Принцип регулирования и способы измерения удельноговеса тампонажных растворов

Введение
Целью данной работы является изучение принципов регулирования и способов измерения удельного веса тампонажных растворов.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Рассмотреть основные представления о тампонажных растворах и их параметрах;
Привести способы измерения удельного веса тампонажных растворов;
Дать характеристику принципам регулирования удельного веса тампонажного раствора;
Сделать выводы о проделанной работе.
Актуальность работы основана на активном бурении новых скважин в сложных геологических условиях. Часто возникают проблемы при строительстве таких скважин (подрезание цемента за колонной, абсорбция цемента в горизонтах с высокой проницаемостью из-за высокой плотности цементного раствора, плохая адгезия цементного камня и т.д.), связанные с использованием неправильно выбранных составов тампонажных растворов, которые не удовлетворяют современным потребностям. и геологических требований.
1 Тампонажные растворы и их параметры
Тампонажный раствор – продукт, который состоит из свяжущего вещества, минеральных добавок (кварцевого песка, глины, шлака и др.) и химических веществ, которые вводятся для регулирования свойств раствора на их основе или свойств упрочняющего продукта. В качестве свяжущих в практике крепления скважин используются тампонажный портландцемент, цементы на основе доменных шлаков, известково-кремнеземистые и специальные вяжущие (гипсовые, белитовые и др.), органические вещества на полимерной основе.
Тампонажные растворы предназначены для:
герметизации пространства между стенкой скважины и обсадной колонной;
защиты обсадной колонны от действия агрессивных пластовых сред;
удержания на весу обсадной колонны на стенках скважины и др.
Чтобы успешно выполнять эти функции, цементные растворы должны обладать рядом специфических свойств, основными из которых являются:
Удельный вес (плотность);
Прокачиваемость;
Быстрый переход из раствора в искусственный камень;
Прочность и непроницаемость полученного камня;
Коррозионная стойкость полученного камня и т.д.
Большая часть этих свойств определяется составом тампонажного раствора – водоцементным отношением; плотностью, размером частиц и удельной поверхностью цемента и модифицирующей добавки; концентрацией и типом используемых реагентов.
Исходя из основных функций к тампонажному раствору и формирующемуся из него тампонажному камню предъявляются следующие требования.
Тампонажные растворы должны легко перекачиваться. Перекачиваемость цементного раствора должна поддерживаться в течение времени, достаточного для цементирования. После того, как цементный раствор был надет на оболочку, он должен быстро загустеть и схватиться [1].
Плотность (удельный вес) тампонажного раствора должна быть выше, чем плотность бурового раствора, однако давление на стенки скважины во время цементирования не должно превышать гидравлического давления в зазоре.
Тампонажные растворы быть устойчивы к отложению осадка, что способствует образованию цементного камня одинаковой плотности в течение всего процесса цементирования, снижает вероятность появления каналов в камне и при контакте со стенкой скважины.
Тампонажный (цементный) камень должен быть практически непроницаемым. Свойства цементного камня не должны ухудшаться с течением времени под воздействием высоких (низких) температур и давлений, а также при воздействии пластовых флюидов, агрессивных по отношению к затвердевающим продуктам

. Когда тампонажный раствор переходит в камнеобразное состояние, его усадка не должна происходить.
Тампонажный камень и раствор не должны вступать в физико-химическое взаимодействие с камнями и оболочками, что подразумевает разрушение и уменьшение прочности последних.
Удельный вес – это вес 1 см3 промывочной жидкости - обозначается Y и выражается в г/см3.
Удельный вес характеризует способность промывочной жидкости осуществлять в скважине гидродинамические и гидростатические функции:
Поддерживать во взвешенном состоянии и выносить из скважины частицы породы наибольшего размера;
Создавать гидростатическое давление на стенки скважины, рассчитанное, исходя из необходимости предотвращения поступления в ствол скважины нефти, газа или воды из пласта и сохранения целостности стенок скважины;
Обеспечивать снижение веса колонны бурильных и обсадных труб, в связи с чем уменьшается нагрузка на талевую систему буровой.
2 Способы измерения удельного веса тампонажного раствора
В промысловой практике для определения удельного веса тампонажного раствора используются ареометры АГ-1, АГ-2, АГ–3ПП и рычажные весы плотномер ВРП-1.
2.1 Определение удельного веса с помощью ареометров
Ареометр АГ (рис.1) состоит из стакана 1, поплавка с стержнем со шкалой 2 и груза 3. На стержне имеется две шкалы основная и поправочная, по которой определяют поправку в случае применения минерализованной воды. Прибор поставляют в комплекте с ведерком для воды.
Рис. 1. Ареометр АГ-1
Для измерения плотности с помощью ареометра АГ-1 необходимо иметь вертикальный сосуд, глубина которого должна быть достаточной для погружения всего прибора.
Сосуд входит в комплект прибора. Подготовка прибора заключается в проверке его градуировки по воде. Для этого в стакан прибора заливают чистую пресную воду и присоединяют шкалу-поплавок.
При этом необходимо следить за выдавливанием избьггка жидкости из стакана. Если жидкость не выдавливается, то это означает, что стакан не заполнен. После этого прибор опускают в сосуд, заполненный той же водой. Правильно отградуированный прибор должен показывать при этом плотность, равную 1,0 ± 0,005 г/см3. После этого воду из стакана выливают и стакан изнутри насухо вытирают.
Для определения удельного веса необходимо приготовить 400 см тампонажного раствора. Стакан прибора заполняют раствором и присоединяют шкалу-поплавок. Выдавленный поплавком избыток раствора смывают с прибора, после чего его опускают в сосуд с чистой водой По шкале ареометра читают результат определения удельного веса раствора.
При определении удельного веса с помощью ареометра важно, чтобы плотность воды, в которую погружается прибор, отличалась от единицы не более чем 0,005 г/см3. Проверка плотности воды проводится с помощью денсиметров[2].
При проведении измерений необходимо учитывать вовлечение воздуха в раствор в процессе его приготовления. Вовлечение воздуха достигает заметной величины при введении в раствор в качестве замедлителей или пластификаторов некоторых поверхностно-активных веществ, вызывающих ценообразование.
Прибор АГ-2 отличается от АГ-1 несколько иными пределами измерения: одна шкала от 0,9 до 1,7 г/см3, другая - от 1,6 до 2,4 г/см3.
2.2 Определение удельного веса с помощью рычажных весов
Удельный вес тампонажного раствора также измеряется при помощи рычажных весов