Технологічні властивості цементного порошку, розчину і каменю 5 страница

і неорганічних матеріалів, а також матеріалів, які здатні утримувати значну кількість води. Найефективнішими для цих цілей є реагенти-структуроутворювачі (наприклад, КМЦ, гіпан), матеріали типу пластмас з густиною, яка близька до 1000 кг/м³, і бентонітові глинопорошки, що добре утримують воду.

Для підвищення густини цементних розчинів використовують обваж-нювальні додатки (наприклад, барит, магнетит, гематит і інші) і кварцовий пісок. Збільшують густину цементних розчинів зі зниженням водо-цементного відношення з одночасним обробленням розчинів реагентами-пластифікаторами (наприклад, ССБ, ПФЛК і ін.), також одночасним введенням обважнювальних додатків.

Рекомендації щодо температурних умов використання понижувачів водовіддачі приведено в табл. 2.86, а щодо призначення дози - в табл. 2.94.

При використанні понижувача водовіддачі необхідно вибирати реагенти з максимальною величиною в'язкості 1% розчину. Реагенти-понижувачі вводяться в тампонажні розчини при цементуванні поглинальних пластів.

Тампонажні суміші з понижувачами водовіддачі охарактеризовано в табл. 2.95.

5. Піногасники - реагенти, які вводять в тампонажні розчини для гасіння піни: нейтралізований чорний контакт (НЧК), окислений петро-латум, соапсток, кальцієвий милонафт, флотореагенти, поліметилсилок-санові рідини.

Піногасники - це в більшості випадків розчини реагентів у дизельному пальному. При вирішенні питання щодо використання того чи іншого піногасника необхідно враховувати його можливу реакцію з тампонаж­ними розчинами і вплив на властивості останнього. Наприклад, окислений петролатум у присутності солей кальцію коагулює, і для стабілізації в тампонажні розчини вводять кальциновану соду.

За вмісту хлориду натрію у воді замішування понад 10%, а карбона­ту натрію менше 1%, реагенти уповільнюють швидкість тужавіння та твердіння.

Введення хлоридів більше 2% чи сульфатів понад 6% викликає елект­рохімічну корозію труб. Для її гальмування рекомендується одночасно з хлоридами вводити водорозчинні нітрати, нітрити та хромати натрію, одночасно з сульфатами - вводити органічні інгібувальні додатки, на­приклад уротропін, чи органічні електроліти. Слід врахувати, що більшість інгібіторів корозії є сильними прискорювачами схоплення і твердіння.

Умови використання їх приведено в табл. 2.86, а основні види і реко­мендовані дози - в табл. 2.96.

Оптимальна кількість реагентів встановлюється експериментальним шляхом.

Таблиця 2.96 - Рекомендовані дози піногасників

Механічну цінність і проникність одержаного цементного каменю регулюють введенням у розчин різних матеріалів і хімічних реагентів. За всіх температурних умов механічна міцність утвореного цементного каменю збільшується, а проникність зменшується в разі зниження водо-цементного відношення; таку ж дію за умов високих температур і тисків виявляє введення в цементний розчин кальцієвого піску.

Характеристика деяких хімічних реагентів -регуляторів властивостей розчинів Характеристику деяких реагентів -регуляторів властивостей тампонаж­них портландцементних і інших розчинів у зведеній формі подано в табл. 2.97.

Таблиця 2.Р7-Реагенти для приготування і регулювання властивостей тампонажних сумішей [168]

352

Продовження таблиці 2.97

Продовження таблиці 2.97

Реагенти, які є основним компонентом водоізолювальних сумішей, на­приклад, гіпан, поліакриламід розглянуто далі у відповідних розділах Нижче подаємо дещо ширшу інформацію про регулятори властивостей розчинів.

Альфонол-79 (П-79) - 20% розчин у дизельному пальному синте­тичних вищих жирних спиртів; вводять від 0, 5 до 1, 5% об'єму розчину за дією аналогічний реагенту ВМС-12, але менш ефективний за високого вмісту солей магнію та кальцію [200].

Борна кислота Н₃В0₃ - випускається у вигляді кристалічного по­рошку білого кольору; постачається в поліетиленових мішках, використо­вується як уповільнювач схоплювання тампонажних (цементних) розчинів на мінеральній основі за температур до 130°С, а в поєднанні з винною кислотою - до 220°С; зберігається за умов відсутності вологи [200]

Винна кислота С₄Н_б0₆ (ВК) - виготовляється з виннокам'яного вапна (виннокислого кальцію) - ВКК чи синтетичним шляхом - СВК-густина 1759 кг/м³; добре розчиняється у воді; випускається у вигляді білого порошку; постачається в багатошарових мішках чи барабанах- є дуже ефективним уповільнювачем схоплювання і твердіння тампонажних розчинів на мінеральній основі, у тому числі за високих температур-температурний діапазон використання 100-160°С, у поєднанні з борною кислотою - до 250°С, а з хромпіком - до 200°С [200].

ВМС-12 - розчин алкілсульфонатів високомолекулярних спиртів-випускається у вигляді пасти, використовується у вигляді 20% розчину в дизельному пальному; ефективний в тампонажних (цементних) розчинах будь-якої мінералізації, кращі результати одержуються внаслідок одно­часного введення ВМС-12 та піноутворювача, аналогічний за дією реа­генту альфонол-79; під час первинного оброблення вводять до 0 5% ВМС-12, під час наступних - 0, 2-0, 3 % [200].

Гексаметафосфат натрію (NaP0₃)₆ - одержується випарову­ванням розчину мононатрієфосфату з наступним топленням- випус­кається у вигляді порошку білого кольору; постачається в мішках- вико­ристовується як понижувач в'язкості і граничної напруги зсуву- упо­вільнює схоплювання і твердіння тампонажних розчинів на мінеральній основі; використовується за температур тільки до 75°С оскільки за температур 80-100°С втрачає активність; зберігається за умов відсут­ності зволоження [200].

Гідроксид натрію NaOH (їдкий натр, каустична сода) ~ луг випускається як у твердому вигляді густиною 2020 кг/м³, так і у вигляді розчину; постачається в металевих барабанах, бочках і цистернах- вико­ристовується як прискорювач твердіння тампонажних (цементних) роз­чинів за температур вище 0°С [200].

Декстрин (С₆Н₁₀О₅)_х - продукт часткового розщеплення крохмалю та глікогену в результаті термічного оброблення, кислотного гідролізу чи ферментативного розкладання; порошок білого кольору (безбарвний); розчиняється у воді, ступінь розчинення 60-95% у залежності від сорту; відпускається в паперових чи льняно-джутових мішках; ефективний понижувач водовіддачі цементних розчинів; зберігається за умов від­сутності зволоження; використовується за температур до 160°С [200].

К-4 - продукт неповного омилення поліакрилонітрилу, який містить азотистих груп більше, ніж гіпан, внаслідок чого розчини К-4 більш в'язкі, ніж розчини гіпану; ефективний понижувач водовіддачі, уповільнювач схоплювання цементних розчинів. Порівняно з гіпаном використовується рідше. Зберігати належить за умов, які виключають замерзання [200].

Кальцієвий милонафт - лужна сіль нафтенових кислот, одержується в результаті взаємодії натрієвого милонафту з вапняною водою і викори­стовується як піногасник. Спосіб виготовлення: 1 частина милонафту + 1 частина солярового масла + 4 частини вапняного молока густиною 1120-1170 кг/м³. Одержаний від змішування вказаних компонентів осад кальцієвого милонафту промивають водою і змішують з дизельним пальним до однорідної маси. У тампонажні (цементні) розчини його вводять до 10% від маси піни [200].

Карбамід CO(NH₂)₂ {сечовина) - мінеральне добриво, яке випускаєть­ся у вигляді гранул білого кольору; відпускається в поліетиленових мішках; використовується як прискорювач твердіння цементних розчинів за низьких плюсових температур, а в поєднанні з нітратом кальцію, хлоридом кальцію та нітрит-нітрат-хлоридом кальцію - за мінусових температур; зберігати необхідно за умов відсутності зволоження, не викликає корозії труб; за температур понад 50°С діє як уповільнювач схоплювання розчину [200].

Карбоксиметилцелюлоза (КМЦ) - натрієва сіль целюлозогліконової кислоти; одержують КМЦ діянням на лужну целюлозу монохлороцтовою кислотою; відпускається в паперових мішках у вигляді сухого порошку жовтуватого кольору густиною 1700 кг/м³; добре розчиняється у воді до 10%, відтак розчинення погіршується, але розчинність повна; ефективний і найпоширеніший понижувач водовіддачі і уповільнювач схоплювання та твердіння тампонажних (цементних) розчинів, знижує граничну напругу зсуву; введення її не зменшує в'язкості, часто навіть підвищує; із збіль­шенням відносної молекулярної маси ефективність КМЦ збільшується; найбільш ефективна КМЦ-600; температурний діапазон використання -75-130°С; а з хромпіком - до 150-160°С; гігроскопічна, зберігати необхідно за умов відсутності зволоження [200].

Карбонати натрію та калію (сода кальцинована Na₂C0₃ і поташ К₂С0₃) - солі, які випускаються у вигляді білих кристалічних порошків;

постачаються в паперових багатошарових мішках; найчастіше вико­ристовувані прискорювачі схоплювання та твердіння цементних розчинів, а вуглекислий калій також використовується як антифриз; використову­ються за температур від -40 до +150°С, зберігати належить за умов від­сутності зволоження [200].

Кістковий жир (ЖТТ) - жир тваринний технічний; використовується як піногасник цементних розчинів у вигляді 20% розчину в дизельному пальному; постачається в бочках; у воду замішування додається 0, 5-1, 0% її об'єму; вводиться разом із спінювальним реагентом.

Кістково-дріжджова бражка (КДБ) - відходи спиртового вироб­ництва з харчових продуктів; являє собою 50% розчин бурого кольору; відпускається в цистернах; уповільнювач схоплювання та твердіння тампонажних (цементних) розчинів, особливо гіпсоглиноземистих; вико­ристовується за низьких плюсових та нормальних температур; характе­ризується пластифікувальним діянням [200].

Конденсована сульфіт-спиртова барда (КССБ), яка відноситься до технічних лігносульфонатів, - продукт конденсації сульфіт-спиртової барди (ССБ) з формальдегідом та фенолом у кислому середовищі з наступною нейтралізацією їдким натром до рН = 6-7; випускається під­приємствами целюлозно-паперової промисловості трьох марок: КССБ-2, КССБ-3, КССБ-4 відповідно для мало-, середньо- та сильномінералізо-ваних розчинів у вигляді порошку чи рідини; постачається у паперових мішках чи бочках; активно знижує водовіддачу тампонажних (цемент­них) розчинів, уповільнює їх твердіння та схоплювання; використовується в діапазоні температур до 200°С; під час приготування розчинів піниться; зберігати слід за умов, які виключають надходження вологи [200].

Кремнієорганічні рідини (ГКР-10 та ГКР-11) - водоспиртові роз­чини етил- (ГКР-10) чи метилсиліконату натрію (ГКР-11) із вмістом основної речовини 30±5% (ТУ 6-02-696-76); відпускаються в металевій тарі, в якій вони і повинні зберігатися за температури від 0 до 30°С; гарантійний термін зберігання 6 місяців; використовуються як пласти­фікатор цементного розчину; прискорюють твердіння і схоплювання [200].

Крохмаль модифікований (МК) - крохмаль, оброблений алюмо­калієвим галуном та содою; випускається у вигляді лускатого продукту білого чи кремового кольору, вологістю 8-12%; постачається у паперових багатошарових мішках, ефективний понижувач водовіддачі тампонажних (цементних) розчинів; добре розчиняється у воді, особливо в гарячій; зберігати належить за умов, які виключають зволоження [200].

Лакріс-20 - натріємоноетаноламінна сіль кополімеру метакрилової кислоти з метилметакрилатом; порошкоподібний високотемпературний

(термостійкий до 300°С) уповільнювач схоплювання тампонажних роз­чинів [137].

Малеїновий ангідрид (МА) - випускається у вигляді порошку білого кольору; постачається в поліетиленових мішках, вкладених у паперові, або в барабанах; уповільнювач схоплювання та твердіння тампонажних (цементних) розчинів за високих температур; часто використовується разом з сільфіт-дріжджевою бражкою (СДБ); зберігається за умов, які виключають зволоження [200].

Меляса (маляс) - відходи виробництва цукру; за невеликих доз (менше 1%) діє як прискорювач; за великих дозувань - як уповільнювач тужавіння цементних розчинів; являє собою рідину бурого кольору; випускається для корму худобі, тому є дефіцитним; постачається в цистернах; використовується за плюсових температур; володіє пластифі-кувальною дією; не викликає корозії [200].

Метакриловий кополімер (метас) - кополімер метакрилової кис­лоти та метакриламіду; випускається у вигляді порошку чи гранул білого або жовтувато-сірого кольору з вологістю до 40%; постачається в папе­рових мішках чи барабанах; ефективний понижувач водовіддачі та уповільнювач схоплювання тампонажних (цементних) розчинів за тем­ператур до 250°С; ефективний за будь-якого вмісту хлоридів у розчині; використовується у вигляді 7-10% воднолужного розчину; зберігати нале­жить за умов, які виключають зволоження [200].

Його використовують (в обмежених масштабах) як основний ком­понент у водоізолювальному складі [174]. У лабораторних умовах проя­вив себе як ефективний водоізоляційний матеріал, а в промислових умо­вах його показники виявилися низькими, що пояснюється незадовільними структурно-механічними властивостями утвореного закупорювального матеріалу, слабкою здатністю структурування (див. нижче).

Характеристика товарного реагенту

Склад %

матакрилової кислоти СН₂=С(СН₃)СООН Близько 55

метакриламіду Близько 45

Зовнішній вигляд Білий кристалічний порошок

Молекулярна маса 2-10⁶

Розчинність:

у нейтральних кислотних середовищах Обмежена

в 1 -2% розчинах їдкого натру Добра

Динамічний коефіцієнт в'язкості в дистильованій воді

за концентрації 0, 2-0, 6%, мПа с 5-15

Вологість, % 40-65
Форма по стачання У крафт-мішках масою 20-25 кг

Умови зберігання Під навісом

358
Наявність метильних груп у складі молекулярного ланцюга надає розчинам реагенту підвищену гідрофобізувальну здатність, структури-зована маса внаслідок цього набухає в меншій мірі, ніж у реагентів на акриловій основі. Це зумовило низьку ефективність метасу в промис­лових умовах, хоч у лабораторних умовах він показав себе як ефективний водоізолювальний реагент (ТУ 6-01-125-67). Його використовують як знижувач водовіддачі в бурінні і рекомендують для полімерного завод­нення пластів.

Метилцелюлоза (МЦ) - нейоногенний полімер; відрізняється від КМЦ тим, що замість карбоксильної групи містить метоксил; одержу­ється обробленням алкілцелюлози диметилсульфатом чи хлористим метилом; у воді розчиняється повільно, краще в розчинах лугів; у холодній воді розчиняється така МЦ, яка містить від 13 до 33% метоксильних груп, у гарячій - низькомолекулярна; ефективний понижувач водовіддачі там­понажних (цементних) розчинів; трохи уповільнює тужавіння; випускається у вигляді порошку в мішках та барабанах; зберігати необхідно за умов, які виключають зволоження; використовується за температур 0-100°С [200].

Милонафт - натрієві солі нерозчинних у воді органічних кислот; повинен відповідати вимогам ГОСТ 13302-77 „Кислоти нафтові"; випус­кається нафтопереробними підприємствами у вигляді пастоподібного продукту із вмістом сухої речовини не менше 70%, постачається в мета­левих чи дерев'яних бочках; повинен зберігатися в закритих складських приміщеннях; використовується як пластифікатор цементних розчинів за температур до 100°С [200].

НГВ-1 - кальцієво-натрієві мила синтетичних жирних кислот (СЖК); розчиняються в дизельному пальному 1: 10, добре гасять піну в прісних роз­чинах, гірше в мінералізованих (поступається поліакриламіду, стеарату алюмінію); за температури 45°С втрачають піногасні властивості [200].

Нейтралізований чорний контакт (НЧК) або контакт чорний нейтралізований рафінований (КЧНР) - продукт нейтралізації їдким натром (НЧК натрієвий) чи аміаком (НЧК амонієвий) нафтенових суль­фокислот; випускається у вигляді 30% водного розчину темно-бурого кольору; постачається в залізничних цистернах; піногасник; помірно плас­тифікує цементні розчини і уповільнює їх схоплювання; під час приго­тування тампонажних розчинів з амонієвим НЧК виділяється аміак, який унеможливлює виконання робіт у закритих приміщеннях без вентиляції; зберігається в умовах, які виключають замерзання [200].