Классификация тампонажных материалов по ГОСТ 1581-96.

СОСТАВ И СВОЙСТВА БАЗОВЫХ ТАМПОНАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 Базовыми цементами, которые могут быть использованы как в чистом виде, так и для приготовления тампонажных смесей, являются портландские, шлаковые, белитовые, глиноземистые и некоторые другие.

Портландцементы. Это порошкообразное вяжущее вещество, получаемое путем обжига до спекания и последующего тонкого измельчения смеси, карбонатных и глинистых пород, подобранных с таким расчетом, чтобы в исходном сырье содержалось СаО от 60 до 75%, А1₂Оз — от 3 до 8%, SiO₂ — от 15 до 25% и Fe ₂О₃;, — от 2 до 6%. В качестве базовых для разобщения пластов и других изоляционных работ в скважинах используют две разновидности тампонажных портландцементов, а) для «холодных» скважин; б) для «горячих скважин

Цементы на основе молотых гранулированных ишаков. Шлаками называют камневидные отходы металлургических процессов, образующиеся от сплавления разнородных окислов. В состав доменных шлаков входят окислы кальция, кремния, алюминия, железа, магния, а также марганца и других элементов. По сравнению с портландцементом, в доменных шлаках меньше окиси кальция, но больше кремнезема. Основным компонентом шлак; обладающим вяжущими свойствами при обычной температуре, является белит. При невысоких температурах тесто из шлакового цемента схватывается очень медленно. С повышением температуры активность цемента возрастает.

В чистом виде шлаковые цементы в качестве тампонажного материала используются сравнительно редко. Наиболее широко применяются цементы, приготовляемые путем совместного помола гранулированных доменных шлаков с кварцевым песком (шлакопесчаные цементы) либо с портландцементным клинкером (шлакопортландцементы). Так, для цементирования скважин с температурой от 160 до 220°С выпускается цемент ШПЦС-200, получаемый путем совместного помола доменного шлака и кварцевого песка, а для скважин с температурой от 80 до 160°С—цемент ШПЦС-120, который получают путем совместного помола доменного шлака, кварцевого песка и небольшого количества портландцементного клинкера. Последний играет роль активатора, способствующего ускорению схватывания цементного теста.

Белитно-кремнеземистый цемент. Получают путем совместного помола нефелинового шлама, являющегося отходом производства глинозема, и кварцевого песка в соотношении (70— 50): (30—50) % в порошок с удельной поверхностью 200—- 30,0 м²/кг. При помоле добавляют 1—2% бентонита для придания большей седиментационнон стабильности цементному тесту. Вяжущую основу цемента составляет белит. для скважин с температурой от 150 до 300°С.

Глиноземистые цементы. Глиноземистый цемент получают путем обжига до спекания и последующего помола смеси боксита и карбоната кальция.. Основным минералом, обеспечивающим вяжущие свойства этих цементов, является однокальциевый алюминат СаО-А1₂Оз, содержание которого может достигать 50%. Их особенности: быстрое схватывание и твердение при низких температурах и высокая коррозионная стойкость в некоторых типах агрессивных пластовых вод.

Портландцеменшпые смеси для высоких температур

 добавлением к клинкеру при помоле или непосредственно к портландцементу 30—50% (от массы цемента) кварцевого песка или доменного шлака. Такие модифицированные портландцементные смеси используют при температурах примерно до 160°С.

Облегченные цементные смеси.

а) добавление к клинкеру (шлаку) при помоле или непосредственно к базовому цементу минеральных веществ, способных связывать большое количество воды; б) добавление к базовому цементу мелких фракций твердых веществ с малой плотностью (нефтяного кокса, гильсонита, асфальтов, битумов и т. п.); в) добавление к базовому цементу мелких гранул с замкнутыми порами, заполненными газом (вспученного перлита, пламилона, кварцевых микробаллонов и т. п.); г) синтез специальных вяжущих.

Наиболее широко сейчас используют первый способ. В качестве минеральных добавок к клинкеру (шлаку) или базовому цементу употребляют глины (бентонит, палыгорскит, гидрослюды и др.), кремнеземистые материалы (диатомит, трепел, опоки, силикагель). материалы вулканического происхождения (пемза, вулканические пеплы, туфы), карбонатные материалы (известняк, мел.

Общим недостатком облегченных смесей является то, что с уменьшением плотности тампонажного раствора снижается также прочность образующегося из него камня и возрастает проницаемость.

Утяжеленные цементные смеси. Утяжеленные смеси готовят путем совместного помола портландцементного клинкера или гранулированного доменного шлака с минеральными добавками высокой плотности (4000 кг/м³ более). В качестве таких добавок используют в основном барит, железные и иногда свинцовые руды.

Волокнистые цементы. Эти смеси получают путем добавления к базовому цементу асбестовых отходов, имеющих волокна длиной 2—4 мм. Такие смеси применяют при цементировании скважин в трещиноватых породах.

Коррозионностойкие цементы. Коррозионностойкими называют те цементы или смеси, камень из которых отличается высокой устойчивостью против всех или хотя бы некоторых видов коррозии.. Высокой устойчивостью против коррозии выщелачивания обладают те цементы и смеси, в камне из которых практически не содержится гидроокись кальция. Коррозионностойкими при контакте с пластовыми водами, насыщенными хлоридами магния, кальция и натрия, и с горными породами, содержащими эти компоненты, являются шлаковые и шлакопесчаные цементы. К стойким против сульфатной коррозии относятся пуццолановые портландцементы с содержанием С₃А в клинкере не более 8% и отношением А1₂Оз:Fе₂О₃<0.7, в частности, смеси портландцемента с кремнеземистыми добавками типа опоки, трепела, а также шлакопортландцементы.

Расширяющиеся смеси. Такие смеси используют для приготовления тампонажных растворов, объем которых при твердении увеличивается. Первую составляю цементы и смеси, при использовании которых процесс расширения происходит в основном после того как цементный камень сформировался, приобрел достаточно большую прочность и в значительной мере утратил пластичность. К таким материалам относятся гипсо-глиноземистый цемент и смеси тампонажного портландцемента с 10—20% гипсглиноземистого либо 5—10% магнезита или доломита. Вторую группу составляют смеси, расширение раствора из которых заканчивается к концу схватывания его, г. е. происходит в период, когда кристаллизационная структура формирующегося цементного камня не приобрела еще значительной прочности и обладает большой пластичностью. Здесь допустима гораздо большая величина расширения. В качестве расширяющих добавок могут быть использованы окиси кальция и магния, полученные обжигом сырья при определенном температурном режиме.

Низкогидроскопичные цементы. Цементы имеют большую удельную поверхность, весьма гигроскопичны. Поглощая из атмосферы влагу и углекислоту, они сравнительно быстро теряют активность и слеживаются, комкуются; свойства растворов и камня при этом существенно ухудшаются. Одним из способов сохранения длительной активности и предотвращения слеживаемости цементов, является введение при помоле клинкера (шлака)специальных добавок, которые придают поверхности порошка гидрофобность либо уменьшают ее гигроскопичность. Гидрофобизированные цементы нежелательны для целей .бурения, так как они плохо смачиваются водой, а приготовленные из них растворы вспениваются и недостаточно седиментационно устойчивы. Для цементирования скважин используют низкогигроскопичные цементы, обработанные триэтаноламином. Такие цементы меньше слеживаются и сохраняют активность в течение более продолжительного времени.

⇐ Предыдущая18192021222324252627Следующая ⇒

Поделиться: