Rubber-way.ru

Рубер Вэй
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Время загустевания

Время загустевания

Качественная изоляция продууктивных горизонтов и крепление стенки скважин часто связывают со сцеплением твердеющего цементного раствора и камня с породами и металлом обсадных труб. Однако нормы и требования к этому параметру не оговариваются гостом.

Процессы взаимодействия цемента с породой и металлом сложны и определяются физико-химическими свойствами цемента, природой металла и пород, адгезией, химическим сродством и условиями твердения цементного раствора.

В.Ф. Журавлев и Н.Н. Штейнер установили, что в контактном слое цемента с железом происходят реакции, сопровождающиеся образованием полукальциевого феррита, благодаря уплотнению которого и старению с течением времени сцепление возрастает.

А.И. Булатовым установлено, что покрытие колонны обработанным и не обработанным глинистым буровым раствором сцепление снижается до нуля. Высокие температуры и давление не способствуют возрастанию сцепления цементного раствора с колонной покрытой буровым раствором.

Удержание колонны в статическом состоянии в скважине при наличии цементного камня в заколнном пространстве обуславливается главным образом силами трения, возникающими на поверхности труб – цементный камень, а также многочисленными неровностями на трубах (муфты и т.д.) и непямолинейностью колонны. Учитывая, что обсадная колонна всегда в известной степени искривлина, следует предполагать, что даже при незначительном сцеплении она не может быть сдвинута с места. Сцепление, обусловленное химичесими процессами на контакте сталь – цемент, если и происходит в некоторых участках скважины, то значение их безусловно не велико.

Способность тампонажных растворов к структурообразованию проявляется через некоторое время после затворения, в период загустевания, схватывания растворов и дальнейшего твердения схватившейся массы.

В процессе структурообразования меняется кажущаяся вязкость или консистенция тампонажного раствора, которая определяет степень его прокачиваемости и, в конечном счете, возможность применения раствора для цементирования скважин.

Вследствие этого при выборе тампонажного раствора прежде всего учитывается время его загустевания или время, в течение которого раствор можно прокачать насосом.

За время загустевания тампонажного раствора принимают условный предел прокачиваемости – период от момента затворения до момента достижения раствором консистенции 30 Вr. При определении времени загустевания тампонажных растворов исходят из максимальных температур в скважине.

При выборе материала обязательно необходим резерв времен на случай непредвиденных остановок в процессе цементирования.

О схватывании тампонажного раствора, находящегося в движении, свидетельствует увеличение его динамических сопротивлений и вязкости, что приводит к росту гидравлических сопротивлений при движении раствора в трубах и затрубном пространстве.

Изменение консистенции (времени загустевания) определяют с помощью специальных приборов – консистометров.

КЦ-3 или импортные аналоги – анализаторы времени загустевания тампонажных растворов при высоких температурах и давлении.

КЦ-5 или импортные аналоги – анализаторы времени загустевания тампонажных растворов при температурах до 90 0 С и атмосферном давлении.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТЕКАЕМОСТИ

Мешалка для перемешивания цементного теста по СТ СЭВ 3920-82 (п. 4.1). Допускается применение мешалки по черт. 1 со скоростью вращения лопастного устройства (1500±100) мин -1 , объемом перемешиваемого раствора в стакане цилиндрической формы от 500 до 900 см 3 .

Допускается применение мешалок иной конструкции, обеспечивающих получение однородного цементного теста при времени перемешивания (180±5) с.

Измерительный столик, установленный горизонтально по уровню, снабженный шкалой, представляющей собой концентрические окружности с минимальным диаметром 70 мм и максимальным не менее 250 мм. Цена деления шкалы должна быть не более 5 мм. Столик должен быть покрыт стеклом.

Линейка с погрешностью ±1 мм по ГОСТ 427-75.

Испытательное оборудование и средства измерений должны подвергаться поверке в соответствии с обязательным приложением.

1.2. Проведение испытаний

1.2.1. Форму-конус устанавливают на стекле в центре измерительного столика таким образом, чтобы внутренняя окружность формы совпадала с начальной окружностью шкалы столика. Внутреннюю поверхность конуса и стекло перед испытанием протирают влажной тканью.

1.2.2. Цементное тесто готовят по ГОСТ 26798.0-85.

1.2.3. Готовым цементным тестом заполняют форму-конус до верхнего торца. Интервал времени от момента окончания перемешивания до момента начала заполнения конуса не должен быть более 5 с. Затем конус резко поднимают в вертикальном направлении.

Мешалка для перемешивания цементного теста

1 — лопастное устройство; 2 — стакан

1.2.4. Диаметр расплыва цементного теста измеряют во взаимно перпендикулярных направлениях металлической линейкой. За значение растекаемости принимают среднее из результатов двух измерений. При этом расхождение между большим и меньшим диаметром не должно быть более 10 мм.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ

Лабораторные весы общего назначения по ГОСТ 24104-88 или другие весы с пределом взвешивания не ниже 500 г и погрешностью взвешивания не более 1,0 г.

Читайте так же:
Растворы цементные торговая марка

Пикнометр вместимостью (100±0,5) см 3 (черт. 3).

Чаша и лопатка по ГОСТ 310.3-76.

Мешалка для перемешивания цементного теста по п. 1.1.

2.2. Проведение испытаний

2.2.1. Определяют массу чистого сухого пикнометра с погрешностью до 1,0 г.

2.2.2. Цементное тесто готовят по ГОСТ 26798.0-85.

2.2.3. По окончании перемешивания пикнометр заполняют цементным тестом и закрывают крышкой, при этом цементное тесто должно заполнить канал в крышке пикнометра. Избыток теста, выступивший из отверстия в крышке, удаляют влажной тканью.

2.2.4. Массу пикнометра, заполненного цементным тестом, определяют с погрешностью до 1,0 г.

1 — пробка; 2 — стакан

2.2.5. Плотность цементного теста r ц вычисляют с округлением до 10 кг/м 3 по формуле

где т1 — масса пустого пикнометра, г;

т2 масса пикнометра с цементным тестом, г;

V — вместимость пикнометра, см.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДООТДЕЛЕНИЯ

Чаша, лопатка по ГОСТ 310.3- 76.

Мешалка для перемешивания цементного теста по п. 1.1.

2 мерных цилиндра по ГОСТ 1770-74, исполнение 2 или 3, вместимостью 250 мл. с ценой деления не более 2 см 3 .

3.2. Проведение испытаний

3.2.1. Цементное тесто готовят по ГОСТ 26798.0-85.

3.2.2. Цементное тесто заливают в два цилиндра так, чтобы в каждом из них метка 250 см находилась на уровне верхнего края мениска.

3.2.3. Цилиндры оставляют в покое при температуре (20±3) ° С . Через 2 ч измеряют объем отделившейся сверху воды. Разница в отстоях в обоих цилиндрах не должна быть более 0,5 см 3 .

3.2.4. Водоотделение ( W ) в процентах от объема цемента вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле

где v1 и v2 объем отделившейся воды соответственно в первом и втором цилиндрах, см 3 .

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЗАГУСТЕВАНИЯ

Мешалка для перемешивания цементного теста по п. 1.1.

Чаша, лопатка по ГОСТ 310.3-76.

Консистометр КЦ-5 для испытания цементов при низких, нормальных и умеренных температурах.

Консистометр КЦ-3 для испытаний цементов при повышенных и высоких температурах. Допускается применение консистометра КЦ-3 для испытаний цементов при низких, нормальных и умеренных температурах.

Консистометры должны быть прокалиброваны в соответствии с инструкцией к прибору. Схема измерительного узла консистометра приведена на черт. 4.

Допускается применение консистометров иной марки, обеспечивающих получение результатов испытаний, сопоставимых с результатами, полученными на консистометрах КЦ-3 и КЦ-5.

4.2. Проведение испытаний

4.2.1. Цементное тесто готовят по ГОСТ 26798.0-85.

4.2.2. Испытание проводят в соответствии с инструкцией к прибору. Температурный режим и давление — по ГОСТ 26798.0-85.

4.2.3. Частота вращения стакана консистометров КЦ-3 и КЦ-5 должна быть (150±5) мин -1 . Допускается проводить испытания при частоте вращения стакана этих консистометров (60±2) мин -1 .

4.2.4. Временем загустевания цементного теста считают время от начала затворения до момента достижения консистенции 30 единиц консистенции (ед. к) по шкале прибора.

Схема измерительного узла консистометра

1 — лопастное устройство; 2 — стакан

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКОВ СХВАТЫВАНИЯ

Мешалка для перемешивания цементного теста по п. 1.1.

Чаша и лопатка по ГОСТ 310.3-76.

Прибор Вика с иглой по ГОСТ 310.3-76.

Кольцо к прибору Вика по ГОСТ 310.3-76.

Подставка к прибору (черт. 5).

Термостат, обеспечивающий соблюдение режима по ГОСТ 26798.0-85. Воду в термостате меняют через каждые 7 сут.

Автоклав, обеспечивающий соблюдение режимов по ГОСТ 26798.0-85, с устройством для определения сроков схватывания. Устройство должно быть снабжено набором стержней с иглами или механизмом для сбрасывания иглы и поворота кольца после каждого измерения. Масса стержня с иглой должна быть (340 ± 2) г. Форма, размеры и состояние иглы должны соответствовать ГОСТ 310.3-76.

Подставка к прибору Вика

* i толщина стенки кольца Вика

5.2. Определение сроков схватывания цементов для низких и нормальных температур

5.2.2. Кольцо прибора Вика и подставку к нему предварительно смазывают смазочным маслом любой марки (индустриальным или консервационным) или пластичной смазкой любой марки и устанавливают кольцо на подставку.

5.2.3. Цементное тесто готовят по ГОСТ 26798.0-85.

5.2.6. Первое погружение иглы в цементное тесто производят не позднее чем через 1 ч 30 мин после затворения, последующие — через 1 ч 45 мин, 2 ч и 2 ч 15 мин, а в дальнейшем — не реже чем через каждый час.

Читайте так же:
Сколько цемента надо для одного куба блока

5.3. Определение сроков схватывания цементов для умеренных температур

5.3.1. Подготовку к испытаниям проводят по пп. 5.2.1 — 5.2.4.

5.3.2. Кольцо Вика накрывают металлической или стеклянной пластинкой и помещают в термостат таким образом, чтобы уровень воды над кольцом был не менее 2 см. Через 1 ч 30 мин кольцо с цементным тестом вынимают из термостата и проводят испытания по п. 5.2.5. Повторные испытания проводят до фиксации начала схватывания через каждые 15 мин, а в дальнейшем не реже чем через каждые 30 мин. После каждого испытания кольцо снова помещают в термостат.

5.4. Определение сроков схватывания цементов для повышенных температур

5.4.1. Цементное тесто готовят по ГОСТ 26798.0-85.

5.4.2. Кольцо устройства для определения сроков схватывания смазывают тонким слоем пластичной смазки любой марки.

Цементное тесто заливают в кольцо устройства для определения сроков схватывания. Закрепляют кольцо в устройстве и помещают его в автоклав, который полностью заполняют рабочей жидкостью согласно инструкции к нему и герметизируют.

5.4.3. Погружать иглы следует в соответствии с программой испытаний. Результаты погружений определяют согласно инструкции по эксплуатации, прилагаемой к устройству для определения сроков схватывания. Интервал времени между последующими погружениями иглы не должен превышать 1 ч.

5.5. Началом схватывания цементного теста считают время, прошедшее от начала затворения до момента, когда игла не доходит до подставки на 1 — 2 мм. Концом схватывания цементного теста считают время от начала затворения до момента, когда игла погружается в тесто на глубину от 1 до 3 мм.

ПРИЛОЖЕНИЕ
Обязательное

ПОВЕРКА ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Поверке подлежат форма-конус, пикнометр, консистометр, автоклав, прибор Вика, устройство для определения сроков схватывания в автоклаве.

2. Поверку производят в соответствии с утвержденными методиками с периодичностью не реже одного раза и год.

МАГНЕЗИАЛЬНЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2019 года по МПК C09K8/467 C04B28/30 C04B111/20

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к магнезиальным тампонажным материалам, и может быть использовано при проведении ремонтно-изоляционных работ для изоляции пластовых вод, а также для устранения негерметичности эксплуатационной колонны и цементного кольца при проведении ремонтно-восстановительных работ в нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах с максимальной температурой до 90°С.

Магнезиальное вяжущее и материалы на его основе обладают высокими прочностными характеристиками, приближающимися по своим значениям к природным материалам. Кроме того они имеет аномально высокие показатели по прочности на растяжение и изгиб, что связано с особенностями затвердевшего магнезита, в котором присутствуют кристаллизующиеся в виде волокон оксихлориды магния. Волокнистые кристаллы не только повышают прочность цемента, но и действуют как армирующий материал.

К достоинствам магнезиального вяжущего следует также отнести быстрый темп нарастания прочности. Обычно в возрасте одних суток прочность затвердевшего материала достигает 30-50%, а в возрасте 7 суток 60-90% от максимального значения.

Особенностью магнезиального вяжущего является то, что для его затворения используются растворы солей магния. Чаще всего для этой цели применяют водный раствор MgCl2 (обычно в виде минерала бишофита MgCl2⋅6H2O).

К основным недостаткам, сдерживающим их широкое промышленное внедрение, в том числе и в нефтегазодобывающей области, можно отнести низкую водостойкость магнезиального камня и короткое время потери подвижности растворов, особенно с повышением температуры.

Известен тампонажный материал на основе магнезиального вяжущего (патент РФ №2295554, опубл. 03.02.2006 г.), применяемый при цементировании межколонного пространства и обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах в температурном диапазоне 10-30°С.

Недостатком данного материала является его ограниченное применение, поскольку он предназначен для применения только в интервалах безводной части вскрытого разреза скважин в температурном диапазоне 10-30°С.

Известен также тампонажный материал, содержащий следующие ингредиенты, мас. %: каустический магнезит 48,54-53,24; хлорид магния 23,97-27,89; щелок черный моносульфитный 2,44-4,89; вода — остальное (патент РФ №2060360, опубл. 10.03.1994 г.).

Однако для данного тампонажного материала не обозначены сроки загустевания и схватывания для различных температурных условий, что затрудняет его практическое использование.

Известен тампонажный материал, содержащий магнезит каустический, хлористый магний, бентонитовую глину, тетраборат натрия и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: каустический магнезит 30,0-40,0, бентонитовая глина 0,1-8,0, тетраборат натрия 0,1-0,5, хлористый магний 15,0-36,0, вода — остальное. (RU №2460755, опубл. 20.10.10 г.).

Недостатками указанного состава являются узкий температурный диапазон использования до 60°С и отсутствие данных о коэффициенте водостойкости составов.

Читайте так же:
Производство цемента китайской линии

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (RU 2374293, опубл. 04.07.2008 г.), принятому за прототип, является магнезиальный тампонажный материал на основе порошка магнезитового каустического, хлористого магния, воды и добавок, обеспечивающих прочность, водостойкость и регулируемые сроки схватывания составу при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

— Порошок магнезитовый каустический 19,98-26,29 — Хлористый магний 17,63-19,29 — Суперфосфат двойной 1,11-1,18 — Триполифосфат натрия 0,61-0,91 — Борная кислота 0,40-0,73 — Палыгорскитовый глинопорошок 3,03-4,54 — Микрокремнезем конденсированный 11,12-11,81 — Вода остальное

Для приготовления тампонажного материала по прототипу в качестве жидкости затворения используют раствор хлорида магния в технической воде.

Недостатками являются многокомпанентность состава, что усложняет его приготовление на промысле и ограничение по температуре использования до 55°С.

Задача изобретения — расширение температурного диапазона применимости магнезиальных тампонажных материалов до 90°С, количественная оптимизация компонентов состава с сохранением необходимой прочности, водостойкости и регулируемых сроков схватывания, обеспечение технологичности приготовления в промысловых условиях.

Технический результат, достигаемый предполагаемым изобретением, заключается в получении магнезиального тампонажного материала, раствор которого характеризуется седиментационной устойчивостью, пониженными значениями плотности, приемлемыми сроками загустевания и схватывания в температурном диапазоне от 20°С до 90°С, а формирующийся цементный камень имеет высокие показатели прочности и коэффициента водостойкости.

Указанный технический результат достигается за счет того, что известный тампонажный материал, содержащий порошок магнезитовый каустический, хлористый магний, воду и добавки, содержит в качестве добавок серпентинитомагнезит и оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФК), а в качестве хлористого магния и воды — природный рассол бишофита плотностью 1300 кг/м 3 при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

— Порошок магнезитовый каустический 26,76-37,50 — Серпентинитомагнезит 8,92-12,50 — ОЭДФК 0,00-1,50 — Природный рассол бишофита плотностью 1300 кг/м 3 остальное.

Анализ известных решений, отобранных в процессе поиска, показал, что в науке и технике нет объекта, обладающего заявленной совокупностью признаков и наличием вышеуказанных свойств и преимуществ, что дает основания сделать вывод о том, что предлагаемый состав обладает критериями "новизна" и "изобретательский уровень".

Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет того, что добавка серпентинитомагнезита, в состав которого входит не менее 30% диоксида кремния (кремнезема), в сочетании с оксидом магния и хлоридом магния обеспечивает более высокую механическую прочность и высокий коэффициент водостойкости. Наличие активного тонкомолотого силикатного компонента, обладающего повышенным химическим сродством по отношению к продуктам твердения магнезиального вяжущего, обеспечивает, по-видимому, химическое взаимодействие пентаоксихлорида и триоксихлорида магния с активной кремнеземистой составляющей серпентинитомагнезита, что ведет к росту механической прочности и водостойкости магнезиальных вяжущих.

Добавка оксиэтилидендифосфоновой кислоты, являющейся фосфорорганическим комплексоном хелатного типа, препятствует зародышеобразованию в пересыщенных растворах, образуя труднорастворимые комплексные соединения на поверхности активных зерен магнезиального цемента и эффективно тормозит процесс роста кристаллов, замедляя скорость схватывания и твердения магнезиального тампонажного вяжущего.

Кроме того, с целью оптимизации количества компонентов состава и обеспечения технологичности процесса приготовления растворов на промысле, порошки каустического магнезита и серпентинитомагнезита смешивают на производственной базе в соотношении 3:1 мас. %, соответственно, и поставляют на промысел однокомпанентным порошком, а вместо кристаллического хлористого магния и технической воды для приготовления жидкости затворения, используют природный раствор хлористого магния в воде — природный рассол бишофита с плотностью 1300 кг/м 3 , который поставляют на промысел готовым к использованию.

Свойства тампонажного раствора регулируют соотношением жидкости затворения (рассола бишофита) к сухой смеси порошков в диапазоне 1,0-1,8, при этом образуются растворы магнезиального тампонажного материала плотностью 1750-1570 кг/м 3 .

Для приготовления предлагаемого магнезиального тампонажного материала используют следующие инградиенты:

— Порошок магнезитовый каустический по ГОСТ 1216-87 или по ТТ 1522-001-23879459-2013;

— Серпентинитомагнезит Халиловского месторождения по ТУ 5716-001-46754744-2005, средний химический состав которого составляет, мас. %: SiO2 не менее 30; MgO не менее 35; СаО не более 2; Fe2O3 не более 5; прочие примеси не более 18;

— Оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФК) по ТУ 2439-363-05763441-2002;

— Водный раствор магния хлористого (рассол природного бишофита) по ТУ 2152-001-46014250-2011.

Для приготовления заявляемого магнезиального тампонажного материала в лабораторных условиях использовали порошок каустический магнезитовый марки ПМК-75, выпускаемый ООО «Глинозем», г. Новотроицк по ТТ 1522-001-23879459-2013. Он является целевым продуктом, получаемым обжигом аморфного (скрытокристаллического) магнезита Халиловского месторождения и характеризуется постоянством физико-химических свойств.

Тщательно смешанные порошки каустического магнезита и серпентинитомагнезита в соотношении 3:1 мас. %, соответственно, затворяли природным рассолом бишофита плотностью 1300 кг/м 3 , в котором предварительно растворяли регулятор сроков загустевания и схватывания — ОЭДФК.

Читайте так же:
Цемент пц400 д20 пропорции для фундамента

Увеличение соотношения раствор затворения — сухие вещества более 1,8 приводит к потере седиментационной устойчивости раствора и к снижению прочности образующегося цементного камня, а уменьшение ниже 1,0 — к увеличению плотности и сокращению сроков загустевания раствора.

По описанному способу были приготовлены 11 составов предлагаемого тампонажного материала с различным соотношением инградиентов.

Приготовленные составы прошли лабораторные испытания. В процессе проведения испытаний полученного материала определяли значения показателей технологических характеристик раствора — плотность, растекаемость, коэффициент водоотделения, время загустевания и схватывания в диапазоне температур 20-90°С, а также прочность на сжатие сформировавшегося цементного камня и коэффициент водостойкости. Коэффициент водостойкости определяли как отношение прочности на сжатие цементного камня после выдержки в пластовой сеноманской воде в течение 30 суток к его начальной прочности.

Данные о содержании ингредиентов и свойствах известного и предлагаемых тампонажных материалов приведены в таблицах 1 и 2. Как видно из данных таблиц 1 и 2, известные тампонажные материалы (прототип) имеют короткие сроки загустевания и схватывания уже при 60°С. Предлагаемый тампонажный материал характеризуется приемлемыми сроками загустевания и схватывания в диапазоне температур 20-90°C, сохраняя при этом прочностные характеристики и водостойкость образующего цементного камня.

Выход за нижний предел содержания компонентов в тампонажном материале приводит к потере его стабильности, а также к снижению прочности цементного камня (пример 13 таблиц 1, 2).

Выход за верхний предел компонентов в тампонажном материале приводит к увеличению плотности раствора и сокращению сроков загустевания и схватывания, (пример 12 таблиц 1, 2).

Преимуществами заявляемого магнезиального тампонажного материала являются приемлемые сроки загустевания и схватывания в температурном диапазоне 20-90°С, образование прочного, стойкого к пластовым флюидам цементного камня, а также упрощенная схема приготовления его на промысле за счет снижения количества компонентов состава.

Использование предлагаемого состава позволит значительно расширить область применения магнезиальных тампонажных материалов при проведении ремонтно-изоляционных и ремонтно-восстановительных работ в нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах.

Похожие патенты RU2681163C2

  • Толкачев Георгий Михайлович
  • Шилов Алексей Михайлович
  • Козлов Александр Сергеевич
  • Угольников Юрий Сергеевич
  • Мялицин Владимир Афанасьевич
  • Киселев Павел Викторович
  • Толкачев Георгий Михайлович
  • Шилов Алексей Михайлович
  • Козлов Александр Сергеевич
  • Мялицин Владимир Афанасьевич
  • Угольников Юрий Сергеевич
  • Толкачев Георгий Михайлович
  • Толкачев Георгий Михайлович
  • Шилов Алексей Михайлович
  • Козлов Александр Сергеевич
  • Мялицин Владимир Афанасьевич
  • Угольников Юрий Сергеевич
  • Лапшина Марина Владимировна
  • Каримов Ильшат Назифович
  • Агзамов Фарит Акрамович
  • Мяжитов Рафаэль Сяитович
  • Анисимова Алиса Васильевна
  • Толкачев Георгий Михайлович
  • Козлов Александр Сергеевич
  • Шилов Алексей Михайлович
  • Орлов Алексей Владимирович
  • Румянцева Елена Александровна
  • Стрижнев Кирилл Владимирович
  • Примаченко Александр Сергеевич
  • Лапшина Марина Владимировна
  • Крамар Людмила Яковлевна
  • Зимич Вита Васильевна
  • Трофимов Борис Яковлевич
  • Скубаков Олег Николаевич

Реферат патента 2019 года МАГНЕЗИАЛЬНЫЙ ТАМПОНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к магнезиальным тампонажным материалам, и может быть использовано при проведении ремонтно-изоляционных работ для изоляции пластовых вод, а также для устранения негерметичности эксплуатационной колонны и цементного кольца при проведении ремонтно-восстановительных работ в нефтяных, газовых и газоконденсатных скважинах с максимальной температурой до 90°C. Магнезиальный тампонажный материал, содержащий порошок магнезитовый каустический, хлористый магний, воду и добавки, отличающийся тем, что в качестве добавок содержит серпентинитомагнезит и оксиэтилидендифосфоновую кислоту — ОЭДФК, а в качестве хлористого магния и воды — природный рассол бишофита плотностью 1300 кг/м 3 при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: порошок магнезитовый каустический 26,76-37,50, серпентинитомагнезит молотый 8,92-12,50, ОЭДФК 0,00-1,50, природный рассол бишофита плотностью 1300 кг/м 3 остальное. Технический результат — получение тампонажного материала с регулируемыми сроками загустевания и схватывания и формирование цементного камня высокой прочности и высоким коэффициентом водостойкости. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 681 163 C2

Магнезиальный тампонажный материал, содержащий порошок магнезитовый каустический, хлористый магний, воду и добавки, отличающийся тем, что в качестве добавок содержит серпентинитомагнезит и оксиэтилидендифосфоновую кислоту (ОЭДФК), а в качестве хлористого магния и воды — природный рассол бишофита плотностью 1300 кг/м 3 при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:

Как проходят испытания цемента

ЦЕМ I 42,5 Н – новая маркировка того самого «пятисотого» цемента, соответствует ПЦ-500-Д0. Применяется для изготовления изделий из бетона, в монолитном домостроении и др.

  • Цифра I означает «бездобавочность» цемента (добавки улучшают некоторые технологические качества цемента, но имеют и свои минусы).
  • Цифра 42,5 указывает на устойчивость к осевому сжатию в 42,5 МПа.
  • Буква Н обозначает скорость твердения, в данном случае «нормальнотвердеющий».
Читайте так же:
Раствор цемента для наружных стен

Образцы цемента для испытаний

  1. Тонкость помола
  2. Сроки схватывания
  3. Нормальная густота и водоотделение
  4. Активность при пропаривании
  5. Собственно прочность цемента

Тонкость помола цемента

Гидратация цемента – химическая реакция клинкерных составляющих цемента с водой (присоединение воды), причем образуются твердые новообразования (гидраты), которые заполняют первоначально залитый цементом и водой объём плотным наслоением гелевых частиц, вызывая тем самым упрочнение. Первоначально жидкий или пластичный, цементный клей превращается в результате гидратации в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием, или схватыванием, дальнейшая — упрочнением, или твердением.

Чем выше тонкость помола, тем быстрее будет нарастать прочность. Это важное свойство цемента, которое необходимо контролировать.

Как измерить тонкость помола. Нормативное значение тонкости помола по ГОСТ 10178-85 – не менее 85%. Чтобы измерить его, в сито диаметром 0,08 м насыпается 50 грамм цемента и просеивается. Остатки в сите взвешиваются и сравниваются с начальным весом. Так мы получаем фактическое значение тонкости помола.

Сроки схватывания и нормальная густота цемента

Сроками схватывания цемента называют начало и конец этого процесса. За стартовую точку принимается начало потери подвижности (или же пластичности) цементного теста, за конечную точку – некоторое его затвердение. Сроки схватывания необходимо знать, поскольку применять свежеприготовленные растворы допускается лишь до начала схватывания. Можно, конечно, и не соблюдать это условие, но тогда схватившееся тесто утратит свою клеящую способность, а прочность раствора будет низкой.

Измеряем сроки схватывания. По ГОСТ начало схватывания цемента наступает не ранее 45 минут, конец схватывания должен наступить не позднее 10 часов. Чтобы измерить фактические значения используется специальный прибор под названием ВИКА (на фото).

Прибор Вика

В обойме станины прибора ВИКА свободно перемещается цилиндрический металлический стержень, а на концы его крепится либо игла, либо пестик (в зависимости от назначения испытаний).

Получаем нормальную густоту. Измерять сроки схватывания допускается лишь в цементном тесте нормальной густоты, поэтому необходимо сначала ее замерить. Это делается также на приборе ВИКА.

Цементное тесто для испытаний готовится так: в чашу засыпается 400 грамм цемента и 102 мл воды. Все это замешивается в течение 5 минут, после чего этим раствором заполняется специальное кольцо. Оно должно быть изготовлено из пластмассы, нержавеющей стали или другого материала, который не впитывает воду. Это кольцо устанавливается на специальную пластинку.

Кольцо прибора Вика

Поверхность цементного теста выравнивается с краями кольца, а излишки срезаются ножом. Сразу же после этого пестик прибора ВИКА соприкасают с поверхностью теста по центру кольца, закрепляя стержень стопорным устройством. Затем его освобождают, давая пестику погружаться.

Нормальной густотой считается та, при которой пестик, погружаясь в тесто, не доходит до пластинки (на которой стоит кольцо) на 5-7 мм. Если результат испытания показывает несоответствие консистенции цементного теста, то изменяется количество воды и эксперимент повторяется. Когда необходимая консистенция получена и пестик остановился на отметке 5-7 мм – можно приступать к измерению сроков схватывания.

Шкала прибора Вика

Контролируем водоотделение цемента

Зачем нужно контролировать водоотделение цемента и на что оно влияет? Некоторые цементы во время схватывания прочно удерживают воду, взятую для затворения. Другие же отделяют некоторое количество воды в виде слоя определенной толщины.

Водоотталкивание не дает получить однородное бетонное тело и препятствует полноценному сцеплению твердеющего цемента с заполнителем. В конечном итоге, это снижает прочность готового изделия.

Измеряем водоотведение. Отвешивается 350 г цемента и воды (тоже 350 г). Воду выливают в стакан, после чего в течение 1-ой минуты туда высыпается навеска цемента при непрерывном помешивании. Получившееся цементное тесто размешивается еще 4 минуты, а затем переливается в градуированный цилиндр.

Этот цилиндр помещается на стол и отсчитывается объем цементного теста. Через 2 часа отмечается объем осевшего цементного теста, и замер производится каждые 30 минут. При совпадении результатов двух последних замеров, наблюдение останавливается.

Если говорить проще, то слой воды, который образуется в цилиндре над цементным тестом – это и есть величина водоотделения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector