Coulis de ciment: propriétés, règles de préparation, composition, conformité aux exigences GOST, objectif et application

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Pendant le processus de forage, des solutions spéciales sont utilisées pour débusquer les déblais et les produits du développement de la roche locale. Cette opération est nécessaire pour augmenter l'efficacité de l'impact mécanique de la foreuse et pour dégager le fond de puits. Le lavage est effectué à l'aide de coulis de ciment, qui sont préparés à l'aide de technologies spéciales.

Fonction des fluides de forage

La circulation de l'eau dans le puits contribue au nettoyage du trou, ce qui facilite les processus de forage et de complétion. À condition qu'un composé actif avec des propriétés de performance supplémentaires soit utilisé, un certain nombre d'autres effets peuvent être attendus, parmi lesquels les suivants:

• Formation d'un gâteau de filtration sur les parois d'un trou ouvert. En conséquence, les dépôts instables, les roches argileuses et les couches meubles sont renforcés.
• La pression interstitielle est contrecarrée.
• La centrale électrique de fond et le bit sont transmispuissance hydraulique supplémentaire.
• Les coulis de forage et de ciment transportent la roche développée et, une fois la circulation terminée, maintiennent cette masse en suspension.
• Les risques de complications, de blocage différentiel, d'expositions pétrolières et gazières et de perte du puits sont évités.
• Les éboulis et les éboulis sont évités.
• Fournit un effet lubrifiant sur l'équipement de forage.
• Fournit le refroidissement et la lubrification de l'outil.

La base pour la composition du mélange de ciment

Pour créer des fluides de forage, on utilise des argiles plastiques et finement dispersées avec un minimum d'inclusions de sable, qui, avec l'eau, peuvent former une suspension visqueuse avec une longue période de sédimentation. Lors du développement de puits de gaz et de pétrole, les experts recommandent d'utiliser des types alcalins d'argiles montmorillonites, ainsi que des poudres d'argile. De plus, la composition du coulis de ciment comprend de l'eau technique, des hydrogels et des composants salins. Les mélanges modernes comprennent l'émulsion inverse, les bases chaux-bitume et les composants polymères. Le rapport entre les ingrédients et leur ensemble spécifique dépend de l'effet à obtenir et des conditions d'utilisation de la solution. Dans tous les cas, les composants indésirables comprennent des impuretés telles que le gypse et les minéraux solubles, qui réduisent la stabilité des matières premières argileuses visqueuses.

Règles pour créer une solution

Les mélanges de coupe sont préparés à l'aideunités de mélange de ciment conformément aux régimes réglementés. En fonction des tâches définies et des matières premières utilisées, différentes solutions technologiques peuvent être introduites dans le schéma de cuisson. Par exemple, si du ciment rassis est utilisé, il est alors nécessaire de prévoir son activation. Le mélange sec est introduit dans le réservoir avec un fonctionnement stable de la pompe d'alimentation en eau. La combinaison de composants liquides et secs doit être effectuée dans des conditions de maintien de la pression au niveau de 12-15 MPa. C'est l'environnement optimal pour la préparation des coulis de ciment en termes de mélange et de prise de la structure. Ensuite, vous devez attendre la période de stabilisation du mélange, pour laquelle un mode spécial est prévu dans le malaxeur à ciment.

Propriétés des mélanges de ciment

Les propriétés techniques et opérationnelles des mélanges de forage sont déterminées par la recette sélectionnée et déterminent en pratique la qualité de l'interaction avec les matériaux des formations de puits. Les propriétés suivantes du coulis de ciment sont prises en compte:

• Rendement de l'eau. Dans des conditions de chute de pression, le processus de séparation de l'eau de la phase active de la solution se produit. Selon les paramètres du puits de forage, le taux de perte de fluide peut être différent, il est ajusté individuellement. Par exemple, s'il est prévu de renforcer la structure, la perte d'eau de la solution doit être proche de zéro.
• Résistance à la sédimentation. Le processus de séparation de l'eau du mortier, dans lequel la masse de ciment descend et le liquide monte.
• Épaississement. Il est déterminé par de nombreux facteurs, notamment le degré de broyage des composants de la solution et la présencematériaux de ténacité. Une augmentation de la proportion d'eau affecte la stimulation de cette propriété, et un effet thermique tiers affecte la diminution.
• Grip. En règle générale, les technologues s'efforcent d'améliorer cette qualité au maximum dans des conditions spécifiques. Pour ce faire, augmentez la température avec la pression, ainsi que l'isolation du coffre dans des conditions de forte humidité.

Modification des propriétés du fluide de forage

La correction de certaines qualités n'est pas toujours possible avec des moyens et des matériaux conventionnels, il est donc plus opportun d'utiliser des additifs spéciaux et des additifs qui modifient efficacement et ponctuellement les propriétés souhaitées. Parmi eux, les modificateurs suivants sont notés:

• Sodium carbonate. Utilisé pour réduire le temps de prise. À l'aide de cet accélérateur, des solutions à prise rapide sont obtenues, adaptées à une utilisation à des températures allant jusqu'à 55-65 ° С.
• Bentonite. Augmente l'indice de mobilité initiale de la solution de rinçage, optimisant les mesures pour son injection. Ce modificateur est recommandé pour une utilisation avec des coulis de ciment dont la densité varie de 1,5 à 2,2 g/cm3.
• Suspensions de ciment de gypse. Améliorer la capacité de la solution à la perte d'eau. La base devient plus résistante à la dissolution dans l'eau. Pour les compositions de rinçage, l'utilisation de suspensions n'a pas de sens, cependant, pour renforcer le tronc, c'est tout à fait acceptable.
• Additifs ciment-résine. Un type de plastifiant avec des résines époxy qui sont utilisées pour le rinçagepuits avec complications aquifères.

Types de fluides de forage

Dans la pratique, on distingue généralement les types de mélanges de ciment suivants:

• Forage de lignite. Solution alcaline modifiée avec des lignites.
• Mortier chaux-bitume. Les produits pétroliers sont utilisés comme base - une combinaison d'un milieu de dispersion à partir de pétrole ou de carburant diesel, ainsi que de bitume et d'oxyde de calcium en tant que phase dispersée.
• Mélange de lavage léger. Représente la solution de coulis réduite en poids avec les indicateurs de densité minimum. Utilisé dans le développement de puits à faible pression de réservoir.
• Solution polymère. La composition est à base d'eau contenant des polymères linéaires de haut poids moléculaire. Couramment utilisé dans les processus de forage de roche dure.

Vérifier la conformité avec GOST

Selon GOST 26798.1-96, les paramètres des fluides de forage sont déterminés sans tenir compte des éventuels impacts pouvant survenir lors du fonctionnement du matériau dans des conditions réelles avec la connexion des colonnes de tubage. Pour le respect des normes, le temps d'épaississement du mélange, la densité et la viscosité sont vérifiés. Dans le même temps, pour différentes compositions, les indicateurs techniques et la liste des critères d'évaluation peuvent varier. Ainsi, pour déterminer les propriétés d'expansion et de résistance dans le cas du coulis de ciment, GOST 1581-96 est utilisé, exigeant que les tests soient effectués à une température ambiante d'environ +30 ° C. En cours de solidificationmélanges de pierre de ciment dans un volume limité, les indicateurs de résistance peuvent être plus élevés que lors de l'utilisation d'une masse de composition similaire lors du remplissage du puits. A l'inverse, la perméabilité de la solution diminue.

Technologie d'application du mélange de ciment

Pour l'utilisation des fluides de forage, des équipements spéciaux sont utilisés pour assurer la possibilité technique des opérations de circulation. Lors du processus d'application, les coulis de ciment effectuent le cycle technologique suivant:

• La composition est mélangée et stockée dans un récipient spécial.
• L'équipement de pompage commence à pomper le fluide du réservoir vers le puits à travers le train de tiges.
• Le mélange est envoyé par des tuyaux au fond du puits de forage, où le trépan de la plate-forme de forage développe la prochaine couche de roche.
• La boue revient à la surface, transportant des particules de roche séparées par le ciseau.
• La masse monte le long de l'espace annulaire, en passant entre la tige de forage et les parois du puits.
• En surface, l'opération de filtrage et de nettoyage de la solution des boues est effectuée. Pour ce faire, utilisez un tamis vibrant.

Conclusion

Les mélanges de ciment sont un consommable nécessaire dans le développement et la construction de puits. Cependant, leur mauvaise utilisation, associée à des effets positifs, peut également entraîner des conséquences négatives. En particulier, des erreurs dans la fabrication du coulis de ciment à l'avenir pourraient entraîner des chutes de pierres et mêmedommages à l'équipement de forage. Par conséquent, un projet de rinçage est initialement élaboré, dont la composition est soigneusement calculée. En général, il est nécessaire de déterminer quel sera le volume des composants secs, de l'eau, la quantité totale du mélange, les caractéristiques des éléments de cimentation, etc.