Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Тампонажні цементи та розчини для низьких плюсових і
|
|
мінусових температур (від -12 до +5°С)
Швидкотвердіючі цементи
У температурному інтервалі від -5 до +5°С краще використовувати глиноземистий та гіпсоглиноземистий цементи.
Різновид гіпсоглиноземистого цементу - швидкотвердіючий цемент для цементування низькотемпературних свердловин типу ЦТБР (ТУ 21-32-61-74) є сумішшю високоглиноземистого шлаку, основного доменного шлаку та гіпсу у співвідношенні приблизно 2: 1: 1 [200]. За В/Ц=0, 45 та температури +5°С він твердіє в камінь через 12 год. з міцністю 0, 25 МПа, через 24 год. - 2, 5 МПа. На його основі можна одержати полегшений цемент з додатком 30-50% трепелу.
Інший різновид гіпсоглиноземистого цементу - беліто-алюмінатний тампонажний цемент (БАЦ), який є сумішшю 84-85% обпаленого беліто-алюмінатного шламу (відходи хіміко-металургійного виробництва) і 15-16% гіпсу [200]. Крім гіпсу й алюмінатів кальцію - ЗСаОА1203, 5СаОЗА1203 та інших цементів, у ньому міститься до 50% P-2CaOSi02, який подібний до мінералу портландцементного клінкеру - беліту. Завдяки цьому цемент не тільки є швидкотвердіючим, але й термостійким до 120°С. Може використовуватися з різними додатками (перліт, вермикуліт, азбест) (табл. 2.39).
Таблиця 2.39 - Деякі властивості розчинів беліто-алюмінатного тампонажного цементу (БАЦ) з різними додатками
| Показники | БАЦ без додатків | Вид додатку (масова частка, %) | ||
| Перліт (8, 2) | Вермикуліт (8, 8) | Азбест (8, 2) | ||
| В/Т | 0, 5 | 0, 7 | 0, 65 | 0, 75 |
| рр, кг/м3 | ||||
| τ схопл., год.-хв. | ||||
| при +5°С | ||||
| τ ц. схопл. | 7-20 | 5-00-5-20 | 5-00 - 5-20 | 5-00-5-20 |
| τ к. схопл. | 14-00 | 7-30 - 7-50 | 7-30-7-50 | 7-30-7-50 |
| при -5°С | ||||
| τ n. схопл. | 7-50 | - | - | - |
| τ -к. схопл. | 15-00 | - | - | - |
| τ заг., год при +5°С | 1, 3 | 2, 6 | 1, 9 | 2, 0 |
| σ згнн, МПа | ||||
| при + 5°С через, діб: | ||||
| 2, 40 | 1, 53 | 1, 70 | 1, 40 | |
| 3, 90 | 2, 20 | 2, 55 | 3, 05 | |
| 4, 55 | 2, 70 | 2, 80 | 3, 16 | |
| при -5°С через, діб: | ||||
| 2, 05 | - | - | - | |
| 2, 60 | - | - | - | |
| 3, 50 | - | - | - |
Спеціальний цемент типу „Норд" одержується спільним обпа-ленням за 1100-1200°С з наступним меленням твердого залишку содового виробництва і шлаку доменного виробництва феротитану [200]. У результаті спільного обпалення утворюються [3-CaOSi02, СаОА1203, СаО2А1203. Властивості цементу „Норд" близькі до властивостей БАЦ.
Усі цементи сульфоалюмінатного твердіння показують невелике розширення при твердінні. Для запобігання замерзання рідинної фази можна застосовувати додаток NaCl.
Цемент тампонажний для низькотемпературних свердловин типу ЦТН призначений для кріплення нафтових та газових свердловин у вічномерзлих породах та зонах, які прилягають до них, за температур від +30 до -5°С [200]. Крім того, він може бути основою для розроблення спеціальних тампонажних цементів. Цемент тампонажний для низькотемпературних свердловин типу ЦТН являє собою гідравлічну в'яжучу речовину, одержану шляхом спільного помелу високоміцного гіпсу з портландцемент-ним клінкером у кількісному співвідношенні від 9: 1 до 6: 4 чи ретельним змішуванням окремо подрібнених компонентів. Високоміцний гіпс одержують варінням фосфогіпсу в рідинних середовищах за надлишкового тиску в присутності регуляторів кристалізації. Як регулятори твердіння застосовують клітинні оболонки від виробництва ферментолізату. Допускається використання інших регуляторів, які не погіршують властивостей цементного каменю. Цей цемент характеризується наступними параметрами:
Діаметр розтікання розчину Dp, см, не менше 18
Густина розчину рр, кг/м3 1700±50
Час загущення, τ заг, хв., за t = 20°С, не менше 60
Напруга згину σ згин, МПа, після 1 доби твердіння за температури t, °С:
+20, не менше 2
-2, не менше 1, 5
Тампонажні розчини з антифризами
Окрім спеціальних цементів для низьких температур можна використовувати портландцемента (бажано ПТЦ-Д0 з підвищенним вмістом ЗСаО Si02 та алюмоферитної фази) з додаванням до води замішування солей, які запобігають замерзання рідинної фази (антифризів), та прискорювачів тужавіння і твердіння [200]. За температур не нижче -5°С достатньо ввести хлористий кальцій СаС12 в кількості, яка залежить від складу клінкеру, тонкості помелу та тривалості зберігання цементу до застосування. Однак кращі результати дає комбінування додатку-прискорювача та протимо-розного додатку, зокрема розчину СаС12 і гідроксиду калію КОН та сульфо-силіцилової кислоти C6H3(OH)(S03H)COOH. За нижчих температур доводиться, як правило, використовувати два сольових додатки (табл. 2.40).
Таблиця 2.40 - Властивості портландцементних тампонажних розчинів з комбінованими додатками (В/Ц = 0, 5)
| Показники | Рідина замішування | |
| Розчин К2С03+КОН | 17% розчин | |
| (калій-лужний реагент) | CaCl2 + 4%NaCl | |
| Терміни охоплення, год. | ||
| при+10°С | ||
| Тп. схопл. | 2, 0-4, 0 | - |
| Тк. схопл. | 6, 0-8, 0 | - |
| при -5°С | ||
| Тп. схопл. | 3, 0-4, 5 | - |
| Тк. схопл. | 7, 5-10, 0 | - |
| при-10°С | ||
| Тп. схопл. | 2-4 | |
| Тк. схопл. | 4-7 | |
| Час загуснення, год. при температурі, °С | ||
| +10 | 3, 5 | - |
| -5 | 5, 5 | - |
| -10 | - | 2-4 |
| Межа міцності при стисканні, МПа | ||
| при -10°С через діб: | ||
| 2, 3 | - | |
| 8, 4 | - | |
| 18, 3 | - | |
| Межа міцності при розтягуванні, МПа | ||
| при -5°С через діб: | ||
| 0, 4 | - | |
| 1, 1 | - | |
| 3, 2 | - | |
| при -10°С через діб: | ||
| - | 0, 3-0, 6 | |
| - | 1-2 | |
| - | 2-3 | |
| Корозія металу обадних труб через 1 рік при-5°С, г/(м2/год) | 0, 0008 | 0, 2286 |
| Морозостійкість (кількість циклів | ||
| заморожування-відтанення) | ||
| Коефіцієнт проникності kB, '10-3 мкм2 (+5°С, через 7 діб) | 0, 8 | - |
| Зчеплення тампонажного каменю, | ||
| МПа (-5°С, через 7 діб): | ||
| з металом | 1, 80 | 0, 45 |
| з породою | 1, 45 | 0, 53 |
Тампонажні розчини
з покрашеними теплофізичними властивостями
Зниженню теплопровідності затверділого цементного каменю сприяють збільшення пористості, заміна в порах води газом, введення газо-наповненого матеріалу (роздутий перліт, вермикуліт, аргіліт, полімерні
мікробалони). Ефективним способом зниження теплопровідності є аерація тампонажного розчину [200].
Наприклад, до складу тампонажного піноцементного розчину „Аеротам" входять такі компоненти: а) тампонажний портландцемент ПЦТ-Д0-50; б) калій-лужний реагент (розчин К2С03+КОН), який є протиморозним додатком та інтенсифікатором твердіння в'яжучого; в) рідинний емульгатор - поверхнево-активна речовина; г) твердий високодисперсний емульгатор - стабілізатор бульбашок повітря в умовах гідростатичного тиску у свердловині; ґ) полімерний кольматувальний додаток, який забезпечує водогазонепроникність піноцементного каменю; д) повітря (ступінь аерації 8-15).