Rubber-way.ru

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

Термостойкие тампонажные цементы

Термостойкие тампонажные цементы

Важнейшее условие термостойкости тампонажного цемента – образование в процессе его затвердевания термодинамически устойчивых соединений с хорошими структурообразующими свойствами, без чего нельзя получить высокую прочность и низкую проницаемость образующегося цементного камня. Хорошие структурообразующие свойства имеют кристаллические новообразования с высокой степенью дисперсности и анизотропией формы. Желательно, чтобы эти устойчивые соединения образовывались сразу же на первых стадиях процесса твердения, так как каждый процесс перекристаллизации в уже сформировавшейся структуре цементного камня сопровождается ее разупрочнением.

Поэтому при выборе состава термостойких цементов ориентируются на получение главным образом низкоосновных гидросиликатов: тоберморита или подобных ему ксонотлита, гиролита, трускоттита. Для этого к высокоосновным силикатным вяжущим веществам добавляют оксид кремния.

Если температура в скважине более 120 °С, то используют смеси портландцемента с различными видами оксида кремния. Портландцемент в качестве базового вяжущего материала целесообразно применять в некоторых случаях и до 160 °С. При больших температурах целесообразно использовать менее активные вяжущие вещества, содержащие двухкальциевый силикат. В качестве кальцийсодержащего компонента в этом случае успешно используются промышленные отходы – шлаки доменного и специальных чугунов, шлак флюсового феррохрома, нефелиновый шлам и др. Цементы из этих материалов наиболее экономичны и термостойки.

Дополнительное условие получения температуроустойчивого цементного камня – выбор вещественного состава и физического состояния компонентов в соответствии с условиями применения. Для получения наибольшей устойчивости гидратных новообразований следует выбирать вещественный состав и физическое состояние компонентов смеси такими, чтобы они имели наименьшую химическую активность. В этом случае стабильность структуры оказывается наилучшей. Наибольшие стабильность и конечная прочность наблюдаются при твердении смесей с добавками молотого кварцевого песка, когда уже к первым суткам твердения при 300 °С не наблюдается промежуточных фаз.

Цементно-кремнеземистые смеси. Термостойкий тампонажный цемент впервые получили путем добавки тонкоизмельченного (до полного прохождения через сито с размером ячейки 0,074 мм) кварцевого песка к обычному тампонажному цементу. В США до настоящего времени цементно-песчаные смеси – наиболее применяемые термостойкие цементы. Рекомендуется смешивать измельченный кварцевый песок с цементом в соотношении от 1 : 3 до 1 : 1. Измельченный кварцевый песок – добавка, которая хорошо сочетается с большинством цементов и почти не влияет на другие свойства цементного раствора. Для сохранения седиментационной устойчивости при неизменном водосодержании и быстрого химического взаимодействия кварца с продуктами гидратации цемента необходима высокая степень дисперсности песка.

Цементно-песчаные смеси при невысоких температурах характеризуются замедленными по сравнению с обычным цементным раствором загустеванием и схватыванием. При высоких температурах наблюдается лишь небольшое замедление загустевания по сравнению с раствором из портландцемента без добавки.

В США измельченный кварц вводят в цемент обычно на месте приготовления раствора. В России в заводских условиях изготовляют тампонажный песчанистый портландцемент совместного помола, содержащий 30-40 % кварцевого песка. Длительное гидротермальное воздействие, характерное для условий применения тампонажных цементов, делает возможным использование мелкого кварцевого песка без измельчения. Несмотря на то, что он неполностью вступает в химическую реакцию, повышенная скорость его поверхностного растворения при высоких температурах обеспечивает значительное повышение термостойкости при увеличении содержания по сравнению с молотым песком. Характерная особенность растворов с немолотым кварцевым песком – седиментационная неустойчивость. При добавке пластификаторов увеличивается опасность выпадения песка.

Шлакопесчаные цементы. При больших температурах скорость гидратации портландцемента излишне высока и требует применения замедлителей, поэтому поиски низкоактивных вяжущих веществ прежде всего предполагали получение медленносхватывающихся тампонажных цементов. Из числа низкоактивных вяжущих веществ для цементирования скважин в России наиболее широко используются доменные шлаки, в США – известковопуццолановые вяжущие.

Доменные шлаки содержат в основном те же оксиды, что и портландцементный клинкер. Но в них содержится значительно меньше оксида кальция и больше оксидов кремния и алюминия. Если шлак быстро охладить, что достигается при грануляции, то он застывает в стекловидном состоянии. Гидратационная активность при этом значительно повышается. Гранулированные доменные шлаки при затворении на воде и введении небольшого количества химических возбудителей (оксида кальция, портландцемента, сульфатов) способны медленно затвердевать. Гидратационная активность шлаков увеличивается при повышении температуры. В этом случае проявляют способность к твердению и закристаллизованные (отвальные) шлаки. Эта способность была использована при применении молотых доменных (гранулированных и отвальных) шлаков, как основы для получения медленносхватывающихся и термостойких тампонажных цементов. Скорость схватывания суспензий измельченных шлаков не намного меньше, чем портландцемента, однако схватывание значительно замедляется при их смешении с кварцевым песком, особенно молотым. При исследовании свойств шлаковых растворов выяснилось, что в условиях повышенных температур (выше 100 °С) они образуют к двум суткам твердения более прочный цементный камень, чем портландцементные растворы. При более высоких температурах термостойким является только шлакопесчаный цемент. Неблагоприятная особенность растворов на шлаковой основе – быстрое загустевание в присутствии небольших примесей портландцемента. Другой недостаток – широкие пределы колебания состава шлаков и свойств цемента в различных партиях.

Читайте так же:
Цементная стяжка полусухим механизированным способом

Белито-кремнеземистый цемент (БКЦ). Нестабильность свойств шлакопесчаных цементов связана с разнообразием их минералогического состава. Между тем известны малоактивные вяжущие вещества, имеющие менее сложный состав. К их числу относятся нефелиновые шламы (отход производства глинозема из нефелиновых пород), которые состоят в основном из 2CaO × SiО2. Этот силикат кальция – один из компонентов портландцементного клинкера, он отличается медленным твердением при невысоких температурах и значительным ускорением твердения в гидротермальных условиях. Рояк С.М. и Дмитриев А.М. предложили использовать смесь нефелинового шлама с измельченным кварцем в качестве тампонажного цемента, названного ими белито-кремнеземистым цементом (БКЦ). БКЦ содержит нефелиновый шлам и кварц в отношении от 3 : 1 до 1 : 1. От шлакопесчаных цементов он отличается замедленным схватыванием при высоких температурах и замедленным начальным твердением. Высокая термостойкость, стабильность состава и свойств, благоприятная реакция на химическую обработку делают БКЦ одним из лучших цементов для высокотемпературных скважин. Аналог этого цемента выпускается цементной промышленностью США на основе специального клинкера, силикатная часть которого представлена только 2CaO × SiО2. Цемент относится к классу J и имеет марку HTS. Существует разновидность БКЦ, в которой нефелиновый шлам заменен саморассыпающимся шлаком ферросплавного производства, состоящим на 70-80 % из g-2CaO × SiО2. При охлаждении расплава этих шлаков сначала кристаллизуется b-2CaO × SiО2, однако при медленном охлаждении он переходит в g-форму, что сопровождается увеличением удельного объема кристаллической фазы и самопроизвольном рассыпанием шлака в тонкий порошок, называемый ферропылью.

Двухкальциевый силикат в g-форме при температурах, обычных для поверхности земли, реагирует с водой очень медленно, однако при высоких температурах (выше 120 °С) его водные суспензии приобретают способность достаточно быстро схватываться, а при добавке 30-50 % песка образуют цементный камень высокой термостойкости.

Известково-кремнеземистые цементы. При реакции гидроксида кальция (суспензия готовится, как правило, на основе гашеной извести-пушенки) с оксидом кремния образуются гидросиликаты кальция: nCa(OH)2 + SiO2 + mH2O = nCaO × SiO2 × mH2O.

При температурах ниже 40 °С реакция синтеза гидросиликата из Ca(OH)3 и SiO2 идет очень медленно, даже если оксид кремния брать в высокоактивной форме в виде диатомита или силикагеля. Применение ускорителей схватывания и твердения при этом неэффективно. В температурном интервале 40-80 °С следует применять смеси гашеной извести-пушенки с диатомитом, трепелом или пылевидной золой каменных углей. При этом получаются седиментационно-устойчивые суспензии с высоким водосодержанием, быстротвердеющие, особенно при добавках фторидов натрия, кальция, алюминия, но нуждающиеся в замедлении схватывания. Эффективными замедлителями являются соли винной, фосфорной и борной кислот. Суспензии извести и кристаллического кремнезема достаточно быстро затвердевают при температурах выше 120 °С, при этом без добавки замедлителя схватывания время сохранения прокачиваемости незначительно. При температурах выше 120 °С прочность цементного камня из известково-кремнеземистых тампонажных растворов посте­пенно снижается и повышается проницаемость. Поэтому наиболее благоприятная область применения этих материалов от 40 до 120 °С в составе тампонажных растворов пониженной плотности. При использовании известково-зольных смесей плотностью 1600-1700 кг/м 3 при В/Ц = 0,55-0,6 прочность образующегося камня выше, чем камня из других тампонажных растворов такой плотности.

ГОСТ 1581-96: Портландцементы тампонажные. Технические условия

1 РАЗРАБОТАН Российским государственным концерном ЦЕ-
МЕНТ, фирмой «Цемискон», Акционерным обществом «НИИце-
мент», НПО «Бурение» (Всероссийский научно-исследовательский
и проектный институт «ВНИИКрНефть») Российской Федерации

ВНЕСЕН Минстроем России

2 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией
но стандартизации, техническому нормированию и сертификации в
строительстве (МНТКС) 11 декабря 1996 г.

За принятие проголосовали

Наименование органа государственного управления строительством

Министерство градостроительства Республики Армения

Министерство урбанизации и строительства Грузии

Агентство строительства и архитектурно- градостроительного контроля Министер ства экономики и торговли Республики Казахстан

Минархстрой Кыргызской Республики

Министерство территориального развития,

строительства и коммунального хозяйства Республики Молдова

Госкомархитектстрой Республики Узбекистан

3 ВЗАМЕН ГОСТ 1581-91

4 ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 октября 1998 г. в качестве госу-
дарственного стандарта Российской Федерации постановлением Гос-
строя России от 10 апреля 1998 г. № 18-31.

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения Госстроя России

Введение

Стандарт унифицирован со стандартом Американского нефтя-
ного института API Specification 10А [1] в части цементов типов I-G
и I-H, соответствующих по техническим требованиям цементам ти-
пов G и Н Американского стандарта, пользующимся большим спро-
сом на мировом рынке.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на тампонажные порт-
ландцементы (далее — цементы), изготовляемые на основе портланд-
цементного клинкера и предназначенные для цементирования не-
фтяных, газовых и других скважин.

Требования настоящего стандарта, изложенные в разделах 5—9,
за исключением показателей 2 и 4 таблицы 2 подпункта 5.1.2, явля-
ются обязательными.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылкина следующие стан-
дарты:

ГОСТ 4013—82 Камень гипсовый и гипсоангидритовый дляпроиз-
водства вяжущих материалов. Технические условия

ГОСТ 5382—91 Цементы и материалы цементного производства.
Методы химического анализа

Читайте так же:
Состав цемента для выравнивания пола

ГОСТ 6613—86 Сетки проволочные тканые с квадратнымиячейка-
ми. Технические условия

ГОСТ 26798.1—96 Цементы тампонажные. Методы испытаний

ГОСТ 26798.2—96 Цементы тампонажные типовI-G и I-H.Ме-
тоды испытаний

ГОСТ 30108—94 Материалы и изделия строительное. Определе-
ние удельной эффективной активности естественных радионуклидов

ГОСТ 30515-97 Цементы. Общие технические условия

3 Определения

Термины и определения — по ГОСТ 30515.

4 Классификация

4.1 По вещественному составу цементы подразделяют на следу-
ющие типы:

I — тампонажный портландцемент бездобавочный;

I-G — тампонажный портландцемент бездобавочный с норми-
рованными требованиями при водоцементном отношении, равном
0,44 [1];

I-H — тампонажный портландцемент бездобавочный с норми-
рованными требованиями при водоцементном отношении, равном
0,38 [1];

II — тампонажный портландцемент с минеральными добавками;

III — тампонажный портландцемент со специальными добавка-
ми, регулирующими плотность цементного теста.

4.2 По плотности цементного теста цемент типа III подразделя-
ют на:

4.3 По температуре применения цементы типов I, II и III под-
разделяют на цементы, предназначенные для:

— низких и нормальных температур (15—50) °С;

— умеренных температур (51—100) °С;

— повышенных температур (101—150) °С.

4.4 По сульфатостойкости цементы подразделяют на:

а) типы I, II, III

— обычный (требования по сульфатостойкости не предъяв-
ляют);

— высокой сульфатостойкости (СС-1);

— умеренной сульфатостойкости (СС-2).

4.5 Условное обозначение цемента должно состоять из:

— буквенных обозначений цемента: ПЦТ — портландцемент там-
понажный;

— обозначения типа цемента — по 4.1;

— обозначения сульфатостойкости цемента — по 4.4;

— обозначения средней плотности для цемента типа III — по
5.1.2 (таблица 3);

— обозначения максимальной температуры применения цемента —
по 4.3;

— обозначения гидрофобизации или пластификации цемента —
ГФ или ПЛ;

— обозначения настоящего стандарта.

Примеры условных обозначений

1 Портландцемент тампонажньш с минеральными добавками
сульфатостойкий для низких или нормальных температур

ПЦТ II-СС-50 ГОСТ 1581-96

2 Портландцемент тампонажньш бездобавочный с нормирован-
ными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44,
умеренной сульфатостойкости

ПЦТ I-G-CC-2 ГОСТ 1581-96

3 Портландцемент тампонажньш со специальными добавками
облегченный плотностью 1,53 г/см 3 , для умеренных температур гид-
рофобизированный

ПЦТ III-Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581-96

5 Технические требования

Цементы должны изготовляться в соответствии с требованиями
настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержден-
ному изготовителем.

5.1 Характеристики

5.1.1 Вещественный состав цементов всех типов должен соответ-
ствовать значениям, указанным в таблице 1.

5.1.2 Требования к физико-механическим показателям, характери-
зующим тампонажно-технические свойства цемента типов I — III, при-
ведены в таблицах 2 и 3, а цемента типов I-G и I-H — в таблице 4.

5.1.3 Требования к химическим параметрам цементов приведе-
ны в таблице 5.

ГОСТ 1581-96 Портландцементы тампонажные. Технические условия

1 РАЗРАБОТАН Российским государственным концерном ЦЕМЕНТ , фирмой «Цемискон» , Акционерным обществом «НИИцемент» , НПО «Бурение» (Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт ВНИИКрНефть») Российской Федерации

ВНЕСЕН Минстроем России

2 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС) 11 декабря 1996 г.

За принятие стандарта проголосовали:

Наименование органа управлением строительства

Министерство градостроительства Республики Армения

Министерство урбанизации и строительства Грузии

Агентство строительства и архитектурно-градостроительного контроля Министерства экономики и торговли Республики Казахстан

Минархстрой Кыргызской Республики

Министерство территориального развития , строительства и коммунального хозяйства Республики Молдова

Госкомархитектстрой Республики Узбекистан

3 ВЗАМЕН ГОСТ 1581-91

4 ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 октября 1998 г. в качестве государственного стандарта Российской Федерации постановлением Госстроя России 10 апреля 1998 г. № 18-31.

Введение

Стандарт унифицирован со стандартом Американского нефтяного института API Specification 10А [ 1] в части цементов типов I — G и I -Н , соответствующих по техническим требованиям цементам типов G и Н Американского стандарта , пользующимся большим спросом на мировом рынке.

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ ТАМПОНАЖНЫЕ

Технические условия

WELL PORTLAND CEMENTS

Specifications

Дата введения 1998-10-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на тампонажные портландцементы (далее — цементы), изготовляемые на основе портландцементного клинкера и предназначенные для цементирования нефтяных, газовых и других скважин.

Требования настоящего стандарта, изложенные в разделах 5-9, за исключением показателей 2 и 4 таблицы 2 подпункта 5.1.2, являются обязательными.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 4013-82 Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов. Технические условия

ГОСТ 5382-91 Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа

ГОСТ 6613-86 Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия

ГОСТ 26798.1-96 Цементы тампонажные. Методы испытаний

ГОСТ 26798.2-96 Цементы тампонажные типов I -G и I — H . Методы испытаний

ГОСТ 30108-94 Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов

ГОСТ 30515-97 Цементы. Общие технические условия

3 Определения

Термины и определения — по ГОСТ 30515.

4 Классификация

4.1 По вещественному составу цементы подразделяют на следующие типы:

I — тампонажный портландцемент бездобавочный;

I — G — тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44 [ 1];

I — H — тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,38 [ 1];

Читайте так же:
Пропорция цементного раствора для шубы

II — тампонажный портландцемент с минеральными добавками;

III — тампонажный портландцемент со специальными добавками, регулирующими плотность цементного теста.

4.2 По плотности цементного теста цемент типа III подразделяют на:

4.3 По температуре применения цементы типов I , II и III подразделяют на цементы, предназначенные для:

— низких и нормальных температур (15-50)°С;

— умеренных температур (51-100)°С;

— повышенных температур (101-150)°С.

4.4 По сульфатостойкости цементы подразделяют на:

а) типы I , II, III

— обычный (требования по сульфатостойкости не предъявляют);

б) типы I -G и I-H

— высокой сульфатостойкости (СС-1);

— умеренной сульфатостойкости (СС-2).

4.5 Условное обозначение цемента должно состоять из:

— буквенных обозначений цемента: ПЦТ — портландцемент тампонажный;

— обозначения типа цемента — по 4.1;

— обозначения сульфатостойкости цемента — по 4.4;

— обозначения средней плотности для цемента типа III — по 5.1.2 ( таблица 3);.

— обозначения максимальной температуры применения цемента — по 4.3;

— обозначения гидрофобизации или пластификации цемента — ГФ или ПЛ;

— обозначения настоящего стандарта.

Примеры условных обозначений

1 Портландцемент тампонажный с минеральными добавками сульфатостойкий для низких или нормальных температур

ПЦТ II -СС-50 ГОСТ 1581-96

2 Портландцемент тампонажный бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44, умеренной сульфатостойкости

ПЦТ I — G — CC -2 ГОСТ 1581-96

3 Портландцемент тампонажный со специальными добавками облегченный плотностью 1,53 г/см 3 , для умеренных температур гидрофобизированный

ПЦТ III -Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581-96

5 Технические требования

Цементы должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному изготовителем.

5.1 Характеристики

5.1.1 Вещественный состав цементов всех типов должен соответствовать значениям, указанным в таблице 1.

5.1.2 Требования к физико-механическим показателям, характеризующим тампонажно-технические свойства цемента типов I — III , приведены в таблицах 2 и 3 , а цемента типов I -G и I-H — в таблице 4 .

5.1.3 Требования к химическим параметрам цементов приведены в таблице 5.

Таблица 1 В процентах

Специальная добавка — облегчающая (в том числе природная пуццолановая) или утяжеляющая

* Добавок осадочного происхождения не должно быть более 10% массы цемента

Примечание — Вещественный состав характеризуют содержанием портландцементного клинкера и добавок без учета гипсового камня, вводимого сверх 100% массы цемента

Значение для цемента при температурах применения

низких и нормальных

умеренных и повышенных

1 Прочность при изгибе, МПа, не менее, в возрасте:

2 Тонкость помола*:

— остаток на сите с сеткой № 008 по ГОСТ 6613 , % , не более

— удельная поверхность , м 2 /кг , не менее

3 Водоотделение, мл, не более

4 Растекаемость цементного теста , мм , не менее для цемента :

5 Время загустевания до консистенции 30 Bс**, мин, не менее

* Допускается определять тонкость помола для цемента типа I только по удельной поверхности , а для цемента II и III-Ут — только по остатку на сите

** Единицы консистенции Бердена

Значение плотности цементного теста для цемента типа III, г/см 3

обозначение средней плотности

обозначение средней плотности

Значение для цемента типов I- G и I-Н

Прочность на сжатие, МПа, через 8 ч твердения при температуре:

Консистенция цементного теста через 15-30 мин режима испытания, Вс

Время загустевания до консистенции 100 Вс, мин

Таблица 5 В процентах

Значение для цемента типа

Потери при прокаливании, не более

Массовая доля нерастворимого остатка, не более

Массовая доля оксида серы (VI) SO3 :

Массовая доля хлор-иона С1 — , не более

Массовая доля суммы щелочных оксидов в пересчете на Na2 O, не более

5.2 Требования к материалам

5.2.1 Портландцементный клинкер по химическому составу должен соответствовать технологическому регламенту. Массовая доля оксида магния Mg О в клинкере не должна быть более 5,0%.

Минералогический состав клинкера для сульфатостойких тампонажных цементов должен соответствовать значениям, указанным в таблице 6.

Таблица 6 В процентах

Значение для клинкера цемента типа и сульфатостойкости

Содержание трехкальциевого силиката C3 S :

Содержание трехкальциевого алюмината C3А , не более

Сумма трехкальциевого алюмината С3А и четырехкальциевого алюмоферрита С4А F, не более

* Сумма четырехкальциевого алюмоферрита и удвоенного содержания трехкальциевого алюмината

5.2.2 Гипсовый камень — по ГОСТ 4013. Допускается применение других материалов, содержащих сульфат кальция, по соответствующим нормативным документам.

5.2.3 Минеральные добавки — по соответствующим нормативным документам.

5.2.4 Специальные добавки (облегчающие и утяжеляющие), регулирующие плотность цементного теста, — по соответствующим нормативным документам. Облегчающие и утяжеляющие добавки должны обеспечивать получение цемента плотностью, указанной в таблице 3, и не должны вызывать деструкцию и коррозию цементного камня.

5.2.5 Технологические добавки, регулирующие основные тампонажно-технические свойства цемента, и технологические добавки, применяемые для интенсификации помола, — по соответствующим нормативным документам.

Содержание добавок, вводимых в цемент при помоле, не должно быть больше значений, указанных в таблице 7.

Тампонажный цемент – свойства и сферы применения

Раствор для тампонажных работ приготавливают из цемента со специфическими свойствами. Материал:

  • имеет тонкий помол;
  • затвердевает в короткие сроки, при этом смесь цемента с водой долго сохраняет текучесть, что позволяет ее свободно закачивать;
  • схватывается и затвердевает, несмотря на контакт с водой;
  • совместим с разнообразными добавками.
Читайте так же:
Сваи с сульфатостойком цементе

Монолитная конструкция, выполненная из тампонажного раствора, на протяжении многих лет сохраняет целостность и не теряет прочности благодаря устойчивости к влиянию окружающих сред, в том числе агрессивных.

Виды тампонажного цемента

Несмотря на узкое применение тампонажной цементной смеси, эта разновидность портладцемента имеет несколько подвидов, а именно:

  • Песчанистый, стандартный, с вкраплениями гипса и кварцевого песка;
  • Солестойкий, с кварцевым песком особого, тонкодиперсного типа. Он препятствует возникновению коррозии, если в грунтовых водах наблюдается повышенное содержание солей;
  • Низкогигроскопический, в состав которого, помимо гипса и клинкера, входит триэтаноламин, препятствующий быстрому схватыванию и формирующий более пористую структуру при застывании;
  • Утяжеленный, с добавками железорудных материалов.

Часто производители используют более простую классификацию и предлагают клиентам тампонажный цемент для «холодных» и «горячих» скважин. В первых, неглубоких, температура не превышает 40 градусов по Цельсию. Во вторых, температура нередко доходит до 90 С. Существуют еще и сверхглубокие скважины: тут температура часто превышает 100С. Тампонирование скважины возможно в каждом из случаев, главное – правильно подобрать цементную смесь.

Cостав

Основой для производства тампонажного цемента служит измельченный клинкер (от 80%) и гипс (2-3,5%). К ним добавляются различные минеральные вещества для приготовления рабочих смесей с заданными свойствами. Применяется несколько видов тампонажных растворов:

  • Гигроскопический. Добавкой служит триэтаноломин.
  • Песчанистый. К основному составу добавляют гипс, кварцевый песок.
  • Утяжеленный. В число утяжеляющих добавок входят железнорудные минералы (магнетит, гематит, шпальт).
  • Солестойкий. Тонкоизмельченный кварцевый песок, добавленный в раствор, позволяет создать материал, защищающий трубы от коррозии под воздействием грунтовых вод с высоким содержанием соли.

К специальным тампонажным портландцементам относят сульфатостойкую смесь, устойчивую к агрессивным средам.

В сложных геологических условиях, в том числе если в разрезе имеются пласты поглощающие или склонные к гидроразрыву, цементирование глубоких скважин осуществляется с использованием облегченных растворов. Облегченный тампонажный цемент изготавливается путем введения добавок, снижающих плотность состава – золы, трепела, диатомита, алюмосиликатных микросфер и т.д.

Тампонажный цемент - свойства и сферы применения

Еще ниже плотность легких тампонажных цементов, предназначенных для работ на большой глубине и для ремонта разрушенных участков оболочки. Такие материалы проще закачивать, они обладают высокой адгезией и хорошо сцепляются со старой цементной оболочкой трубы, способны заполнять пустоты и трещины. Добавками служит каолин, полые алюмосиликатные микросферы и т.д.

Отличие тампонажного и расширяющегося цемента. При цементировании скважин в пористых и рыхлых горных породах требуется создать оболочку из цементного камня, не склонного к усадке.

Расширяющийся цемент содержит добавки, благодаря которым в цементном растворе происходят химические реакции с образованием кристаллических продуктов. Таким образом, раствор в процессе застывания увеличивается в объеме, при этом получившийся камень имеет плотную структуру. Обычные тампонажные цементы не расширяются при твердении.

Классификация

Портландцемент тампонажный по ГОСТ 1581-96 имеет несколько классификаций, этот же документ регламентирует технические условия для изготовления ТЦ. В зависимости от состава, материал разделяют на 3 типа. Бездобавочный относится к типу I, который в свою очередь имеет подтипы I-G и I-H. Первый характеризуется водоцементным соотношением 0,44, а для I-H это значение составляет 0,38. Второй тип имеет в своём составе дополнительные минеральные добавки и маркируется как тип II. В последний тип III при производстве добавляют компоненты, которые регулируют плотность цементного раствора.

Также существует классификация тампонажного цемента по удельному весу раствора: УТ — утяжелённый и Об — облегчённый. В зависимости от температурных условий применения, ТЦ классифицируют для: повышенных температур до 150 °С, умеренных — от 51 °С до 100 °С, а также низких и нормальных температур в пределах между 15 °С и 50 °С. Кроме того тампонажный портландцемент может быть сульфатостйким и обычным.

Для проведения капитального ремонта скважины или её изоляции в условиях трещиноватых пород, используется волокнистый тампонажный цемент. В смесь включают 2-3% асбеста, отходов текстильной промышленности или других волокнистых добавок. В процессе бурения проницаемых пород применяется гельцемент. Эта разновидность ТЦ имеет в своём составе от 5% до 15% процентов бентонитовой глины, которая поглощает большое количество воды и делает раствор более пластичным.

Маркировка тампонажного цемента

Тампонажный цемент производится в соответствии с ГОСТ 1581-96. Материал имеет маркировку ПТЦ (портландцемент). В зависимости от характеристик и свойств, тампонажный цемент бывает:

  • Бездобавочным (I, I-G, I-H), с добавлением минеральных веществ (II), с примесями, регулирующими плотность состава (III).
  • Утяжеленным (Ут), облегченным (Об);
  • Для применения при низких и нормальных (15-50°С), умеренных (51-100°С) и повышенных (101-150°С) температурах;
  • Обычным и сульфатостойким (СС).

В стандартной маркировке указывается тип цемента, его сульфатостойкость, средняя плотность, максимально допустимая температура применения, степень пластификации (ПЛ) или гидрофикации (ГФ), номер ГОСТа.

Читайте так же:
Сколько цемента надо для одного куба блока

Рабочие характеристики зависят от марки тампонажного цемента и особенностей его изготовления. В таблице ниже приведены пределы, в которых могут варьироваться показатели материала.

Наименование показателя, ед.измеренияВозможный диапазон, численное значение
Прочность на сжатие через 8 ч, МпаПри твердении при температуре 38°С – 2,1 60 °С – 10,3
Прочность на изгиб, МПаОт 0,7 до 3,5 в зависимости от марки ПЦ
Тонкость помола:
Остаток на сите с сеткой №008, %, не более

Удельная поверхность, м2/кг

Данные характеристики тампонажного цемента приводятся в сертификате на продукцию вместе с информацией о дате изготовления и объеме партии материала.

Цементы

Общее понятие о тампонажном цементе

Под термином цемент подразумеваются вяжущие составы, используемые в строительстве совместно с наполнителями – песком и щебнем. При затворении цемента водой получается пластичная масса, затвердевающая до состояния камня.

Тампонажный цемент (портландцемент), при производстве которого тонко измельчают клинкер и гипс, принадлежит к категории портландцемента для цементирования газовых и нефтяных скважин. Производители предлагают два вида тампонажного цемента, отличающиеся температурным режимом применения: для низкой температуры от +15 до +50°С (марка ПЦТ-I-50) и для умеренной температуры от +50 до +100°С (марка ПЦТ-I-100).

Аббревиатура бездобавочного тампонажного цемента

Для примера расшифруем аббревиатуру тампонажного цемента марки ПЦТ-I-50: ПЦТ обозначает «портландцемент тампонажный», I — «бездобавочный», цифра 50 (как вариант – 100) отображает температурный режим (для низких или умеренных температур).

Тампонажный цемент ПЦТ-I-50

Бездобавочный портландцемент тампонажный ПЦТ-1-50 для низких температур используется с целью изоляции газовых и нефтяных скважин от воздействия грунтовых вод в температурном диапазоне от +15 до +50°С, а также при выполнении общестроительных работ (кроме гидротехнических сооружений).

Цемент тампонажный ПЦТ-I-100, ПЦТ-II-100

Цемент(портландцемент) ПЦТ I-100, ПЦТ II-100, предназначен для изоляции нефтяных и газовых скважин от действия грунтовых вод при температуре от 51 до 100°С для общестроительных работ, за исключением гидротехнических сооружений.

Цемент тампонажный ПЦТ-I-G-CC-1

Низкое содержание алюминатов кальция и щелочных соединений наделяет этот цемент высокой коррозионной стойкостью, благодаря чему он применяется для крепления глубоких и сверхглубоких нефтяных и газовых скважин при повышенных температурах и давлениях. Он обеспечивает высокую прочность, газо- и водонепроницаемость даже при наличии в тампонажном растворе большого количества заполнителей и минеральных компонентов.

Упаковка, хранение и отгрузка цемента тампонажного

Упаковка цемента производится в МКР по 1 тн со вкладышем. Отгрузка навалом обсуждается в каждом случае индивидуально. Хранится цемент тампонажный на крытом складе на паллетах. Отгрузка цемента тампонажног производится авто и жд транспортом, по России, странам СНГ и странам дального зарубежья.

ООО ПКФ «ВППК» предлагает следующие виды цемнтов к поставке.

  • Цемент тампонажный ПТЦ I-50
  • Цемент тампонажный ПТЦ I-100
  • Цемент тампонажный облегченный ПЦТ 3(об) 4-50
  • Цемент тампонажный ПЦТ I-G-CC-1

Сферы применения

Применение тампонажного цемента обусловлено его главным качеством: материал имеет высокие показатели прочности с самого начала затвердевания. Данный вид цемента в первую очередь предназначен для тампонирования нефтегазовых скважин. В процессе цементирования одновременно вытесняется буровая смесь.

Тампонажный цемент - свойства и сферы применения

Тампонажный цемент для скважин закачивается с помощью насосного оборудования – чтобы обеспечить текучесть раствора объем воды должен превышать объем сухих компонентов в два раза. Получившаяся масса (пульпа) характеризуется высокой подвижностью, после затвердевания она образует плотный монолит, не склонный к усадке, между обсадной трубой и стенками скважины. При этом материал плотно сцеплен как с трубой, так и со стенками пробуренного в горных породах ствола.

Цементная оболочка служит защитой обсадной трубы от сдвижек пластов, от контакта с грунтовыми водами, агрессивными газообразными средами. Тампонажный цемент применяется для укрепления дна скважины и сокращения ее глубины, для устранения повреждений самой обсадной колонны.

В строительстве данный вид цемента практически не используется. Исключением служит применение тампонажного цемента для фундамента из буровых свай, которые устанавливаются на сложных грунтах.

Особенности использования

Тампонажный цемент – незаменимый материал для цементирования нефтяных скважин. Такая процедура проводится при разведочном бурении, а также при ремонте скважин, когда необходимо отделить слой нефти от воды или других составляющих.

Использование такого специализированного цемента при разведочных работах позволяет оценить количество запасов нефти и процент эффективности эксплуатации скважины в общем.

Процесс цементирования включает в себя механический замес раствора и его подачу в скважину с помощью насосной установки. Заливка чаще всего выполняется прямым способом, при этом специалисты строго контролируют:

  • Скорость подъема цементного раствора, ведь от этого зависит стойкость созданного цементного кольца;
  • Объемы смеси, которые обычно просчитываются заранее.

Качественный тампонажный цемент должен быть достаточно подвижным и текучим, особенно на начальных этапах цементирования. Такое свойство дает возможность быстро закачать его в колонну, а затем продавить в затрубное пространство.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector