Материалы. Регулирование свойств цементного раствора и камня.

Цементы и другие вяжущие вещества, применяемые для тампонирования скважин, называются тампонажными материалами.

Тампонажный цемент – продукт, состоящий из смеси вяжущих веществ, минеральных или органических добавок, способствующих образованию после затворения водой или другой жидкостью раствора, затвердевающего в прочный цементный камень.

В зависимости от жидкости затворения различают следующие тампонажные растворы: водные, вводно-эмульсионные и нефтецементные, а по времени начала схватывания – быстро схватывающие со сроком схватывания менее 40 мин; ускоренно схватывающиеся (от 40 мин до 1 час 20 мин), нормально схватывающиеся (от 1ч 20 мин до 2 ч); медленно схватывающиеся (более 2 ч).

Тампонажные цементы должны обладать: замедленным началом схватывания; ускоренным началом твердения с соответствующей этому моменту высокой прочностью; низкой проницаемостью после схватывания и твердения; большой текучестью и высокой плотностью.

В зависимости от температуры испытания и условий применения различают три класса тампонажных цементов:

А) для «холодных» скважин (ХЦ) с температурой испытания 22+/- 2⁰С ;

Б) для «горячих» скважин (ГЦ) с температурой испытания 75+/-3⁰С;

В) для глубоких высокотемпературных скважин (ВЦ), которые в свою очередь подразделены на несколько групп (до 100,120,150,170, 200 ⁰С).

Водоцементное отношение – отношение массового количества воды к массовому количеству сухого цемента (В:Ц). для цементирования скважин применяют тампонажные растворы с ВЦ от 0,4 до 0,5.

Свойства цементного раствора и камня можно изменить введением в раствор наполнителей, активных добавок или обработкой химическими реагентами. Параметром тампонажных систем, количественное изменение которых часто вызывается необходимость технологии или особенности условии скважины, относятся:

Для тампонажных растворов – время запустевания или сроки схватывания, плотность, водоотдача, реологические свойства, седиминтационное устойчивость;

Для тампонажного камня – механическая прочность, проницаемость, коррозионная устойчивость. Для увеличения сроков схватывания цементных растворов применяют реагенты-замедлители, а сокращения – ускорители. Ускорители рекомендуются применять при температуры среды от 2 до 40⁰С, а замедлители сроков схватывания – выше 60⁰С для шлаковых цементов.

В качестве реагентов-замедлителей применяют: сульфид-спиртовую барду (ССБ), КМЦ, ПФЛХ, синтан марки ПЛ, ВКК, ТВК, ВК и БК, тринол Б.

В качестве реагентов-ускорителей наибольшее применение получили хлориды натрия и кальция, каустик, хлористый алюминий, кальцинированная сода и жидкое стекло.

Снижение плотности растворов достигается введением в них реагентов и материалов в с высоким газо (воздуха)/ содержанием: легких органических и неорганических материалов или реагентов, а также материалов, которые способны удерживать значительные количества воды.

Повышение плотности тампонажного раствора достигается введением утяжеляющих добавок (барит, магнитит, гематит) и кварцевого песка; снижением В/Ц с одновременной обработкой растворов реагентами-пластификаторами.

Механическую прочность и проницаемость тампонажного камня регулируют путем введения в раствор различных материалов и реагентов.

Добавление глины в небольших количествах (до 5-8%) способствует повышению механической прочности портландцементного и шлакоцементного камня в условиях высоких температур и давлений.