Korelacja wyników badań filtracji i wczesnej wytrzymałości mechanicznej zaczynów cementowych z dodatkiem mączki krzemionkowej

Uzyskanie szczelnego połączenia płaszcza cementowego zarówno z formacją skalną, jak i powierzchnią rur okładzinowych uzależnione jest od wielu parametrów projektowanego zaczynu cementowego. Jednym z bardziej istotnych parametrów jest filtracja zaczynu, której nadmierna wartość może powodować odfiltrowywanie wody w strefy chłonne, przez co zaczyn będzie wykazywał mniejszą przyczepność do powierzchni formacji skalnej, jak również do powierzchni rur okładzinowych. Dodatkowo nadmierna wartość filtracji może być przyczyną zakolmatowania strefy przyodwiertowej i w konsekwencji wydłużenia czasu niezbędnego do wywołania produkcji i zmniejszeniem wydajności odwiertu. Ponadto zbyt duże wartości filtratu w wyniku których wzrosną parametry reologiczne mogą być przyczyną rozszczelinowania złoża i utraty cyrkulacji, w związku z potrzebą użycia większych ciśnień tłoczenia zaczynu. Odpowiednia ilość wody zarobowej w zaczynie cementowym jest niezbędna do uzyskania wymaganego zgodnego z projektem cementowania czasu wiązania i osiągnięcia wymaganej wartości wytrzymałości na ściskanie. Parametry mechaniczne, głównie w początkowym okresie hydratacji zaczynu cementowego są niezwykle istotne z punktu widzenia przystąpienia do dalszych prac po cementowaniu oraz interpretacji uzyskanych wyników pomiarów stanu zacementowania. W przypadku uzyskania niskich wartości wczesnej wytrzymałości na ściskanie wyniki pomiarów geofizycznych mogą błędnie świadczyć o braku stwardniałego zaczynu cementowego w przestrzeni pierścieniowej. W związku z tym, że bardzo istotne jest utrzymanie wymaganych wartości filtracji płynnego zaczynu, jak również uzyskanie wymaganych optymalnych wartości wytrzymałości na ściskanie w niedługim czasie po wtłoczeniu zaczynu cementowego. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki korelacji filtracji zaczynów i wczesnej wytrzymałości mechanicznej określonej za pomocą ultradźwiękowego analizatora cementu. W celu przeprowadzenia analizy korelacyjnej wartości filtracji i parametrów mechanicznych, wykonane zostały badania dla 8 receptur zaczynów, podzielonych na 2 grupy. W pierwszej grupie zaczynów zwiększano ilość dodatku mączki krzemionkowej przy zachowaniu stałego współczynnika wodno-cementowego natomiast w drugiej grupie zaczynów zwiększono również ilość wody w zaczynie. Dla tak opracowanych świeżych zaczynów wykonane zostały badania filtracji. Następnie zaczyny te zostały poddane badaniom narastania wczesnej wytrzymałości mechanicznej w ultradźwiękowym analizatorze cementu. Określano głównie wytrzymałość na ściskanie po 12, 24 oraz 48 godzinach od zarobienia zaczynu cementowego, a także czas rozpoczęcia budowania wytrzymałości mechanicznej oraz czas, po jakim stwardniały zaczyn uzyska wartość 3 MPa oraz 4 MPa. Następnie uzyskane wyniki badań filtracji zaczynów oraz wartości wczesnej wytrzymałości na ściskanie zostały poddane analizie korelacyjnej na podstawie której określono zależność pomiędzy analizowanymi cechami.

Czasopismo: Nafta-Gaz
Dziedziny: nauki inżynieryjno-techniczne
Dyscypliny: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka