Тампонажні цементи і розчини для низьких температур

Затвердіння звичайних тампонажних розчинів за температури нижче 0 °С не відбувається, оскільки при цьому не відбувається гідратація цементних мінералів. Крім цього, цементний розчин може замерзнути ще до того, ніж він заповнить затрубний простір. Тому для таких умов потрібні незамерзаючі тампонажні компози­ції з прискореним затвердінням. Досвід буріння в зонах вічної мерзлоти показав, що якість цементування свердловин можна знач­но підвищити, якщо замішувати тампонажний цемент на водних розчинах мінеральних солей, як і під час цементування сольових відкладів.

Для температур в діапазоні від -5 до +5 °С рекомендують за­стосовувати ГГЦ.

Крім спеціальних цементів, за основу можна взяти ПЦТ для низьких і нормальних температур з підвищеним вмістом C₃S та алюмоферитів, а до води замішування додати солей (проти замер­зання рідкої фази) і прискорювачів затужавіння та затвердіння. Розроблені оптимальні склади швидкотвердіючих калієво-лужних тампонажних розчинів (КЛР). Розчин готується шляхом вве­дення до води замішування цементного тіста калієво-лужних до­бавок (К₂С0₃ і КОН) у співвідношенні 1:1 в кількості 2-20 масо­вих частин на 100 масових частин води (залежно від температури мерзлих порід). На цьому розчині можна замішувати як звичай­ний ПЦТ, так і ГГЦ. Таким чином, мінералізована незамерзаюча рідина замішування на основі води і рівних частин К₂С0₃ та КОН забезпечує нормальний процес затвердіння тампонажних розчинів за температури від +5 до -10 °С. Тампонажний камінь з такого розчину має низьку проникливість, високу міцність і довговічність.

Для теплоізоляції мерзлих порід від свердловини цементному каменю треба надати низької теплопровідності, що можна досягнути шляхом підвищення його пористості. Для цього до цементу додають наповнювачі із закритими порами (керамзит, діатоміт, вермикуліт, туф, перліт, гранули спученого полістиролу та ін.). Ефективним способом зниження теплопровідності є аерація тампонажного розчину і утворення піноцемеитних систем. Прикладом такої системи може бути «Аеротам», до якого входять такі компоненти:

o тампонажний портландцемент ПЦТ І;

o калієво-лужний реагент (протизамерзаюча добавка та інтен­сифікатор твердіння);

o рідкий емульгатор для утворювання піни (ПАР);

o твердий емульгатор (стабілізатор піни за умов гідростатич­ного тиску в свердловині);

o полімерна кольматуюча добавка, яка забезпечує водогазоне-проникність цементного каменю;

o повітря (ступінь аерації 8-15).

Як полімерну добавку використовують рідину, що полімеризується в структурі каменю і різко зменшує капілярну пористість, знижує водогазопроникність і теплопровідність каменю.

Важливими властивостями піноцементного розчину є його лег-корегульована низька густина і висока кольматуюча здатність, особ­ливо для порових колекторів. Завдяки цим властивостям можна уникнути недопідйому цементного розчину за умов АНПТ і по­глинань.

Якщо градієнти пластового тиску і тиску поглинання мають дуже низькі значення, то використання азотних установок з регульо­ваною витратою газу дозволяє здійснювати цементування сверд­ловини з диференційованим вводом газоподібного агента, тобто змінювати коефіцієнт аерації залежно від глибини розташування розчину.