Составы для тампонирования скважин захоронения ЖРО
На базе научно-исследовательской лаборатории буровых и тампонажных цементов в рамках сотрудничества с АО «ВНИПИпромтехнологии» специалистами НИИ СМиТ НИУ МГСУ был проведен подбор оптимального тампонажного материала с учетом физико-механических характеристик и коррозионной стойкости цементного камня.для ликвидации скважин ПГЗ ЖРО «Железногорский», «Северский» и «Димитровградский», а также исследование процессов изменения конструкционных элементов скважин для закрытия пунктов глубинного захоронения ЖРО на данных ПГЗ.
Основным требованием к тампонажным материалам, работающим в подземных условиях, в частности, конструкциям из тампонажного цемента, является их долговечность, поскольку подземные конструкции и сооружения рассчитаны на весьма длительный срок службы. Долговечность конструкций из тампонажных цементов в основном определяется трещиностойкостью и стойкостью к различным внешним нагрузкам и воздействиям, интенсивность которых зависит от условий работы конкретного сооружения. К числу внешних воздействий, представляющих наибольшую опасность, относятся:
- химическое действие воды – среды и содержащихся в ней растворенных веществ;
- кристаллизация в бетоне (или цементом камне) солей в результате капиллярного подсоса;
- работа сооружения в условиях гидростатического или динамического давления жидкости – среды, усугубляющих ее агрессивное воздействие;
- недостаточная или неравномерная плотность материала, работающего в подземных условиях, что облегчает протекание диффузионных процессов на границе раздела фаз жидкая среда – цементный камень, а также в теле самого тампонажного слоя.
В НИИ СМиТ были разработаны составы с использованием разных видов тампонажных цементов и бентонита для различных эксплуатационных условий скважин ПГЗ ЖРО, а также проведены исследования их технологических характеристик и физико-механических свойств в условиях нормальных и повышенных температур.
Комплекс проведённых исследований включал в себя изучение физико-механических и физико-химических свойств, изолирующей способности цементного камня, изменение структуры тампонажных материалов в процессе их контакта с слабоагрессивными средами различной степени химического воздействия и моделирующих химический состав геологических сред районов захоронения ЖРО растворов с выдержкой при температурах +20°С, +30°С и +60°С.
Исследования влияния химической коррозии на структурные параметры компонентов цементного камня выполнялись физико-химическими методами, физико-механические свойства – определялись согласно стандартным методам, в соответствии с действующими ГОСТ.
На основании анализа полученных экспериментальных данных было подготовлено заключение по эволюции отвердевших тампонажных материалов в течении длительного периода времени в условиях ПГЗ ЖРО, а также осуществлен выбор наиболее оптимального тампонажного материала для ликвидации ПГЗ ЖРО. Данные об изменении пористости, микроструктуры и химического состава после выдерживания образцов тампонажных составов в модельных средах позволили рассчитать прогнозируемую глубину разрушения на срок до 100 лет тампонажных материалов, выдержанных в средах, имитирующих подземные воды горизонтов в районе г. Железногогорск и г. Северск, подземные воды горизонтов в районе г. Димитровград, раствор продукта, захораниваемого на ПГЗ ЖРО «Железногорский», раствор продукта, захораниваемого на ПГЗ ЖРО «Северский» и раствор отходов, захораниваемых на ПГЗ ЖРО «Димитровградский».