Классификация ТМ и ТР

Тампонажные цементы (ТЦ) классифицируют по следующим при­знакам:

· виду клинкера и составу основных компонентов,

· температуре применения,

· средней плотности тампопажного цементного теста,

· устойчивости к воздействию агрессивных пластовых вод,

· объемным деформациям при твердении.

По виду клинкера и составу основных компонентов тампо­нажные цементы подразделяют па:

· тампонажные цементы па основе портландцементного клин­кера,

· тампонажные цементы на основе глиноземистого клинкера,

· тампонажные цементы бесклинкерные.

Тампонажные цементы на основе портландцементного клин­кера по вещественному составу в зависимости от содержания и вида добавок подразделяют на:

· тампонажный портландцемент бездобавочный;

· тампонажный портландцемент с минеральными добавками;

· тампонажный портландцемент со специальными добавками, регулирующими свойства цемента. Перед наименованием тако­го цемента добавляется наименование добавки.

По температуре применения (°С) тампонажные цементы подразделяют на цементы для:

· низких температур — ниже 15,

· нормальных температур — от 15 до 50,

· умеренных температур — от 50 до 100,

· повышенных температур — от 100 до 150,

· высоких температур — от 150 до 250,

· сверхвысоких температур — выше 250,

· циклически меняющихся температур.

По средней плотности тампонажного цементного теста (г/см³) цементы подразделяют на:

· легкие — ниже 1, 40,

· облегченные — от 1, 40 до 1, 65,

· нормальные – от 1, 65 до 1, 95,

· утяжеленные —от 1, 95 до 2, 30,

· тяжелые — выше 2, 30.

По устойчивости тампонажного камня к воздействию агрес­сивных пластовых вод тампонажные цементы подразделяют на:

· цементы, к которым не предъявляюттребований по устой­чивости тампонажного камня к агрессивности пластовых вод,

· устойчивые к сульфатным пластовым водам,

· устойчивые к кислым (углекислым, сероводородным) плас­товым водам,

· устойчивые к магнезиальным пластовым водам,

· устойчивые к полиминеральным пластовым водам.

По объемным деформациям тампонажного камня при твер­дении в водной среде в 3-суточном возрасте цементы подраз­деляют на:

· цементы, к которым требования ну предъявляют,

· безусадочные с расширением не более 0, 1%,

· расширяющиеся с расширением более 0, 1%.

В зависимости от жидкости затворения тампонажные рас­творы могут быть разделены на водные, водоэмульсионные, нефтецементные (дизельное топливо, керосин, нефти и др.)

По роду добавок-наполнителей тампонажные цементы раз­деляются на песчаные, волокнистые, гельцементые, пуццолановые, перлитовые, гематито-магнетитовые, бентонитовые и др.

Различают тампонажные растворы обычные и с пониженной водоотдачей.

По срокам схватывания тампонажные растворы могут быть разделены на быстросхватывающиеся с началом схватывания раньше 0 ч 40 мин, ускоренно схватывающиеся с началом схва­тывания 0 ч 40 мин – 1 ч 20 мин, нормально схватывающиеся с началом схватывания более 4 ч 30 мин.

Цементы могут быть выделены по прочности камня и вре­мени ее достижения: с высокой начальной прочностью и обычные.

В США выпускаются цементы семи классов, применяющие­ся для цементирования скважин различной глубины с высокой и низкой забойными температурами. К некоторым цементам предъявляются требования высокой начальной прочности, по­вышенной сульфатостойкости и т. д. Цементы всех классов имеют основой портландцемент и поэтому для применения при высоких температурах и давлениях требуют введения замедли­телей сроков схватывания. Кроме основных цементов, выпускае­мых промышленностью США, соответствующие фирмы сов­местно с научно-исследовательскими организациями произво­дят в небольших количествах как модифицированные (с раз­личными добавками и наполнителями), так и бесклинкерные цементы применительно к конкретным условиям.

Лекция № 17. Базовые тампонажные материалы (тампонажный портландцемент, активные и инертные добавки)

Тампонажный портландцемент (ТЦ)

Тампонажный портландцемент представляет собой разно­видность силикатного цемента. Это продукт, состоящий из сме­си измельченных материалов заданного минерализованного со­става. Основная часть портландцемента — клинкер, который получается обжигом специальной смеси известняка и глины (мергеля) до спекания (температура примерно 1450°С) входя­щих в ее состав компонентов. Известь (мел, известняк) при обжиге дает оксид кальция, глина является источником крем­незема (SiO₂), глинозема (А1₂О₃) и оксида железа (Fе₂О₃).

При помоле к клинкеру добавляют 3—6% гипса для регу­лирования структурообразования цементного раствора и повы­шения начальной прочности цементного камня. Вводят также 10—15% минеральных добавок — шлака, трепела, опоки, из­вестняка, песка и др. Они способствуют улучшению некоторых свойств раствора и камня и обеспечивают экономию дорого­стоящего клинкера.

Тампонажный портландцемент (клинкер) состоит из оксидов, основные из которых следующие (в %):

Оксид кальция (СаО) – 60 – 66 %; Кремнезем (SiO₂) – 18 – 25 %; Глинозем (А1₂О) – 4 – 8 %; Оксид железа (Fе₂О₃) – 0.5 – 5.0 %

В зависимости от содержания указанных оксидов сущест­венно изменяются свойства тампонажного раствора и камня.

Активные свойства тампонажного портландцемента (ТЦ) опреде­ляются в основном химически связанным оксидом кальция (СаО) с кремнеземом, глиноземом и оксидом железа.

Кремнезем способствует образованию силикатов кальция и алюминия, придает цементу гидравлические свойства, т. е. спо­собность затвердевать и длительное время работать в водной среде. Увеличение оксида железа в цементе приводит к замед­лению процесса схватывания тампонажных растворов и сни­жает раннюю прочность цементного камня.

В качестве примесей в портландцементе содержатся еще некоторые оксиды (в %): MgO, K₂O+Na₂O, SO₃, TiO₂, P₂O₅, MnO (0.1 – 0.5 %).

Оксид магния (МgО) в избыточных количествах (более 4, 5 %) вызывает увеличение объема и разрушение твердеющего цементного камня; это объясняется тем, что МgО, находясь в химически не связанном состоянии и клинкере, медленно гидратируется (вступает во взаимодействие с водой) в то время, когда раствор уже затвердел.

Диоксид титана TiO₂ в количестве 4—5% при соответ­ствующем уменьшении содержания кремнезема (SiO₂) повы­шает прочность камня из этого цемента.

Закись марганца МпО в количестве до 4 % и фосфорный ан­гидрид (Р₂О₅) до 1—2% не оказывают вредного действия на свойства раствора и камня, но Р₂О₅ способствует замедлению сроков схватывания при нормальных условиях.

Содержание натриевой и калиевой щелочей в количестве более 0, 3—0, 4 % нежелательно, так как приводит к резким ко­лебаниям процессов схватывания раствора.