Структури в гелеподібних композиціях і твердих тілах

Такий підхід до класифікації тампонажних матеріалів, хімічних речо­вин і їх композицій базується на теоретичних положеннях колоїдної хімії та фізико-хімічної механіки дисперсних систем і враховує не так хімічні особливості складу тампонажних хімічних матеріалів та композицій, як функціональні можливості кожного класу, що визначаються переважно їх фізичним станом, дисперсністю, структурно-механічними властивостя­ми, характером взаємодії модифікувальних та ізоляційних матеріалів із суміжними поверхнями, а після твердіння матеріалу - типом просторової структури, енергією зв'язку структуроутворювальних елементів, ступе­нем його наповнення твердою фазою [168].

Звідси розчини хімічних сполук та полікомпонентні композиції, що використовуються для PIP, підрозділяють на 4 основні типи (табл. 2.5).

1. Твердіючі в 'яжучі речовини - концентровані дисперсії неор-

Таблиця 2.5- Тампонажні суміші на основі полімерів, осадоутворювальних та інших речовин

Продовження таблиці 2.5

Примітка: р - густина; μ - динамічний коефіцієнт в'язкості; Т - температура, за якої суміш технологічно застосовна; ∆ V - усадка взірців матеріалу в прісній воді (∆ V_п.в.) або в мінералізованій воді (∆ V _М._В); Н/в - немає відомостей; Н/вз. - не взаємодіє з пластовим флюїдом; Набух. - суміш набухає в разі діяння на неї; Загущ. - суміш загущується в разі діяння на неї; Твер. - твердне; Коаг. - коагулює; Утв. осад - утворює осад. Фізико-механічні властивості - характеристика суміші у „затверділому" стані, міцність (σ)

ганічних та органічних речовин у водному або неводному дисперсійному середовищі, які утворюють після твердіння міцну конденсаційно-криста­лізаційну структуру в усьому об'ємі матеріалу. До них відносяться:

а) дисперсії органічних та кремнієорганічних смол із хімічними от-верджувачами. Ізолювальні властивості каменю залежать від міцності хімічних зв'язків, мікроструктури твердого тіла, наявності наповнювачів;

б) дисперсії неорганічних в'яжучих гідратаційного тверднення, зумовле­ного утворенням нових гідратних сполук та їх зрощенням. Ізолювальні вла­стивості каменю залежать від хімічного складу в'яжучого матеріалу, сту­пеня заповнення об'єму каменю твердою фазою, армування наповнювачем.

2. Гелі - дисперсні системи з неорганічною або органічною твердою фазою високого ступеня дисперсності з водним і неводним дисперсійним середовищем, у яких є просторова структура. До них відносяться:

а) класичні гелі - найчастіше мають структуру коагуляційного типу з первинних частинок або агрегатів (доменів, агломератів), зв'язки між якими характеризуються низькою енергією, легко руйнуються під впли­вом механічної дії і відновлюються в спокої. їх ізолювальні властивості основані на високій проникній здатності (створення великої довжини екранів у тонкопористих середовищах) та стійкості просторової структури до впливу зовнішніх агресивних середовищ;

б) частково затверділі гелі, котрі одержуються внаслідок взаємодії первинного гелю з флюїдами, породою, хімічними реагентами, темпе­ратурного перетворення, введення хімічно активного наповнювача, в якому частково на заміну коагуляційним зв'язкам виникли хімічні, при­чому можливе взаємопроникання двох типів структур - коагуляційної та конденсаційно-кристалізаційної - з широким спектром енергії зв'язку;

в) ксерогелі - затверділі внаслідок утворення хімічних зв'язків гелі, які тим або іншим чином втратили дисперсійне середовище (розчинник).

3. Наповнювачі - неорганічні та органічні порошки різного ступеня дисперсності і їх зависі у водних або вуглеводневих рідинах, які не змінюють свого фізичного стану при введенні в порожнини для ізоляції і після відфільтровування рідинної фази, а їх вплив на вміщуюче середовище зумовлено стеричною відповідністю розмірів частинок (агрегатів) та порожнин. Ці ж сполуки можуть виступати як організатори просторової структури в гелях полімерів, смол, дисперсіях із неорганічних в'яжучих, що в окремих випадках супроводжується поверхневими хімічними реак­ціями. Основні представники: пірогенні кремнеземи, молоті природні та техногенні алюмосилікати, азбест, графіт, кальцит, пісок, гранульовані та неперероблені відходи твердих полімерних матеріалів, здуті мінерали, мінеральні та вуглеводневі волокна тощо.

Особливим видом наповнювачів слід вважати і тверді осади із дис-

кретних частинок або агрегатів, глобул, флокул, які утворюються після запомповування в порожнини двох або декількох водних розчинів внас­лідок хімічного впливу останніх або зниження розчинності первинно запомпованого (імпрегнованого) істинного розчину полімеру органічної або неорганічної природи. Останніх від гелей відрізняє відсутність про­сторової структури, яка об'єднує агрегати в коагуляційній сітці кремне­зему. Сюди відносяться комбінації із різних солей, осади від коагуляції рідкого скла, золі аеросилів, осади розбавлених водорозчинних полімерів. 4. Адсорбтиви - хімічні сполуки, котрі, діючи на порові чи інші поверхні, призводять до зміни їх природи за рахунок іонного обміну, хімічної або фізичної адсорбції, хімічної реакції в тонкому поверхневому шарі. До них відносяться:

а) гідрофілізатори - розбавлені розчини водорозчинних полімерів, ПАР тощо;

б) гідрофобізатори - кремнієорганічні низькомолекулярні сполуки, жирні кислоти, ПАР, емульсії ліофобних полімерів у неводному сере­довищі тощо;

в) катіон- або аніонактивні електроліти - солі, основи, кислоти.

2.2. Неорганічні твердіючі тампонажні цементи і розчини