Содержание
Тампонажный цемент в строительстве – что это такое?
Для обустройства и реставрации нефтяных и газовых скважин создан специальный вид вяжущего – тампонажный цемент. Он обладает уникальными в своем роде свойствами проникновения и высокой адгезии с поверхностью, благодаря чему иногда применяется при ремонте коммуникаций. Рассмотрим основные свойства этого материала, особенности и отличие от традиционного портландцемента.
Состав
Тампонажный цемент – это вяжущее, которое практически не отличается от портландцемента за исключением повышенных требований к минералогическому составу клинкера. Допускается применение добавок, оказывающих влияние на отдельные свойства материала, в связи с чем его делят на группы:
- I – бездобавочный тампонажный ПЦ, который делится на два типа:
- I-G – с нормированными требованиями при водоцементном соотношении 0,44;
- I-H – с установленными требованиями при в/ц 0,38;
- II – тампонажный цемент с добавками минерального происхождения;
- III – тампонажный ПЦ с регулирующими плотность теста добавками.
Для данного типа вяжущего разрешено применение только минеральных и некоторых синтетических добавок, среди которых:
- Триэтаноламин, способствующий повышению гигроскопичности изоляции нефтяных скважин;
- Известняк (гипс) – добавка для расширяющихся цементов;
- Кварцевый песок для утяжелённого и солестойкого цемента;
- Шлаки;
- Шпаты, гематиты и другие утяжеляющие добавки.
К базовому клинкеру предъявляют строгие требования:
- Для холодных скважин количество алюмината трехкальциевого должно быть в пределах 10…13%, около 50% алита;
- Для «горячих» скважин содержание СзА должно быть минимальным – процессы твердения и набора прочности происходят естественным образом при повышении температуры в шахте.
Классификация
Требования к тампонажным цементам предъявляет ГОСТ 1581-96. Он нормирует основные характеристики материала и приводит его подробную классификацию. Кроме того, документ демонстрирует деление вяжущего по нескольким ключевым признакам. Все они отражаются в маркировке цемента и принимаются к сведению при выборе компонентов для строительства.
Плотность цементного теста для ПЦТ III типа:
- Утяжелённый (Ут) – вяжущее с утяжеляющими добавками (песок, шлак);
- Облегченный (Об) – классический состав.
Температурный режим монтажа и эксплуатации выбирают исходя из особенностей работы шахты:
- Низкие и нормальные (15…50)°С;
- Умеренные (51…100) °С;
- Повышенные (101…150) °С.
Стойкость к сульфатам, присутствующим в недрах грунтовых пород, для утяжеленных и облегчённых тампонажных цементов групп I, II, III:
- Обычные (без специальных требований);
- Сульфатостойкие со специальными присадками (СС).
Для типов I-G и I-H выделяют два уровня сульфатостойкости:
Степень защиты от сульфатов определяется анализом грунта при пробном или исследовательском бурении.
- Гидрофобизированное (ГФ);
- Пластифицированное (ПЛ).
Маркировка
По приведенным признакам тампонажного портландцемента (ПЦТ) можно расшифровать маркировку пакета. На примере ПЦТ III-Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581-96:
ПЦТ – портландцемент тампонажный; III-Об – третий тип уплотненного вяжущего облегченный; 5 – марка прочности тампонажного цемента. Определяется производителем; 100 – температура монтажа и эксплуатации, умеренный тип; ГФ – гидрофобизированное вяжущее, стойкое к воде;
ГОСТ 1581-96 – нормативный документ.
Основные технические показатели
Поскольку тампонажный цемент применяется в строительстве скважин нефтедобычи и сопутствующих продуктов, его свойства строго регламентированы ГОСТом, которые настоятельно рекомендуется придерживаться производителям вяжущего.
Основные характеристики ПЦТ по ГОСТ 26798.1-96:
| Насыпная поверхность | 250…1500 м 2 /кг | Параметр зависит от тонкости помола, минералогического состава порошка и включённых в состав добавок. |
| Плотность насыпная удельная | 800…1200 кг/м 3 | |
| Водосодержание (отношение массы воды к твердой фазе сухого вещества) | 0,2…0,25 (в теории), 0,35…0,4 (на практике) | Для получения пластичного раствора добиваются 18 см расплыва материала по конусу АзНИИ, то есть для каждой партии и раствора количество воды превышает нормируемое. |
| Подвижность | В пределах 18…25 см при в/ц=0,5 | Нижний предел подвижности – 16 см. В таком состоянии раствор еще сохраняет пластичность, но она критично низкая. |
| Срок схватывания | Начало – не ранее 1 час 45 мин, конец – не позже 10 часов | Гидратационное твердение тампонажного цемента в шахте зависит от состава и условий. В «горячих» скважинах гидратация происходит интенсивно благодаря нагреванию раствора, в «холодных» — из-за активных компонентов. Время определяют лабораторно посредством иглы Вика (от её провала до 1-2 мм на поверхности). |
| Водоотделение при гидратации* | 7,5…8,5 мл на 250 мл раствора | В зависимости от состава и условий твердения |
| Прочность | 27-62 кг/см 2 | Определяется на вторые сутки, ключевой показатель. Также проводятся испытания образцов через 8 часов от формовки (мин. 2,1 МПа при температуре 38°С и мин. 10,3 МПа при 60°С). Через 28 суток такой цемент не тестируют. |
| Усадка | Не допускается | Для обустройства нефтяных и газовых шахт подходят только безусадочные или расширяющиеся тампонажные цементы. |
*В процессе монтажа и на начальных стадиях твердения твердые и крупные фазы раствора оседают вниз, оставляя мелкие компоненты и воду на поверхности. Чтобы определить седиментационную устойчивость, принимают во внимание данный параметр.
Специфика применения
Тампонажные цементы предназначены для обустройства внешней защиты нефтеносной трубы. От состояния бетонного (цементного) слоя во многом зависит качество службы канала, как и продолжительность его эксплуатации. По этой причине к данному типу цементов предъявляют высокие требования.
Замес и заливка раствора происходят исключительно механическим способом, подача в шахту осуществляется насосной установкой. В связи с этим смесь делают подвижной, но не чрезмерно насыщенной водой.
Затвердевание происходит в условиях грунта, поэтому важен правильный выбор состава раствора, в частности – тампонажного цемента. Важно, что при гидратации и твердении не допускается усадка раствора и камня, иначе между стальной трубой и бетоном образуется прослойка, теряется функция защиты нефтеноса от окружающей агрессивной среды.
Применение цементов безусадочных и расширяющихся возможно по всей протяженности шахты и по отдельным ее частям при строительстве и ремонте.
Редко, но все же иногда тампонажные цементы применяют при ремонте коммуникаций из железобетона (канализации, вводные каналы).
В целях строительства домовых конструкций использование материала нецелесообразно – он обладает неподходящими характеристиками и дорого стоит, гораздо проще воспользоваться обычным или улучшенным портландцементом марок М300-М400, в зависимости от потребностей конструктивного элемента.
Тампонажный цемент: характеристики и применение
Этот строительный материал является разновидностью портландцемента. Состав предназначен для выполнения работ по изоляции скважин от давления грунтовых вод при добыче нефти и газа. Он обладает хорошими техническими и строительными характеристиками. Требования к такому цементу определены государственными стандартами 1581-96.
Параметры
Тампонажный цемент по своему составу классифицируются на различные виды:
- песчанистые (П50);
- с добавками (Д20);
- без добавок (Д0);
- с добавками (утяжеляющими или облегчающими), регулирующими плотность смеси.
По плотности цементного раствора выделяют:
- утяжеленный (У);
- облегченный (О);
- с нормальной плотностью.
По температуре использования:
- для высоких (150);
- низких и нормальных (50);
- умеренных (100).
Источник: https://salesbeton.ru/proizvodstvo-betona/tamponazhnyj-czement-v-stroitelstve-chto-eto-takoe
Тампонажный цемент – свойства и сферы применения
На заключительном этапе работ по обустройству скважин пространство вокруг обсадной колонны заполняют специальным цементным раствором. При затвердевании он образует монолитную рубашку для защиты трубы от агрессивных сред и газов. Для приготовления состава используется тампонажный цемент ПТЦ – особый подвид портландцемента.
Особенности тампонажного цемента
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.
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.
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.
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.
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.
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.измерения | Возможный диапазон, численное значение |
| Прочность на сжатие через 8 ч, Мпа | При твердении при температуре 38°С – 2,1 60 °С – 10,3 |
| Прочность на изгиб, МПа | От 0,7 до 3,5 в зависимости от марки ПЦ |
| Тонкость помола:Остаток на сите с сеткой №008, %, не болееУдельная поверхность, м2/кг | 10-15230-270 |
| Водоотделение, мл, не более | 7,5-10 |
| Растекаемость теста, мм, не менее | Для непластифицированного – 200ПЛ – 220 |
| Время загустевания до консистенции 30, мин, | От 90 |
Данные характеристики тампонажного цемента приводятся в сертификате на продукцию вместе с информацией о дате изготовления и объеме партии материала.
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 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.
Заключение
Производители тампонажных цементов выпускают материалы с различными характеристиками для применения в любых условиях.
При подборе марки ПТЦ учитывается:
- глубина скважины;
- характеристики геологических пластов;
- уровень температуры в шахте (влияет на сроки затвердения раствора);
- показатель содержания соли в грунтовых водах и т.д.
Чтобы готовый монолит отвечал всем требованиям, важно использовать свежий тампонажный цемент, который хранился в герметичной упаковке.
Источник: https://cementim.ru/tamponazhnyj-tsement/
Промывочные тампонажные растворы
Нефтяная скважина — это горная выработка округлого сечения, предназначенная для получения и транспортирования углеводородного полуфабриката из недр. Тампонажный промывочный раствор применяется в бурении для достижения увеличения срока функциональной пригодности скважины, наряду с технологическим процессом разобщения пластов обсадными колоннами.
Цементирование (тампонаж) нефтяной скважины
По мере увеличения глубины скважины требуется проводить цикл работ по укреплению стволового пути, включающий спуск обсадной колонны и тампонаж затрубного сектора. Так как в качестве тампонажного промывочного раствора обычно (но не всегда) применяются рабочие жидкости, содержащие цемент, этот технологический прием получил дублирующее название «цементирование скважины». Для дальнейшей успешной эксплуатации скважины процесс укрепления стенок цементированием и, в частности, качество образующегося цементного камня, играет первостепенную роль. Состав тампонажных промывочных растворов должен обеспечить:
- безпустотное, сплошное заполнение зоны между обсадной колонной и стволовыми стенками забоя;
- расчетную величину адгезии как со стенками обсадных труб, так и со стволовой поверхностью скважины;
- изоляцию и разобщение продуктивных и проницаемых пластов;
- защиту затрубного пространства от проникновения нефти и (или) газонефтяной смеси под воздействием избыточного пластового давления;
- укрепление обсадной колонны в толще разрабатываемой породы;
- антикоррозийную протекцию металлических частей обсадной колонны от окислительного разрушения межпластовыми водами;
- частичную разгрузку буровой колонны от экстернального давления.
Ввиду того, что цементный камень не подлежит замене и должен обеспечить надежное функционирование скважины во все время эксплуатации цементирование колонны необходимо выполнять в строгом соответствии с разработанными техническими регламентами, обеспечивая наличие и использование качественных тампонажных реагентов.
Цементирование колонны включает в себя цикл работ по приготовлению промывочного тампонажного раствора и нагнетании его в скважину, в затрубный промежуток. Во время проведения работ ведется постоянный контроль за параметрами промывочного тампонажного раствора и его соответствия технологическим характеристикам. После проведения цементажа скважины, через время, требующееся для затвердевания раствора, проводится исследование качества выполненных работ и, при соответствии цементного камня расчетным технологическим параметрам, процесс цементирования объекта считается законченным.
Портландцемент — основа тампонажного промывочного раствора
В качестве цементирующей составляющей промывочных тампонажных растворов используются портландцементы и доменные шлаки.
Портландцемент — это сыпучий материал с вяжущими свойствами, получаемый в результате одновременного размола гипса, клинкера и (или) гранулированных доменных шлаков. При этом количество гипса в полученной смеси регламентируется в пределах 1,5-3,5%.
Портландцементные тампонажные смеси обладают способностью затвердевания и превращения в минеральное соединение, характеризующееся повышенной механической прочностью, через некоторое время после разведения компонентов в воде. Цементный камень образуется в результате реакций гидратации и гидролитической диссоциации клинкерных элементов (кальциевых алюминатов, алюмоферритов, силикатов).
Таким образом именно минеральный состав клинкера играет главную роль при протекании химических реакций, определяющих скорость затвердевания промывочного тампонажного раствора и финишных функциональных свойствах полученного бетона.
На месторождениях с АВПД (аномально высоким давлением) работы по цементажу скважин производятся многоступенчатым методом, при этом плотность бурового тампонажного раствора увеличивают до максимально возможной величины. Помимо этих технологических приемов, во избежание заколонных нефтегазоводопроявлений, используют седиментационноустойчивые тампонажные компоненты, обеспечивающие ускоренное «схватывание» цементной смеси. В результате обработки стенки скважины успешно противостоят проницаемости пластов.
Добавки, улучшающие свойства тампонажных растворов
Для улучшения рабочих характеристик промывочного тампонажного раствора в качестве дополнительно используемых добавок используются:
- хлористый кальций и карбонат натрия. Применяются для сокращения сроков схватывания бетона. Добавление ускорителей в воду или в сухие компоненты позволяет получить БСС (быстросхватывающиеся смеси), которые используются при температуре скважины в пределах до 50-65°С. БСС с расширительными свойствами получают, добавляя к исходному сырью до 10-30% гипсоглиноземистого цемента. БСС на основе пуццолановых цементов отличаются низкой плотностью и высоким порогом интенсивности загустевания;
- гипс. Добавление гипса позволяет сократить срок твердения, в результате чего высокопрочный камень получается уже через 3-4 часа после закачки промывочного тампонажного раствора. Чтобы процесс схватывания не начался уже в бурильных трубах, в них специально добавляются замедлители процесса. Гипсо-цементные тампонажные суспезии гораздо более стойки к разбавлению водой, чем обычные цементные и применяются при наличии водяных пропластков;
- бентонит, применение которого увеличивает стартовую подвижность промывочного тампонажного раствора, что оптимизирует работу по закачке, особенно при необходимости применения высокой плотности цементирующего материала. Глиноцементные смеси обеспечивают стабильную вязкость рабочего материала во время продавливания его в зону поглощения, после чего происходит резкое увеличение параметра и наступление периода пластической прочности. Для улучшения характеристик бентонитовых смесей и нивелирования воздействия пластовых вод до начала твердения возможно добавление в раствор натриевого или калиевого силиката, в количестве 3-10% от массы цемента ;
- цементно-смолистая композиция (ЦСК) с использованием пластификатора ТЭГ-1 (эпоксидной алифатической смолы). Смола представляет собой вязкую жидкость желтого цвета, способную растворяться в воде. Используется при наличии осложнения скважины в виде близкорасположенных водоносных пластов;
- углеводородные добавки (дизельное топливо, добавляемое в количестве 30%). Соляро-цементные смеси используют при необходимости закачки раствора на большую глубину. Цементная составляющая инертна к углеводородам и раствор приобретает вязкость и пластическую прочность только после замещения дизтоплива водой. Для усиления прочности бетона и снижения материальных затрат допускается введение в массу до 50% кварцевого песка.
Общим недостатком практически всех цементных смесей является низкая коррозионная стойкость полученного цементного камня, усадка его во время дальнейшей эксплуатации и возможность проникновения вод через поры.
Комбинированные полимерно-цементные растворы
Комбинированные растворы получаются путем сочетания в тампонажном растворе цементной суспензии и раствора полиакриламида или гипана. Для приготовления комбинированной смеси используются следующая пропорция компонентов:
- ¾ тампонажный цемент;
- ¾ вода в соотношении 60% от массы сухого цемента;
- ¾ хлористый кальций (2,5-5%);
- ¾ полиакриламид (0,15-0,20%).
Из-за высокой вязкости полиакриламид предварительно разводят до концентрации трехпроцентного раствора и вводят в цементную массу непосредственно в буровых трубах, чтобы избежать преждевременного схватывания.
Тампонажные растворы на основе «Ультрацемета»
Источник: http://snkoil.com/press-tsentr/polezno-pochitat/promyvochnye-tamponazhnye-rastvory/
Тампонажный цемент: характеристики и применение
21.12.2019
Этот строительный материал является разновидностью портландцемента. Состав предназначен для выполнения работ по изоляции скважин от давления грунтовых вод при добыче нефти и газа. Он обладает хорошими техническими и строительными характеристиками. Требования к такому цементу определены государственными стандартами 1581-96.
Основные технические характеристики
Свойства тампонажного портландцемента строго регламентированы государственным стандартом, которым должны руководствоваться производители вяжущей смеси.
Основными техническими показателям ТП по ГОСТу 26798.1-96 являются:
Указанные технические характеристики должны содержаться в сертификате наряду со сведениями о партии и дате изготовления.
Как и у обыкновенного, у тампонажного сохраняются все свойства в течение 6 месяцев. Активность раствора теряется при взаимодействии с влагой и контакте с открытым воздухом. Сроки затвердевания после затворения жидкостью зависят от температурного режима в скважине, количества натрия хлора, хлористого калия в составе смеси. Если температура выше 60 °С, диапазон колеблется от 10 минут до 10 часов. Если ниже — от 2 до 12 часов.
Области применения
Главное назначение строительного материала — тампонирование нефтяных и газовых скважин. При бурении температура горных пород сильно воздействует на статическое напряжение сдвига, водоотдачу и вязкость раствора для бурения. Чем больше температура горных пород, тем труднее удерживать заданные параметры на уровне. При серьезной разности температур требуется применение тампонажного портландцемента.
Процесс представляет собой заделку цементным раствором пространства между обсадной трубой и стенками. Когда состав затвердеет, полученная прослойка будет способствовать надежной защите от грунтовых вод. Заполнять свободное пространство можно частично или полностью, принимая во внимание параметры грунта.
Тампонажный цемент при жилом строительстве не применяется. Исключение — закладка буровых свай под фундамент в тяжелых условиях.
Применение
Тампонажный цемент не заливают вручную. Его закачивают с помощью насосов. Поэтому состав должен быть жидким — 1 часть воды на 2 части сухого порошка. Полученную субстанцию называют пульпой. Зазор между стволом скважины при глубине на сотни и тысячи метров должен быть 15-50 мм. Требования к цементному составу строгие: сохранение первоначальной подвижности при скорости поступления в шахту около 1,5 м/с. Когда процесс завершится, прочность будет возрастать.
Высокие показатели твердости обеспечиваются, если использован качественный цемент. Чтобы в этом убедиться, крошку просеивают через сито. Если порошка осталось на 3/4, то состав считается высококачественным.
Таким образом, тампонажный цемент — продукт, получаемый путем измельчения цементного клинкера гипса и различных добавок. Смесь используется для цементирования нефтяных и газовых скважин для защиты свободного пространства между обсадной колонной и стволом скважины от воздействия подземных вод. В сфере строительства его не применяют. Раствор реализуют навалом и в мягких мешках весом 50 кг.
Источник: https://remstroymast.ru/tamponajnyi-cement-harakteristiki-i-primenenie.html
Тампонажные цементы. гельцемент. бкц безобжиговое гидравлическое вяжущее
Тампонажный цемент – это вяжущее, которое практически не отличается от портландцемента за исключением повышенных требований к минералогическому составу клинкера. Допускается применение добавок, оказывающих влияние на отдельные свойства материала, в связи с чем его делят на группы:
- I – бездобавочный тампонажный ПЦ, который делится на два типа:
- I-G – с нормированными требованиями при водоцементном соотношении 0,44;
- I-H – с установленными требованиями при в/ц 0,38;
- II – тампонажный цемент с добавками минерального происхождения;
- III – тампонажный ПЦ с регулирующими плотность теста добавками.
Для данного типа вяжущего разрешено применение только минеральных и некоторых синтетических добавок, среди которых:
- Триэтаноламин, способствующий повышению гигроскопичности изоляции нефтяных скважин;
- Известняк (гипс) – добавка для расширяющихся цементов;
- Кварцевый песок для утяжелённого и солестойкого цемента;
- Шлаки;
- Шпаты, гематиты и другие утяжеляющие добавки.
К базовому клинкеру предъявляют строгие требования:
- Для холодных скважин количество алюмината трехкальциевого должно быть в пределах 10…13%, около 50% алита;
- Для «горячих» скважин содержание СзА должно быть минимальным – процессы твердения и набора прочности происходят естественным образом при повышении температуры в шахте.
Тампонажный цемент: марки, состав и области применения
Одна из разновидностей портландцемента — тампонажный цемент. Этот вид портландцемента можно использовать в широчайшем диапазоне при проведении тампонажных работ. Он занимает одно из важнейших мест благодаря хорошему сочетанию технических и строительных свойств.
Что же это за материал и чем он отличается от привычного всем цементного раствора? Об этом – далее.
Специфические особенности
То, чем отличается от портландцемента тампонажный цемент, – состав: для его изготовления в измельченную клинкерную основу с гипсом вносят определенные добавки.
Для нефтяных и газовых скважин изготавливаются разные типы смесей, которые разделяются на следующие подвиды:
- Гигроскопический. Для получения материала в сухую массу вводят гидрофобизатор триэтаноламина.
- Утяжеленный. Для изготовления смешивают цементный клинкер с гипсом и утяжеляющими добавками. Таковыми может служить железная руда в виде тяжелых шпальтов, гематитов, магнетитов.
- Песчанистый. Для получения материала этого подвида в смесь добавляют кварцевый песок с гипсом. Количество компонентов не должно быть больше 50 % для «горячих» скважин и меньше 20 % для «холодных».
- Солестойкий. Используется там, где соли в грунтовых водах имеют высокую концентрацию. Это приводит к возникновению коррозии, но добавление тонкоизмельченного кварцевого песка устраняет это недостаток.
Технические характеристики каждого вида зависят от пропорций и свойств компонентов. Таковыми могут выступать кварцевый песок, минеральные вещества, известняк, шлак.
Поскольку тампонажный цемент приходится заливать не вручную, а закачивать насосами, массу делают достаточно жидкой. Для этого на 2 части сухой смеси добавляют 1 часть воды. Полученная масса называется пульпой. Если температура высокая, пульпа может затвердеть уже за 1,5-10 часов. Чем выше температура, тем быстрее схватится цемент тампонажный. Применение в холодных скважинах (или если масса используется при гидроизоляционных работах на возведении зданий в холодное время года) приводит к тому, что процесс затвердения начнется через 2-3 часа и завершится часов через 20-22. Дольше всего застывает солестойкий цемент.
Показатель прочности на изгиб через двое суток после полного застывания таков:
- Если отсутствует нагрев – приблизительно 62 кГ/см.
- Если температура стабильно высокая — 27 кГ/см.
Но это только в том случае, если использовался качественный тампонажный цемент. Как проверить его качество? Есть очень простой и надежный способ – выполнить пробу через сито. Для этого нужно тщательно просеять через сито немного сухого порошка. Если в сите осталось ¾ части от начального объема, материал качественный. Можно проверить и на глазок, но это могут сделать лишь те, кто имеет большой опыт работы с тампонажным цементом. В противном случае придется доверять продавцу. Но при этом стоить обратить внимание и на состав сухой смеси – количество гипса не должно быть больше чем 3,5 %.
Главными особенностями материала являются следующие показатели:
- Высокая скорость твердения. Но при этом подвижность смешанной с водой смеси сохраняется достаточно долго.
- Водостойкость. Раствор может твердеть даже под водой.
- Сочетание с разными наполнителями. Причем это могут быть и поверхности, имеющие физико-химическую природу, включая и сталь.
- Независимо от условий окружающей среды, затвердевшая смесь сохраняет прочность и целостность достаточно долго.
Классификационные особенности
Тампонажный цемент бывает нескольких видов. Все они отличаются по разным параметрам. Так, по составу веществ материал бывает таких типов:
- I – без добавок;
- II – с миндобавками;
- III – со спецдобавками. Они используются, чтобы регулировать плотность раствора.
Материал III типа бывает утяжелённым (Ут) и облегченным (Об). Кроме того, каждый тип материала подразделяется на виды, предназначенные для использования при нормальных (25-50), низких (15-24), умеренных (51-100) или повышенных (101-150) температурах.
Условные обозначения
Для определения марки материала применяется специальная маркировка:
- Цемент тампонажный – ПЦТ.
- Сульфатостойкость — СС.
- Средняя плотность.
- Максимально допустимая температура при выполнении работ.
- Пластификация или гидрофобизация. Обозначаются как Пл, Гф.
- Стандартный показатель.
Пример: ПЦТ-I-СС-100. Обозначение несет такую информацию: материал является тампонажным портландцементом, не содержащим добавок, является сульфатостойким. Предназначен для использования при температуре от 51 до 100 градусов.
ПЦТ-III-УТ1-100. Это тампонажный вид портландцемента, облегченный тип с плотностными показателями 2,1 г/см3. Можно работать с материалом при умеренной температуре.
ПЦТ-III-Об5-50 — цемент тампонажный. Является облегченным типом. Обладает плотностными показателями 1,5 г/см3. Допускается к работе при нормальных температурах.
Проверка качества
Этот материал предназначен для создания гидроизоляции скважин, но нередко используется тампонажный цемент в строительстве при возведении некоторых жилых или промышленных объектов. Но чтобы материал смог выполнить предназначенную задачу, обеспечить герметичность и надежность созданного сооружения и при этом был экологически безопасным, он должен быть качественным, а состав – соответствующим сложности и особенностям поставленных задач. Для этого созданные смеси проходят проверку.
Есть разные методы испытания тампонажного цемента, чем и занимаются специализированные лаборатории. Они определяют следующие показатели:
- Плотность (удельный вес).
- Реологические свойства.
- Время загустевания.
- Водоотделение.
- Фильтрационные потери.
- Предел прочности.
- Устойчивость перед ультразвуком.
- Проницаемость застывшего материала жидкостями, газом, воздухом.
.ru