Шлакові цементи
Як базовий матеріал для виготовлення термостійких тампонажних цементів використовують доменні шлаки - відходи металургійного виробництва, переважно виплавлення чавуну. До складу доменних шлаків входять чотири основні оксиди: CaO, Si02, A1203, MgO. Порівняно із складом ПЦТ в шлаку відсутній Fe2О3, але він вміщує від 2 до 30% MgO. В шлаку менший вміст оксиду кальцію (40-50%) і більший вміст кремнезему (25-40%).
Завдяки такому хімічному складу в процесі гідратації утворюється беліт, активність якого достатня тільки за високих температур, тому шлакові цементи застосовують для цементування високотемпературних свердловин. Гідроксид кальцію в процесі гідратації шлаку практично не утворюється. У чистому вигляді шлаки не використовують. Для забезпечення утворення низькоосновних силікатів типу беліту, які підвищують температуростійкість цементу, готують суміші шлаку з кремнеземом у співвідношенні CaO/Si02 = 0,4:1, а для прискорення строків затужавіння додають до 20% ПЦТ.
До температури 200°С міцність каменю з такої суміші зростає, а проникність зменшується, що вигідно відрізняє шлакосуміш від ПЦТ, у якого за таких температур ці основні властивості погіршуються.
Промисловістю налагоджено випуск декількох різновидностей тампонажного цементу на базі шлаків:
o ШПЦС-200 - шлакопіщаний цемент сумісного помелу, рекомендується використовувати в температурному діапазоні 160-250 °С. В ньому вміщується до 70% шлаку і до 50% піску, розчин готують при W=0,4.
o ШПЦС-120 - для температур 80-160 °С. До його складу додатково вводять до 20% ПЦТ, розчин готують при W~ 0,43.
Випускають також обважнені шлакові цементи ОШЦ1-120, ОШЦ1-200, густина тампонажного розчину яких перебуває в межах 2160-2300 кг/м3 (W =0,32).
До складу цементів типу ОШЦ входить доменний шлак в кількості не менше 25% і залізна руда до 75%. Гранульований шлак подрібнюють разом з рудою. В цементи ОШЦ-120 і ОШЦ1-200 додається не більше 20% ПЦТ.
Шлакові цементи добре протистоять сольовій агресії, тому їх використовують для цементування інтервалів залягання соляних відкладів. Більш високу корозійну стійкість має цемент типу ЦТОК-120 - обважнений корозійностійкий тампонажний цемент, який застосовують за умов дії мінералізованої води або вуглекисневої і сірководневої агресії за температур від 80 до 160 °С. Отримують цей цемент сумісним помелом гранульованого доменного шлаку (не більше 65%) і кварцового піску (не більше 10%), парафіногідрофобізуючої добавки (не більше 5%) і бариту (не більше 55%). Виготовляють цементи ЦТОК-120-1 для приготування розчину густиною 2060- 2150 кг/м3 і ЦТОК-120-2 густиною 2160-2300 кг/м3.
Цемент тампонажний сірководневостійкий для температур 90-150 °С виготовляють із нікелевого шлаку (до 86,3%), до якого додають 8,6% портландцементного клінкеру і до 5,1% вапняку.
Загальним недоліком шлакових цементів є нестабільність властивостей, яка пов'язана з різноманітністю їхнього мінералогічного складу.
Беліто-кремнеземистий цемент (БКЦ)
Основу БКЦ складає нефеліновий шлам - відходи виробництва глинозему з нефелінових порід. Шлам складається з беліту, до якого додається подрібнений кварц у співвідношенні від 3:1 до 1:1. БКЦ характеризується повільним затужавінням за високих температур. На відміну від шлакових цементів він має стабільні склад і властивості, високу термостійкість і можливість регулювання його властивостей. Це робить БКЦ одним із кращих цементів для високотемпературних свердловин. Аналог БКЦ виготовляє цементна промисловість США (цемент марки HTS, клас J).
Гіпсоглиноземистий цемент (ГГЦ)
Вихідною сировиною для виготовлення ГГЦ є вапняк і боксит. Після обпалювання вихідної сировини до спікання утворюється глиноземистий цемент, до якого додають 25-30% сульфату кальцію у вигляді гіпсу або ангідриту. В основі затвердіння ГГЦ лежить реакція утворення еттрінгіту
ЗСаО•А1203•6H20+3(CaS04•2Н20)+19Н20 = ЗСаО•А1203•3CaS04•31Н20.
Цементний камінь із ГГЦ стійкий за температури до 60 °С. Він також стійкий у сульфатному середовищі, але нестійкий в кислому, тому що еттрінгіт розкладається при рН < 10,2.
ГГЦ тужавіє швидше, ніж ПЦТ, і має таку позитивну властивість,як рівномірність розширення під час затвердіння. Ця властивість у разі правильно підібраного складу цементу дає можливість отримати так званий напружений цемент, який має підвищену адгезію з оточуючими стінками свердловини і обсадної колони. Під час кріплення нафтових та газових свердловин використовують суміші тампонажного і гіпсоглиноземистого цементу у співвідношеннях (75-85%)/(25-15%). При W-0,45 і за температури 22°С об'ємне розширення досягає 2%.
Дата добавления: 2014-12-29; просмотров: 1361;