Zawiesina cementowa: właściwości, zasady przygotowania, skład, zgodność z wymaganiami GOST, przeznaczenie i zastosowanie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Podczas procesu wiercenia stosuje się specjalne rozwiązania do wypłukiwania zwiercin i produktów powstałych w wyniku rozwoju lokalnej skały. Operacja ta jest niezbędna do zwiększenia efektywności mechanicznego uderzenia wiertnicy i oczyszczenia dna. Wymywanie odbywa się za pomocą zaczynów cementowych, które są przygotowywane przy użyciu specjalnych technologii.

Przeznaczenie płynów wiertniczych

Obieg wody w studni przyczynia się do oczyszczenia otworu, co wspomaga procesy wiercenia i wykańczania. Zakładając, że stosowany jest związek aktywny o dodatkowych właściwościach użytkowych, można spodziewać się szeregu innych efektów, wśród których są następujące:

• Tworzenie placka filtracyjnego na ściankach otwartego otworu. W efekcie wzmacniane są niestabilne złoża, skały ilaste oraz luźne warstwy.
• Ciśnienie porowe jest przeciwdziałane.
• Elektrownia wiertnicza i bit są przesyłanedodatkowa moc hydrauliczna.
• Zawiesiny wiertnicze i cementowe transportują rozwiniętą skałę i po zakończeniu cyrkulacji utrzymują tę masę w zawiesinie.
• Zapobiegamy ryzyku komplikacji, zakleszczeniu dyferencjału, pokazom ropy i gazu oraz utracie odwiertu.
• Zapobieganie powstawaniu jaskiń i piargów.
• Zapewnia efekt smarowania sprzętu wiertniczego.
• Zapewnia chłodzenie i smarowanie narzędzi.

Podstawa składu mieszanki cementowej

Do tworzenia płuczek wiertniczych stosuje się plastyczne i drobno zdyspergowane gliny z minimalnymi wtrąceniami piasku, które razem z wodą mogą tworzyć lepką zawiesinę o długim okresie sedymentacji. Przy opracowywaniu szybów gazowych i naftowych eksperci zalecają stosowanie alkalicznych rodzajów glinek montmorylonitowych, a także proszków glinianych. Ponadto w skład zaczynu cementowego wchodzi woda techniczna, hydrożele i składniki soli. Nowoczesne mieszanki zawierają emulsję inwertowaną, bazy wapienno-bitumiczne oraz składniki polimerowe. Stosunek składników do konkretnego zestawu zależy od efektu, który ma być osiągnięty oraz warunków stosowania roztworu. W każdym razie niepożądane składniki obejmują zanieczyszczenia, takie jak gips i rozpuszczalne minerały, które zmniejszają stabilność lepkich surowców ilastych.

Zasady tworzenia rozwiązania

Mieszanki do krojenia są przygotowywane przy użyciumieszalniki cementu zgodnie z uregulowanymi reżimami. W zależności od postawionych zadań i użytych surowców, do schematu gotowania można wprowadzić różne rozwiązania technologiczne. Na przykład, jeśli używany jest stary cement, konieczne jest zapewnienie jego aktywacji. Sucha mieszanka podawana jest do zbiornika przy stabilnej pracy pompy wodociągowej. Połączenie składników płynnych i suchych powinno odbywać się w warunkach utrzymywania ciśnienia na poziomie 12-15 MPa. Jest to optymalne środowisko do przygotowania zaczynów cementowych pod względem mieszania i wiązania struktury. Następnie należy poczekać na okres stabilizacji mieszanki, dla którego w mieszarce cementowej przewidziany jest specjalny tryb.

Właściwości mieszanek cementowych

Właściwości techniczne i eksploatacyjne mieszanek wiertniczych są determinowane przez wybraną recepturę iw praktyce determinują jakość interakcji z materiałami formacji wiertniczych. Uwzględniane są następujące właściwości zawiesiny cementowej:

• Uzysk wody. W warunkach spadków ciśnienia zachodzi proces oddzielania się wody od aktywnej fazy roztworu. W zależności od parametrów odwiertu tempo utraty płynu może być różne, dobierane jest indywidualnie. Na przykład, jeśli planowane jest wzmocnienie konstrukcji, wówczas utrata wody w roztworze powinna być bliska zeru.
• Odporność na sedymentację. Proces oddzielania wody od zaprawy, w którym masa cementowa przesuwa się w dół, a ciecz w górę.
• Zagęszczanie. Decyduje o tym wiele czynników, w tym stopień rozdrobnienia składników roztworu oraz obecnośćmateriały wytrzymałościowe. Zwiększenie udziału wody wpływa na pobudzenie tej właściwości, a efekt cieplny osób trzecich wpływa na zmniejszenie.
• Uchwyt. Z reguły technolodzy dążą do maksymalnej poprawy tej jakości w określonych warunkach. Aby to zrobić, zwiększ temperaturę ciśnieniem, a także izolację tułowia w warunkach dużej wilgotności.

Modyfikacja właściwości płuczki wiertniczej

Korekta niektórych właściwości nie zawsze jest możliwa przy użyciu konwencjonalnych środków i materiałów, dlatego bardziej celowe jest stosowanie specjalnych dodatków i dodatków, które skutecznie i punktowo zmieniają pożądane właściwości. Wśród nich wyróżnia się następujące modyfikatory:

• Węglan sodu. Służy do skrócenia czasu wiązania. Za pomocą tego akceleratora uzyskuje się szybkowiążące roztwory, odpowiednie do stosowania w temperaturach do 55-65 ° С.
• Bentonit. Zwiększa wskaźnik początkowej ruchliwości roztworu płuczącego, optymalizując środki jego wstrzyknięcia. Ten modyfikator jest zalecany do zaczynów cementowych o gęstości od 1,5 do 2,2 g/cm3.
• Zawiesiny cementowo-gipsowe. Popraw zdolność roztworu do utraty wody. Baza staje się bardziej odporna na rozpuszczanie w wodzie. W przypadku kompozycji spłukujących stosowanie zawiesin nie ma sensu, jednak w celu wzmocnienia tułowia jest całkiem akceptowalne.
• Dodatki do żywicy cementowej. Rodzaj plastyfikatora z żywicami epoksydowymi, które są używane do płukaniastudnie z powikłaniami wodonośnymi.

Rodzaje płuczek wiertniczych

W praktyce zwykle rozróżnia się następujące rodzaje mieszanek cementowych:

• Wiercenie węgla brunatnego. Roztwór alkaliczny modyfikowany węglem brunatnym.
• Zaprawa wapienno-bitumiczna. Podstawą są produkty naftowe - połączenie medium dyspersyjnego z oleju lub oleju napędowego, a także bitumu i tlenku wapnia jako fazy rozproszonej.
• Lekka mieszanka do prania. Reprezentuje roztwór do fugowania o zmniejszonej masie z minimalnymi wskaźnikami gęstości. Wykorzystywany w rozwoju studni o niskim ciśnieniu złożowym.
• Roztwór polimerowy. Kompozycja oparta jest na wodzie zawierającej wysokocząsteczkowe polimery liniowe. Powszechnie stosowany w procesach wiercenia w twardych skałach.

Sprawdź zgodność z GOST

Zgodnie z GOST 26798.1-96 parametry płuczek wiertniczych są określane bez uwzględnienia ewentualnych uderzeń, które mogą wystąpić podczas eksploatacji materiału w warunkach rzeczywistych przy połączeniu ciągów osłonowych. Pod kątem zgodności z normami sprawdzany jest czas zagęszczania mieszanki, gęstość i lepkość. Jednocześnie dla różnych składów mogą się różnić zarówno wskaźniki techniczne, jak i lista kryteriów oceny. Tak więc do określenia właściwości rozszerzalności i wytrzymałości w przypadku zaczynu cementowego stosuje się GOST 1581-96, wymagający przeprowadzenia badań w temperaturze otoczenia około +30 ° C. W procesie krzepnięciamieszanki kamieni cementowych w ograniczonej objętości wskaźniki wytrzymałości mogą być wyższe niż w przypadku stosowania masy o podobnym składzie podczas napełniania studni. Odwrotnie, zmniejsza się przepuszczalność roztworu.

Technologia aplikacji mieszanek cementowych

Do korzystania z płuczek wiertniczych stosuje się specjalny sprzęt zapewniający techniczną możliwość operacji cyrkulacyjnych. W procesie aplikacji zaczyny cementowe wykonują następujący cykl technologiczny:

• Kompozycja jest mieszana i przechowywana w specjalnym pojemniku.
• Sprzęt pompujący zaczyna pompować płyn ze zbiornika do studni przez przewód wiertniczy.
• Mieszanka jest przesyłana rurami na dno odwiertu, gdzie wiertło wiertnicze rozwija kolejną warstwę skały.
• Błoto powraca na powierzchnię, unosząc cząstki skały oddzielone dłutem.
• Masa unosi się wzdłuż pierścienia, przechodząc między rurą wiertniczą a ścianami studni.
• Na powierzchni wykonywana jest operacja filtrowania i oczyszczania roztworu z osadu. W tym celu użyj wibrującego sita.

Wniosek

Mieszanki cementowe są niezbędnym materiałem eksploatacyjnym przy opracowywaniu i budowie studni. Jednak ich niewłaściwe użycie, wraz z pozytywnymi skutkami, może prowadzić również do negatywnych konsekwencji. W szczególności błędy w produkcji zawiesiny cementowej w przyszłości mogą skutkować opadami skał, a nawetuszkodzenie sprzętu wiertniczego. Dlatego wstępnie opracowywany jest projekt płukania, którego skład jest dokładnie obliczany. Ogólnie rzecz biorąc, konieczne jest określenie, jaka będzie objętość suchych składników, wody, całkowita ilość mieszanki, charakterystyka jednostek cementujących itp.