Силикаты натрия для нефте- и газодобычи

В общем случае используются для приготовления быстросхватывающихся смесей для закупоривания трещин, и как компонент буровых тампонажных и буферных растворов.

 Силикат натрия и метасиликат натрия являются многофункциональными материалами и обеспечивают:

• снижение плотности цементного раствора;

• снижения себестоимости цементного раствора;

• предотвращение разделения твердых частиц;

• ускоряет усадку;

• уменьшает содержание свободной воды в обычных и тяжелых суспезиях;

• обеспечивает хорошее схватывание.

 Помимо добавления в цементные смеси, силикат натрия может использоваться до и после цементирования для улучшения цементной связки.      Силикат натрия используется:

• для промывания ствола скважины перед цементированием;

• для исправления последствий плохого цементирования.

Для скваженных цементов применяются метасиликат натрия и силикат натрия (жидкий и гидратированный порошок). Метасиликат натрия отличается от силиката натрия тем, что имеет определенную кристаллическую форму. Мольное отношение SiO₂ к Na₂O составляет 1:1 и имеет химическое обозначение Na₂SiO₃. Силикат натрия в жидкой и порошкообразной форме определяется по весовому соотношению Sio₂/Na₂O  в диапазоне 1,60 – 3,22.

Метасиликаты натрия

Метасиликаты натрия используются как наполнитель и ускоритель схватывания цемента.

Характеристики безводного метасиликата натрия METSO BEADS 2048 и пятиводного метасиликат натрия METSO PENTABEAD 20 приведены в таблице:

Силикаты натрия

Силикаты натрия имеют весовое отношение Sio₂/Na₂O  от 1,60 до 3,22 и менее щелочные, чем метасиликаты, характеристики приведены в таблицах.

Жидкие силикаты натрия

Силикаты натрия, гидратированный порошок

Применение

Метасиликат натрия широко используется, как недорогой наполнитель, позволяющий обеспечить более высокое содержание воды в цементной смеси. Вода снижает плотность цементной смеси, что уменьшает гидростатическое давление, снижает неоднородность и растрескивание формации. Кроме того, экономически более целесообразно увеличение содержания воды, чем чистого цемента.

Силикат натрия и метасиликат натрия уменьшают подвижность воды в цементной смеси. При растворении их ионы взаимодействуют с ионами кальция в цементе, образуя кальциевый силикатный гидрагель. Именно он эффективно связывает большое количество воды в суспензии без появления свободной воды. Цемент остается гомогенным без разделения твердых частиц.

Свойства

• метасиликат натрия добавляют в количестве 1-4%;

• 2-3% силиката натрия дают такой же выход раствора, как 10% бентонита;

• цементные растворы могут приготавливаться с плотностью от 1,32;

• обеспечивает большую прочность цемента в сравнении с другими наполнителями.

Уменьшение доли свободной воды в обычных и тяжелых суспезиях

Применение метасиликата натрия эффективно для уменьшения подвижности воды в обычных и тяжелых суспензиях. Считается, что такие суспензии содержат меньше воды, типовая концентрация 0,2-0,3% по весу.

Ускорение схватывания

Метасиликат натрия может выполнять функцию ускорителя схватывания цемента. Для надежного ускорения необходимо, чтобы ионы метасиликата оставались в растворе до реакции с ионами Ca⁺², иначе произойдет преждевременное гелеобразование.

Свойства

• типовая дозировка – 2-4% по весу цемента;

• легкое перемешивание сухой смеси;

• более медленное затвердевание, чем при использовании других ускорителей (CaCl₂), дающее дополнительное время для заливки раствора;

• обеспечивает быструю усадку.

Хранение и обращение с силикатами натрия

Силикат и метасиликат натрия представляют собой очень щелочные вещества. Поэтому требуют осторожного обращения и хранения. Не допускается замораживать жидкий силикат натрия.