Комплексные временные термоакустические исследования в период ОЗЦ зацементированных макетов скважин

В более сорока макетах скважин, которые цементирова­лись при разной температуре различными тампонажны-ми материалами, регистрировались в период ОЗЦ значения температуры и относительной амплитуды распространяю­щейся по колонне акустической волны А^ _отн. Одновременно с регистрацией температурй и А^ _отн с помощью прибора Вика и весом Михаэлиса определялись сроки схватывания, а затем прочность на изгиб а_изг образцов исследуемого це­мента, которые находились в поддерживающем заданную температуру макета скважины термостате (см. рис. 69, а) [41].

Исследования проводили по следующему плану:

1) включали систему обогрева макета скважины;

2) после стабилизации заданной температуры в системе
обогрева затворяли тампонажный материал и заливали полу­
ченный раствор в пространство между трубой и кожухом
макета;

3) заполняли формочки этим тампонажным раствором для
получения его проб и образцов цементного камня (балочки и
пробы для исследований с помощью прибора Вика и весов
Михаэлиса), помещаемых в подключенный к макету термо­
стат;

4) включали аппаратуру АКЦ, индикатор температуры
(электротермометр) и непрерывно регистрировали темпера­
туру и А_к;

5) периодически проводили измерения на пробах цемента
из термостата с помощью прибора Вика;

6) при получении показаний прибора Вика, соответствую­
щих концу схватывания тампонажного раствора, начинали
испытания прочности на изгиб образцов-балочек из этого
тампонажного материала;

7) по прекращении изменений значений А_к или достиже­
нии тампонажным камнем прочности на изгиб, приблизи­
тельно равной 1 МПа, исследования прекращали.

При проведении таких исследований макеты скважин це­ментировали портландцементом (для сравнения) и каждым изучаемым специальным тампонажным материалом при раз­личных значениях В/Ц и температуры, в том числе при из­менении последней в период ОЗЦ.

224

4.1.1. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МАКЕТОВ СКВАЖИН, ЦЕМЕНТИРУЕМЫХ ПРИ НЕИЗМЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

На иллюстрирующем (рис. 91) основные результаты про­веденных исследований в период ОЗЦ макете скважин, це­ментируемых при неизменной температуре, представлены кривые изменения значений А,. _от? по времени i после залив­ки тампонажных растворов — А,. _отн = f (i) [44]. Количест­венные характеристики этих кривых сопоставлены с данны­ми прибора Вика и весов Михаэлиса в табл. 16.

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

О

  10 Т_к512 14 Т, ч

Рис. 91. Результаты временных термоакустических исследований макетов скважин в период ОЗЦ

225

Из представленного материала (см. рис. 91 и табл. 16) сле­дует.

При постоянной температуре цементирования макетов скважин ее значение не влияет на характер изменения во времени упругопрочностных свойств (в значениях А,. _отн = = f(i)) как портландцемент, так и облегченной цементной массы в затрубном пространстве, а лишь удлиняет (низ­кая температура) или сокращает (высокая) время этого про­цесса.

Для цементов всех типов кривые \ _отн = f (i) имеют три характерных участка, которые, согласно данным прибора Вика, соответствуют интервалам времени: АА — от конца заливки до начала схватывания тампонажного раствора, А£ — от начала до конца его схватывания (с наиболее интен­сивным уменьшением А,, во времени, связанным с резким увеличением прочности образующегося цементного камня), £Ё — после конца схватывания (см. рис. 91).

Началу схватывания тампонажных растворов, как порт-ландцементного, так и облегченных (гельцемента и ОЦГ), соответствуют значения А,. _отн в пределах 0,8 — 0,85. Концу схватывания портландцементного раствора соответствуют значения \ _отн 0,2 — 0,25 (при прочности на изгиб образ­цов тампонажного камня около 0,1 МПа), гельцементного раствора 5:1 — 0,35 — 0,40 и раствора из ОЦГ — 0,40 — 0,45.

При одинаковых температурах цементирования период схватывания раствора из ОЦГ более длителен, чем у гельце­ментного, у которого он больше, чем у портландцементного, что обусловлено замедлением процесса формирования там­понажного камня из облегченных цементов.

226

Практически линейная зависимость А_{к отн} = f (1) (особенно при цементировании макетов скважин портландцементом) на участках А£ кривых (см. рис. 91) позволяет по двум значе­ниям Дц _отн и Дд _отн, зарегистрированным в течение схва­тывания тампонажного раствора, определять как графически, так и аналитически, сроки начала и конца его схватыва­ния [23].

Для портландцемента время конца схватывания \ _K можно определить по формуле

где 1 и 1₂ ~~ время соответственно первого и второго замеров АКЦ после цементирования.

В процессе аналогичных исследований макетов скважин, зацементированных тампонажными растворами из гельце-мента с соотношением цемент —глина 3:1, установлено, что количественные характеристики кривых А^ = f(i) для утяже­ленного цемента для "горячих" скважин (УЦГ) близки к ха­рактеристикам кривых для портландцемента, а количествен­ные характеристики кривых А_к = f(i), для гельцемента 3:1, близки к характеристикам кривых для ОЦГ.