо замещается водой и происходит схватывания смеси. Для облегчения отделения дизельного топлива в смесь вводят ПАВ до 1 %. Используются наполнители.

Тампонажные смеси на основе макромолекулярных соединений имеют ряд существенных преимуществ. К их числу относятся:

- малая плотность;

- высокая прочность, особенно при ударных нагрузках;

- высокое адгезионные свойства;

- химическая стойкость;

- низкая проницаемость;

- возможность регулирования сроков схватывания в широких пределах.

В качестве отвердителя в зависимости от вида смолы используются соляная и щавелевая кислоты, хлорное железо, концентрация которых подбирается в соответствии с желаемым сроком отверждения. В смеси практически всегда вводятся наполнители (опилки, резиновая крошка, песок и т.д.).

Латексы (отходы производства синтетического каучука) при смешивании с солями двух – трехвалентных металлов (чаще СаСl₂) коагулируют с образованием эластичной каучуковой массы. В смеси вводятся наполнители – опилки, резиновая крошка и др. в количестве до 120 кг на м³. Коагуляция латекса может производиться на поверхности, а затем смесь закачивается в скважину, либо в скважину закачивается порциями сначала 3 % раствор хлорида кальция, а затем латекса. Количество порций латекса не менее трех. Между порциями латекса и хлорида кальция закачивается буферная жидкость – вода в количестве до 500 л. Один из недостатков латексов – большое (более 50 %) содержание воды, поэтому хранение их в зимних условиях затруднено.

Битум в качестве тампонажной смеси, несмотря на существенные преимущества (не размывается водой, минимум времени на отверждение, малая растекаемость, нет ограничений по условиям и сроку хранения), используются редко, и только при катастрофическим поглощениях. Это связано с трудностью доставки его в скважину в разогретом виде. При таком виде тампонирования битум разогревается до температуры 200-250°С, заливается в контейнер и опускается в скважину на кабеле. Выдавливание битума из контейнера производится взрывом. Для предотвращения в последующем налипания битума на бурильные трубы вводится наполнители – песок, глина, цемент в количестве до 50 %.

При добавлении в качественный глинистый раствор, приготовленный на основе бентонита, хромпика (бихромата натрия Na₂Cr₂O₇ и ССБ, получаемая смесь переходит в резиноподобную массу. Хромпик используется в виде 30 % водного раствора, ССБ должна иметь плотность не менее 1,2 г/см³, а глинистый раствор – 1,3 г/см³. Соотношение компонентов принимается 1:1:2. Сроки схватывания зависят от доли хромпика в смеси и температуры, и колеблется в пределах от нескольких минут до нескольких часов. В место ССБ может быть использован лигносульфонат кальция. Этот метод может быть применен при температуре в скважине не более 90°.

Аналогичные физико‑химические процессы происходят при добавлении в глинистый раствор гипана или ПАА. При этом в растворе обязательно наличие хлорида кальция. Концентрация компонентов подбирается предварительно в зависимости от свойств глинистого раствора. Образующимся при этом пастообразные смеси имеют низкую растекаемость и достаточно высокую термостойкость.