Более глубокая очистка от шлама сопряжена  с применением очень сложных аппаратов — высокопроизводительных Центрифуг и поэтому обычно экономически невыгодна. Дальнейшее уменьшение содержания твердой фазы в буровом растворе осуществляется разбавлением либо механической обработкой небольшой части циркулирующего бурового раствора, в результате которой из него удаляется избыток тонкодисперсных (размером 10 мкм и менее) частиц

     Как видим, механическими средствами можно  достичь очень глубокой очистки  неутяжеленного бурового раствора Для  утяжеленного раствора степень очистки  ограничивается необходимостью сохранения в растворе утяжелителя. Поэтому механическими аппаратами из утяжеленного раствора практически могут быть извлечены частицы шлама размером лишь до 74 мкм (см. рис. 3). Частицы шлама размером от 5— 10 до 75 —90 мкм невозможно отделить от частиц барита, а так как потери барита недопустимы вследствие его высокой стоимости, дальнейшее улучшение степени очистки утяжеленного раствора обычно осуществляют переводом частиц шлама в более грубодисперсное состояние (например, путем применения флокулянтов селективного действия). При этом большое внимание уделяют регулированию содержания и состава твердой фазы с помощью центрифуги или гидроциклонных глиноотделителей. 
 

     4.Свойства  тампонажных растворов  и их измерение

     После бурения и обустройства дальнейшая эксплуатация скважин должна производиться в соответствии с инструкциями и рекомендациями, указанными в паспорте на скважину, что позволяет обеспечить ее бесперебойную и качественную работу. В некоторых ситуациях, когда эксплуатация водозаборных скважин становится невозможной в силу разного рода причин: технических, экономических, санитарных или других – производится ликвидация скважины. Ликвидацию называют также тампонаж скважины (цементаж) – это комплекс мер для защиты и сохранения недр.

     Цементирование  скважин подразумевает:

• закачивание цементного раствора для временной консервации водозаборных скважин или полной ликвидации;
• упрочнение ствола скважины и отсечение нежелательных водоносных пластов, препятствие смешению вод при дальнейшем бурении скважины под воду.

     Тампонажный цемент – продукт, состоящий из одного или нескольких вяжущих (портландцемента, шлака, извести, органических материалов и т.д.), минеральных (кварцевого песка, асбеста, глины, шлака или др.) или органических (хлопковых очесов, отходов целлюлозного производства и пр.) добавок, позволяющих после затворения водой или иной жидкостью получить раствор, а затем камень обусловленного качества.

     Тампонажные материалы – материалы, которые при затворении водой образуют суспензии, способные затем превратиться в твердый непроницаемый камень.

     В зависимости от вида вяжущего материала  тампонажные материалы делятся на:

     1) тампонажный цемент на основе  портландцемента;

     2) тампонажный цемент на основе  доменных шлаков;

     3) тампонажный цемент на основе  известково-песчаных смесей;

     4) прочие тампонажные цементы (белиловые и др.).

     При цементировании скважин  применяют только два первых вида - тампонажные цементы на основе портландцемента и доменных шлаков.

     К цементным растворам  предъявляют следующие  основные требования:

• подвижность раствора должна быть такой, чтобы его можно было закачивать в скважину насосами, и она должна сохраняться от момента приготовления раствора (затворения) до окончания процесса продавливания;
• структурообразование раствора, т. е. загустевание и схватывание после продавливания его за обсадную колонну, должно проходить быстро;
• цементный раствор на стадиях загустевания и схватывания и сформировавшийся камень должны быть непроницаемы для воды, нефти и газа;
• цементный камень, образующийся из цементного раствора, должен быть коррозионно- и температуроустойчивым, а его контакты с колонной и стенками скважины не должны нарушаться под действием нагрузок и перепадов давления, возникающих в обсадной колонне при различных технологических операциях.

     В зависимости от добавок тампонажные  цементы и их растворы подразделяют на:

• песчаные,
• волокнистые,
• гельцементные,
• пуццолановые,
• сульфатостойкие,
• расширяющиеся,
• облегченные с низким показателем фильтрации,
• водоэмульсионные,
• нефте-цементные и др.

     В настоящее время номенклатура тампонажных  цементов на основе портландцемента и шлака содержит:

     1) тампонажные портландцементы для  "холодных" и "горячих"  скважин ("холодный" цемент - для  скважин с температурой до 500С, "горячий" - для температур до 1000С, плотность раствора 1,88 г/см3);

     2) облегченные цементы для получения растворов плотностью 1,4 - 1,6 г/см3 на базе тампонажных портландцементов, а также на основе шлакопесчаной смеси (до температур 90 - 1400С), в качестве облегчающих добавок используют глино-порошки или молотые пемзу, трепел, опоку и др.;

     3) утяжеленные цементы для получения растворов плотностью не менее 2,15 г/см3 на базе тампонажных портландцементов для температур, соответствующих "холодным" и "горячим" цементам, а также шлакопесчаной смеси для температур 90 - 1400С (в качестве утяжеляющих добавок используют магнетит, барит и др.);

     4) термостойкие шлакопесчаные цементы  для скважин с температурой 90 - 140 и 140 - 1800С;

     5) низкогигроскопические тампонажные  цементы, предназначенные для  длительного хранения.

     Регулируют  свойства цементных растворов изменением водоцементного отношения (В:Ц), а также  добавлением различных химических реагентов, ускоряющих или замедляющих  сроки схватывания и твердения, снижающих вязкость и показатель фильтрации.

     В практике бурения в большинстве случаев применяют цементный раствор с В:Ц=0,4 - 0,5. Нижний предел В:Ц ограничивается текучестью цементного раствора, верхний предел - снижением прочности цементного камня и удлинением срока схватывания.

     К ускорителям относятся

• хлористые кальций,
• калий и натрий;
• жидкое стекло (силикаты натрия и калия);
• кальцинированная сода;
• хлористый алюминий.

     Эти реагенты обеспечивают схватывание  цементного раствора при отрицательных  температурах и ускоряют схватывание  при низких температурах (до 40 °С).

     Замедляют схватывание цементного раствора также химические реагенты, такие как:

• гидролизованный полиакрилонитрил,
• карбоксиметилцеллюлоза,
• полиакриламид,
• сульфит-спиртовая барда,
• конденсированная сульфит-спиртовая барда,
• нитролигнин.

     Перечисленные реагенты оказывают комбинированное действие. Все они понижают фильтрацию и одновременно могут увеличивать или уменьшать подвижность цементного раствора.

     Для приготовления цементного раствора химические реагенты растворяют предварительно в жидкости затворения (вода). Утяжеляющие, облегчающие и повышающие темпера-туростойкость добавки смешивают с вяжущим веществом в процессе производства (специальные цементы) или перед применением в условиях бурового предприятия (сухие цементные смеси).

     Успех цементировочных  работ определяется техникой и технологией проведения процессов цементирования, качеством подготовительных работ, тампонажного материала и полнотой замещения бурового раствора тампонажным.

     Для выбора рецептуры тампонажного раствора при цементировании скважин не всегда можно по установленному геотермическому градиенту точно вычислить температуру забоя скважины.

     При цементировании скважин необходимо знать статическую и динамическую температуры.

     Статическая температура — это температура пород нетронутого массива. В скважинах температура забоя принимается близкой к статической, если буровой раствор в ней не циркулирует в течение 2 — 4 сут.

     Под динамической температурой понимается установившаяся температура в скважине на некоторой глубине в процессе циркуляции в ней бурового раствора. Практически считается, что постоянная динамическая температура устанавливается в скважине после одного-двух циклов циркуляции бурового раствора. Динамическая температура на забое всегда ниже статической. Разность температур зависит от ряда геолого-технических и технологических условий и составляет для скважин глубиной до 6000 м десятки градусов. Однако в каждом конкретном случае ее следует проверять.

     Для первичного цементирования скважин рецептуру тампонажного раствора подбирают с учетом динамической температуры, для проведения повторных цементирований — исходя из статической температуры.

     Требования  к тампонажным  материалам для цементирования нефтяных и газовых  скважин в основном определяются геолого-техническими условиями в скважинах. Проблема выбора материалов сложна. Тампонажный раствор должен оставаться подвижным во время транспортирования в заколонное пространство и сразу же после прекращения процесса затвердеть в безусадочный камень с определенными физико-механическими свойствами. Указанные процессы происходят в стволе скважины сложной конфигурации, где температуры и давления изменяются с глубиной, имеются поглощающие и высоконапорные пласты, а также пласты с наличием минерализованных вод, нефти и газа. При таких изменяющихся условиях один тип цемента или одна и та же рецептура тампонажного раствора не могут быть одинаково приемлемы. Один тип цемента не может отвечать всем требованиям, связанным с разнообразием условий даже в одной скважине.

     Для осуществления процесса цементирования с наибольшим вытеснением бурового раствора тампонажным следует выполнить ряд специальных мероприятий. Такие мероприятия могут и не обеспечить полного вытеснения бурового раствора тампонажным, однако в интервалах обязательного заполнения тампонажным раствором этого добиться можно. Необходимо обеспечить контактирование тампонажного раствора со стенкой скважины и обсадной колонной. Применение комплекса технологических мероприятий с расхаживанием обсадных колонн при использовании скребков и других приспособлений изменит условия формирования тампонажного раствора.

     Качественное  цементирование скважин следует планировать на стадии бурения, обеспечивая форму ствола, приближающуюся по конфигурации к цилиндру.

     Подвижность тампонажного раствора. Наиболее важное свойство тампонажного раствора — его подвижность, т.е. способность легко прокачиваться по трубам в течение необходимого для проведения процесса цементирования времени. Подвижность (растекаемость) раствора устанавливается при помощи конуса АзНИИ. Это свойство тампонажных материалов определяется природой вяжущего, тонкостью помола, водоцементным отношением, количеством, степенью загрязненности и удельной поверхностью наполнителя, добавок, а также условиями, в которых раствор пребывает в течение процесса цементирования, временем и способом перемешивания раствора. Требуемая подвижность раствора обусловлена техникой и технологией проведения тампонажных работ и может быть изменена в желаемую сторону.

     Метод определения подвижности позволяет быстро подбирать количество воды при соответствующем составе смеси. Полученные при этом результаты могут рассматриваться как ориентировочные. Для глубоких скважин с малыми зазорами растекаемость тампонажных растворов рекомендуется повышать до 22 см. Раствор считается соответствующим ГОСТ 1581—91, если диаметр круга расплывшегося раствора не менее 180 мм при водоцементном отношении 0,5.

     Плотность тампонажного раствора — одна из важнейших его характеристик. В процессе цементирования скважины плотность - практически пока единственный критерий для оценки качества тампонажного раствора.

     Колебания плотности тампонажного раствора при цементировании указывает на изменения его водоцементного отношения. Такие колебания считаются нарушением технологического режима процесса и могут привести к осложнениям, в частности, к повышению давления при цементировании. Особенно трудно на практике придерживаться заданной рецептуры при затворении цементных смесей, дающих облегченные тампонажные растворы. Уменьшение плотности — это увеличение водоцементного отношения, что приводит к ухудшению свойств камня.