Это структура тиксотропная (т.е. их можно разрушить)– Н_схв. И при этом прочность затвердевшего камня не будет уменьшаться.

4. 1   2   3   4

---

Какая структура образуется в составе цементного раствора при достижении времени окончания схватывания?

Время характеризует начало образования кристаллизационных структур, образованных продуктами гидратации компонентов цемента.

5. 
   Что характеризует пластическая прочность цементного раствора?
   

-параметр, который характеризует сопротивление при внедрении штампа конусообразной формы при вязкопластичном разрушении структуры тампонажного раствора. Конический штамп навинчивается вместо иглы на цилиндр прибора Вика.

6. 
   Какие необходимые технологические параметры определяются при исследовании пластической прочности тампонажного раствора?
   

Т_ст – время стабилизации (В тампонажной смеси образуется кристаллизационная структура, поэтому нельзя перемешивать и перекачивать ее после достижения времени стабилизации)

 – критическое значение статического напряжения сдвига

 – max давление, развиваемое насосом

d – внутренний диаметр бурильной трубы, по которой закачивается тампонажная смесь

L – глубина скважины на которую закачивается тампонажная смесь.

7. 
   Какое свойство характеризует консистенция тампонажного цементного раствора?
   

Консистенция – параметр, который характеризует подвижность ТС при её перемешивании,прокачивании. Характеризует изменение во времени сопротивления тампонажного раствора перемешиванию с помощью лопастной мешалки при неизвестных, но ограниченных скоростях сдвига.

8. 
   Что применяется за время прокачиваемости тампонажного раствора насосом?
   

За время прокачивоемости принимают время, когда консистенция тампонажного раствора достигает 30 единиц Вс (Бердена).

9. 
   Как соотносятся время прокачиваемости (начало загустевания) и время цементирования?
   

Время прокачиваемости (начала загустевания) должно быть на 20-25 % больше времени цементирования.

10. 
    Какой параметр принимают за единицу консистенции?
    

За единицу консистенции Бердена принята консистенция цементного теста, создающая на лопастном устройстве консистометра момент силы 20,0 гс*см. (0,196 Н*см)

Вопросы к лекции №10

1.Охарактеризовать процесс поглощения.

Поглощение - процесс, связанный с перетоком из скважины промывочной жидкости и тампонажного раствора, при котором все компоненты буровых растворов уходят в пласт.

2.Чем отличается процесс фильтрации от поглощения.

При фильтрации происходит отделение жидкой фазы из состава тампонажного раствора или промывочной жидкости, и твердая фаза остается в скважине.

3.Расчетные характеристики процесса поглощения.

4.Что характеризует параметр дебит поглошения и как он определяется.

Расчетные характеристики:

V_c -скорость снижения уровня жидкости в скважине;

t_c- время снижения уровня жидкости в скважине

V_c= (38)

Где:

Q_С - дебит поглощения:

Q_c = V_cS_ф

S_ф - площадь поверхности фильтрации

S_ф = D_сh_o(39)

Тогда:

Q_c= (40)

При условии равенства гидростатического давления и пластового:

ρ_сgh_c = ρ_ngh_n

Преобразуем:

h_{c =}

тогда : Q_c=

Окончательно получим:

Q_c= (41)

Где:
Q_c – дебит поглощения, характеризует поглощающую способность пород интервала поглощения. Определяется через оперативно измеряемые параметры и используется для выбора вида, состава тампонажного раствора, его свойств, оценки раскрытия трещин, выбора способа тампонирования и способа доставки тампонажного раствора в интервал тампонирования.

Вопросы к лекции №11

1. 
   Какие геологические факторы обусловливают поглощения бурового раствора?
   

Среди геологических факторов выделяют следующие свойства горных пород: пористость, закарстованность-наличие карстовых полостей как результат растворения карбонатных горных пород мигрирующими подземными водами, степень доломитизации-зависящая от количества замещений известняка СаСО₃ доломитом MgCO₃ который занимает в кристаллизованном виде меньшее пространство в структуре доломитизированного известняка по сравнению с исходным известняком , степень нарушенности пород, трещиноватость,наличие интервалов тектонических нарушений и раздробленных пород.

Эти факторы анализируются по данным геологического разреза и литологического разреза по скважине на стадии проектирования геолого-технического наряда (ГТН) и необходимым образом учитываются при обосновании методов устранения поглощений в процессе выполнения технологических процессов бурения скважин в соответствии с разработанной технологической картой тампонирования при работах по ликвидации поглощений.

2. 
   Какие технологические факторы способствуют возникновению поглощения в процессе бурения?
   

Обусловливают интенсивность воздействия на горную породу в процессе бурения или выполнения других работ в процессе строительства скважин. Под воздействием этих факторов происходят процессы:

1. 
   Развиваются трещины увеличиваясь в размерах, а также каналы в горных породах;
   
2. 
   Нарушается сплошность скелета горных пород;
   
3. 
   Возникает гидроразрыв горных пород с увеличением раскрытия их каналов и трещин, в случае, если возмущающие усилия превышают предел прочности горной породы.
   

3. 
   Какие факторы обусловливают поглощение 1-го рода?
   

Обусловлено геологическими факторами и естественной проницаемостью горных пород.

4. 
   Какие факторы обусловливают поглощение 2-го рода?
   

Обусловлено совместным действием технологических и геологических факторов,способствуюшим увеличению проницаемости горных пород

5. 
   Что характеризует предельная плотность бурового или тампонажного раствора?
   

Предельная плотность бурового или тампонажного раствора, превышение которой сопровождается возникноваением поглощения.

6. 
   От каких параметров зависит суммарное значение давления при прокачивании тампонажного раствора?
   

Рн – давление насоса

Рк – развиваемое давление для преодоления сопротивлений в кольцевом сечении

7. 
   Что происходить с давлением при прокачивании тампонажной смеси и увеличении ее пластической вязкости?
   

При увеличении пластической вязкости тампонажного раствора ( ↑) снижается величина параметра Рейнольдса (Re), что приводит к росту коэффициента гидравлических сопротивлений (λ_с↑) и закономерному возрастанию гидравлического давления (Рг.д.↑ )

8. 
   Что означает эффект поршневания при подъеме бурильной колонны их скважины?
   

При подъеме бурильной колонны плоскость торможения вызывает эффект «поршневания», способствующего уменьшению давления на забой. Это приводит к отрыву корки от стенок скважины и может вызвать обвалы этих стенок, приток флюидов в скважину.

9. 
   Какую зависимость характеризует индикаторная диаграмма?
   

Индикаторная диаграмма (строится на основе данных гидродинамических исследований, которые заносятся в журнал наблюдений)-по интенсивности увеличения дебита поглощения в зависимости от перепада давления на интервал поглощния можно охарактеризовать среду поглощения

10. 
    Что характеризует показатель степени в формуле Смрекера?
    

Формула Смрекера позволяет записать зависимость дебита поглощения от перепада давления с учетом коэффициента интенсивности поглощения проницаемой среды:

Q = K_c ( )^nc

Где:

K_c- коэффициент характеризующий интенсивность поглощения при перепаде давления; = 0,1 МПа

n_c - показатель степени характеризующий режим фильтрации.

11. 
    Какие три коэффициента приемистости включены в обобщённый закон фильтрации?
    

K₁K₂K₃ –Коэффициенты приемистости, характеризуют интенсивность поглощения.

Коэффициенты приемистости имеют размерность:

K₁=[

K₂=[

K₃=[

Ответы на вопросы к лекции № 12:

1. 
   Фильтрация в какие среды учитывается при определении коэффициентов приемистости по аналитическому методу?
   

Если три члена в обобщенном уравнении при коэффициентах приемистости K₁ K₂K₃ примерно равны, то интервал поглощения приурочен к трём средам; если преобладает какой – либо член в обобщенном уравнениисущественно, то интервал поглощения приурочен к данной с соответствующим значением для этой среды коэффициентом приемистости.

2. 
   Фильтрация в какие среды учитывается при определении коэффициентов приемистости по графоаналитическому методу?
   

По величине коэффициентов приемистость в правой части K₁ и K₂ определяем среду поглощения в зависимости от значения члена в правой части с этими коэффициентами: Т е по значению членов уравнения в правой части при найденных коэффициентах приемистости K₁ и K₂ определяем приуроченность к среде поглощения

3. 
   Изменение какого параметра анализируется при исследовании на поверхности интервала поглощения и оценки состоянии в нем горных пород?
   

q₁ - коэффициент удельной приемистости по максимальному значению коэффициента приемистости – Kmax

4. 
   Что означает параметр дифференциальный расход при исследовании поглощающего горизонта на поверхности?
   

Контрольуровня в приёмных ёмкостях и определение дифференциального расхода:осуществляется при измерении расхода нагнетания и истечения бурового раствора в процессе бурения ,что позволяет определить величину дифференциального расхода:



Q_н - расход при котором нагнетается промывочная жидкость

Q_ист– расход, при котором жидкость истекает из скважины

Q_н - Q_ист= q - дифференциальный расход

При анализе :

ЕслиQ_ист= 0 - полное поглощение

ЕслиQ_ист 0 - частичное поглощение

5. 
   Что означает параметр – характерный размер шлама?
   

Характерный размер шлама – это тот размер частиц шлама , которых содержится в пробе в количестве 90% от общего количества поступающего из скважины шлама. По нему можно определить диаметр канала в поглощающем горизонте.

6. 
   Для чего применяются глубинные методы исследования поглощающих горизонтов?
   

Методы связанные с нагнетанием жидкости в скважину (гидродинамические исследования). Используются для следующих целей:
-Определение границ интервалов поглощения;

- Определение мощности интервалов поглощения;

- Определение наличия перетеков между проявляющими и поглощающими горизонтами;

- Определения интенсивности поглощения.
Такие исследования проводятся для интервалов, у которых коэффициент аномальности Ка примерно равен: Ка 1,0, т.е. для пластов с аномально низким пластовым давлением.

Ка- коэффициент аномальности

Ответы на вопросы к лекции № 13:

1. 
   Какие материалы минерального происхождения помимо цементов применяются для получения тампонажных растворов?
   

Известь, Алебастр, Гипс, Жидкое стекло

2. 
   Преимущества органических материалов для получения тампонажных растворов?
   

- Низкая плотность и широкая возможность ее регулирования от утяжеления до аэрирования;

- Возможность регулирования сроков схватывания;

- Способность фильтрующейся жидкости затвердевать;

- Хорошая адгезия (сцепляемость) тампонажного камня с горными породами;

- Высокая седиментационная устойчивость;

- Отсутствие усадки при твердении;

- Отсутствие контракции (уменьшение объема);

- Полная непроницаемость камня;

- Инертность шлама к промывочной жидкости;

- Отсутствие агрессивного действия флюидов на цементный камень;

- Возможность применения материалов органического происхождения для модификаций;

- С помощью материалов органического происхождения можно улучшать подвижность тампонажных растворов, то есть снижать гидравлические сопротивления ( за счет снижения эффективной вязкости);

- Способность улучшать прокачиваемостьтампонажных растворов, способность заполнять поры и трещины;

- Улучшает эластичностьтампонажного камня в условиях динамических нагрузок;

- Усиление прочности твердеющего камня.

3. 
   Что позволяет модификация тампонажных смесей с помощью полимерных материалов?
   

Широко используется модификация тампонажных смесей при добавках полимеров:

• 
  увеличивается подвижность тампонажных смесей
  
• 
  увеличивается прокачиваемость
  
• 
  снижается проницаемость тампонажного камня
  
• 
  повышается эластичность
  

осуществляется армирование камня волокнами полимеров.

4. 
   Какие отвердители применяются для отверждения тампонажных смесей на основе синтетических смол?
   

Синтетические смолы – это смесь высокомолекулярных соединений, чаще всего:
Карбамидные смолы – продукт конденсации мочевины карбамида с формальдегидом (газ – CH₂O; CH₂O + вода – водный раствор – формалин)

Фенолформальдегидные смолы в составе которых продукты взаимодействия фенола( C₆Н₅ОН – фенол) и формальдегида + CH₂O

Алкилрезорциновые смолы –то же используют для получения тампонажных растворов.

Наиболее часто используют товарные продукты-смолы:

• 
  МФ – мочевиноформальдегидная
  
• 
  МФФ – мочевиноформальдегидная фурфурольная
  
• 
  ММФ – мелимано-мочевино формальдегидная
  
• 
  КФ – карбамидно формальдегидная
  

Смолы имеют плотность 1,17 ÷ 1,5 г/см³

Цвет – от белого до темно-коричневого

Консистенция – жидкость сиропоподобная.

Часто применяют эпоксидные смолы, т.к.:

• 
  стойкие к агрессии солей;
  
• 
  не дают усадки при твердении
  
• 
  твердеют без выделения летучих компонентов.
  

Отвердители смол эпоксидных:

• 
  карбоновые кислоты (RCOOH)
  
• 
  карбамидные смолы
  

Применяют чаще эпоксидно-диановые смолы: ЭД-5 и ЭД-6.
Применяемые отвердители смол:

• 
  кислота щавелевая
  
• 
  кислота лимонная
  
• 
  кислота соляная
  
• 
  кислота фосфорная
  

Соли:

• 
  хлорное железо
  
• 
  хлорный цинк
  
• 
  хлористый аммоний.
  
• 
  
  

Недостатки синтетических смол:

• 
  слабое сродство с глинистой коркой
  
• 
  плохо смываются с инструмента и оборудования при промывке после выполнения тампонажных работ.
  

Недостатки во многом устраняются

• 
  за счет ввода минеральных добавок: глины, цемента, песка т е ввода наполнителей.
  

• 
  
  

5. 
   Свойства битумов и тампонажных смесей на и основе?
   

Возможно применение битумов для целей проведения тампонажных работ следующих разновидностей:

1. 
   БН – нефтяные, получаемые при переработке нефти- твердые и полутвердые (твердые нефтяные – высокомолекулярные соединения, полутвердые – содержат органические соединения) и содержат в своем составе :
   

• 
  масла – низкомолекулярные соединения,плотность до 0,93 г/см³
  
• 
  смолы – плотность около

1г/см

---

³, хорошо растворимы в бензине, бензоле

асфальтены – твердые и хрупкие, растворимы в бензоле

и другие вещества.

Чем больше асфальтенов, тем выше температура размягчения битумов.

2. 
   Природные битумы – чаще всего в виде асфальтита ( в виде камня, т.к. минеральная основа таких битумов в виде горной породы), очевидно в нем масел и смол мало – больше асфальтенов – минеральных веществ; у них выше плотность, чем у нефтяных битумов.
   

Асфальтит – это

• 
  битуминозные песчаники
  
• 
  битуминозные известняки
  

или асфальтитовая порода, или битуминозные смолы ,которые извлекают из асфальтитов (породы из которых извлекают битумы)

Свойства битумов:

• 
  нерастворимы в воде
  
• 
  водонепроницаемые
  
• 
  эластичные
  
• 
  обладают вяжущей способностью
  
• 
  хороши для гидроизоляции
  

Битумы вязкие тела – текут (расплавляются) под действием перепада давления.

Чистые битумы – вязкие тела, которые текут (расплавляются) под действием перепада давления в скважине даже в твердом виде:

• 
  плохо разбуриваются
  
• 
  налипают на буровой инструмент
  

Получают из битумных сланцев.

БС – битумы сланцевые, вязкие

БЖС – битумы сланцевые жидкие ,получаемые из :

• 
  битуминозных песчаников
  
• 
  битуминозных известняков.
  

Битумы – вязкие вещества, способные течь под воздействием перепада давления,имеют плотность 1,0÷1,3 г/см³.

6. 
   Какие наполнители применяются для ввода в состав тампонажных смесей?
   

Наполнители для смесей на основе синтетических смол:

Что дают:

• 
  снижают усадки твердеющего камня
  
• 
  уменьшают количество летучих компонентов
  
• 
  уменьшают растекаемость по каналам и трещинам в породах интервала тампонирования
  
• 
  снижают расход смеси и вяжущего.
  

В качестве наполнителей могут применяться многие отходы производств,удовлетворяющие требованиям:

• 
  инертность к исходному материалу
  
• 
  определенный размер зерен
  
• 
  недефицитные материалы
  

Наиболее часто применяемые наполнители тампонажныхрастворов :

а) Волокнистые материалы:

• 
  растительного происхождения:
  

• 
  очесы хлопка
  
• 
  торф, мох
  
• 
  отходы кожи
  
• 
  отходы кордного волокна
  

• 
  минерального происхождения:
  

• 
  асбестовые волокна
  
• 
  стеклянные волокна
  

---

б) чешуйтые:

• 
  отходы слюды
  
• 
  отходы целлофана
  
• 
  рыбья чешуя
  

в) зернистые:

• 
  грубый бентонит
  
• 
  измельченная резина
  

ореховая скорлупа

7. 
   Виды модифицирующих добавок.
   

1. Инертные - не происходит получение новообразований при взаимодействии с водой и компонентами цемента (наполнители, регуляторы плотности, армирующие добавки);

2. Активные – при их вводе происходят физико-химические реакции с образованием новых соединений:
- регуляторы сроков схватывания

- регуляторы реологических свойств (пластификаторы)

- регуляторы водоотдачи

8. 
   Разновидности армирующих добавок.
   

увеличивают прочность затвердевшего цементного камня в условиях динамических циклических нагрузок.

В качестве армирующих добавок применяют следующие материалы :
Искусственного происхождения:

- нейлон;

- полипропилен;

- полиэтилен;

- волластонит (образуется при получении клинкер цемента).

Минеральные добавки:

- шлам горных пород;

- кварцевый песок;

- асбест;

Органического происхождения:

- отходы хлопкового производства;

- отходы льняного производства;

- древесные волокна.
Наполнители вводятся в тампонажный раствор с целью уменьшения проницаемости пористых, трещиноватых коллекторов, а так же для снижения интенсивности поглощений промывочных растворов и тампонажных смесей. Концентрация может достигать 30-50 кг/м³.

Выделяют две разновидности наполнителей:

1) хлопьевидные наполнители (обрезки тканей, пленок, бумаги);

2) зернистые наполнители (шлам горных пород, отходы различных производств).

9. 
   Добавки физико-химического действия.
   

а) электролиты, при добавлении не образуют новых соединений, но увеличивают химическуюактивность вяжущего вещества за счет повышения ионной силы раствора:

- не имеющие одноименный катион (NaCl → Na⁺ + Cl^-);

- имеющие одноименный катион (Ca(OH)₂ → Ca⁺⁺)

Эти добавки являются ускорителями схватывания цементных растворов за счет увеличения ионной силы раствора-жидкости затворения.
б) Поверхностно-активные вещества, которые способны абсорбироваться на границе раздела твердое – жидкость (замедлители реакции гидратации);
в) Вещества являющиеся дополнительными центрами кристаллизации (известняк CaCO

---

₃; гашеная известь Ca(OH)₂–применяют в тонкоизмельченном виде). Являются ускорителями схватываниятк создают дополнительные центры кристаллизации за счет поступающих в раствор катионов кальция из состава вводимых веществ ;

такие вещества являются ускорителями схватывания цементных равстворов.
г) Вещества, создающие пространственно-структурную сетку-они создают дополнительные центры кристаллизации –это глинистые минералы содержащие в своем составе оксиды кремния,железа,алюминия.

10. 
    Добавки химического действия.
    

а) Вещества вводимые при помоле (CaSO₄*2H₂O – гипс; Ca(OH)₂ - известь);

такие вещества выступают в роли ускорителей схватывания.
б) Вещества, вступающие в обменные реакции (Na₂CO₃ → Na⁺+CO₃^-2 NaNO₃),

такие вещества являются замедлителями схватывания цементных растворовтк обменные химические реакции с компонентами цемента в растворе замедляет реакции гидратации при синтезе цементного камня.

11. 
    Классификация активных добавок по назначению.
    

а) Ускорители схватывания: CaCl₂, NaCl, CaCl₂, FeCl₃, , гидроокись кальция, гидроокись калия, жидкое стекло ,виннокаменная кислота ВКК и др.;

Такие вещества ,как было отмечено выше,способствуют при их введении в состав тампонажныхтрастворов усилению ионной силы раствора электролитов и образованию дополнительных центров кристаллизации ,а значит ,способствуют ускорению реакций гидратации цемента и уменьшению сроков схватывания цементного раствора.

б) Замедлители схватывания - замедляют реакции гидратации. Сульфит-дрожжевая бражка СДБ ,ССБ, КССБ, ГИПАН, ГПАА, КМЦ, синтетические дубители;

Макромолекулы таких органических по природе веществ обладают хорошей адсорбирующей способностью с поверхностью центров кристаллизации ,поглощаютсяими и препятствуют своевременному взаимодействию молекул воды и частиц цементного вещества что в результате способствует замедлению реакций гидратации их и ,как следствие,замедлению сроков схватывания цементного раствора .

в) Пластификаторы - снижают реологические свойства тем самым снижая гидравлические сопротивления при прокачиваниитампонажных растворов. Вводятся с целью применения необходимого способа доставки тампонажного раствора в интервалы тампонирования при значительных глубинах

---

Смотрите также файлы

• Практическая работа 1 Приборы радиационной и химической разведки. Порядок работы с прибором впхр.docx

• Методические указания к выполнению контрольных и расчетнографических работ для студентов технических специальностей.docx

• Отчет за практическое занятие 6 Тема Проектирование классов с наследованием.docx

• Проектирование транспортной сети в одной организации.docx

• Курсовая работа Клубкова Н. Ф. 2021 г.doc