Влияние химических реагентов на долговечность крепления скважин, страница 6

4.  ВЛИЯНИЕ РЕАГЕНТОВ-ЗАМЕДЛИТЕЛЕЙ СХВАТЫВАНИЯ НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ.

4.1  Исследования влияния реагентов-замедлителей на коррозионную стойкость тампонажного камня спеццементов

В большинстве случаев тампонажные материала при работе в агрессивных средах разрушаются за счет выщелачивания и растворения при гидролизе твердой фазы. Поскольку растворение является самой медленной стадией всего процесса, то скорость его определяет долговечность крепи скважин.

Установлено, что скорость растворения экспоненциально зависит от температуры и с ее ростом скорость разрушения камня возрастает.

В настоящее время спеццементы для крепления высокотемпературных скважин применяют обязательно с добавками реагентов-замедлителей схватывания, которые выбирают только с учетом температуры на забое, что обуславливает возможность протекания реакцией гидротермального синтеза.

Все пластовые флюиды встречающиеся в высокотемпературных скважинах, делятся на 3 группы: пресная и низкоминерализованная вода; раствор хлористого натрия; высокоминерализованная вода, содержащая хлористый магний и сернокислый натрий.

Чаще всего для крепления высокотемпературных скважин используются термостойкие тампонажные материалы на базе шлаков с различными добавками. Это серийно выпускаемые цементы марок ШПЦС-200, ШПЦС-120, УШЦ-200, УШЦ-120, ОШЦ. Их коррозионная стойкость исследовалась при t=120 ⁰С и давлении Р=30 Мпа.

4.2  Влияние реагентов-замедлителей схватывания на коррозионную стойкость камня из термосолестойкого цемента

Лабораторией цементирования скважин ВНИИКРнефти для крепления скважин при забойной температуре 100..250 ⁰С и изоляции пластов с высокоминерализованнымиводами разработан термосолестойкий цемент (ТСЦ) на базе шлака, песка и барита. Сроки схватывания и время загустевания раствора из ТСЦ при высоких температурах наиболее эффективно регулируются такими замедлителями как ВКК (2%), гипан+хромпик (1,5+0,5; 0,2+0,1%) и СДБ + хромпик (по 0,6%).

Влияние этих реагентов на коррозионную стойкость образца термосолестойкого цемента, твердевшего в высокоминерализованной воде при температуре 120 и 150 ⁰С и давлении соответственно 30 и 50 МПа, исследовалось в течение 12 мес. При этом выявлено, что у образцов с комплексной добавкой хромпик + гипан прочность при сжатии после твердения в течение 200 сут в насыщенном растворе NaCl повышается. К сроку твердения 360 сут исследуемый цементный камень обладает примерно в 2 раза большей прочностью, чем камень того же состава без добавок.

Раствор из термосолестойкого цемента с добавками гипан +хромпик или ВВК, твердевший в минерализованной воде при t=120 ⁰С и Р=30 МПа, не затвердевает через 2 сут. Для данной агрессивной среды реагенты-замедлители схватывания не могут быть применены.

Добавка 0,2% гипана + 0,1% хромпика к тампонажному вяжущему при твердении в минерализованной воде настолько замедляет структурообразования, что через 2 сут цементный камень не образуется.

У камня из ТСЦ без замедлителей, твердевшего в минерализованной воде (рис.4.2.1.), на протяжении всего периода твердения снижается прочность при изгибе и непрерывно увеличивается прочность при сжатии.

С добавками СДБ + хромпик наблюдается рост прочности как при изгибе, так и при сжатии. Однако на протяжении всего срока твердения прочность при сжатии цементного камня с этими добавками ниже, чем без добавок.

Раствор из ТСЦ с добавками реагентов-замедлителей схватывания при твердении в пресной воде, насыщенном растворе хлористого натрия и минерализованной воде образует цементный камень с более низкими газопроницаемостью и пористостью, чем без добавок.

Исследовано также влияние добавок гипан + хромпик (1,5 + 0,5%) и ВКК (2%) на коррозионную стойкость камня из термосолестойкого цемента, формировавшегося в высокоминерализованной  воде при t = 250 ⁰С и Р=50 МПа. Образцы с добавкой гипан + хромпик, извлеченные из автоклавов после твердения в течение 360 сут, признаков коррозии не имели.

Образцы с добавками ВКК в отличие от первых подверглись значительной коррозии, имели слоистое строение, причем наружный слой отделялись самопроизвольно.