Утяжеленные тампонажные цементы и растворы

Подбор рецептур тампонажных растворов для цементирования скважин с аномально высокими пластовыми давлениями связан с большими трудностями в результате отсутствия специальных утяжеленных цементов. Такие цементы готовят на буровом предприятии смешением тампонажного цемента и утяжеляющей добавки - кварцевого немолотого песка, магнети- тового песка. Как правило, качество этих смесей неудовлетворительное, приготовление их связано с большими затратами. Кроме того, смеси на основе немолотых утяжеленных добавок дают нестабильный, седиментационно- неустойчивый раствор, что сказывается как на технологии затворения раствора, так и на качестве цементирования скважин.

В последнее время для цементирования скважин с аномально высокими давлениями разработаны и изготовляются заводским способом утяжеленные цементы, представляющие собой тщательно приготовленную смесь вяжущего материала и утяжеляющей добавки.

Утяжеленный цемент для умеренно высоких температур

Утяжеленный цемент (УЦГ) предназначен для цементирования скважин при температуре выше 100 °С. Вяжущей основой его служит портландцемент или тампонажный цемент по ГОСТ 1581-85, утяжелителем - измельченная железная руда.

Последняя выбирается в качестве утяжеляющей добавки вследствие ее относительно высокой плотности, а также способности Ре203 образовывать высокопрочные ферритные и алюмоферритные гидрогранаты, устойчивые в сульфатных водах.

Сроки схватывания растворов из цементно-рудной смеси (табл. 5.8) определяются схватыванием цемента и мало изменяются от добавки руды. Так, при температуре 20 °С начало схватывания раствора из чистого цемента 9 ч, а начало схватывания раствора из смесей цемент - руда 50:50 и 40:60 изменяется в пределах 8 ч 30 мин -9 ч. При температуре 75 °С характер изменения сроков схватывания аналогичен.

На рис. 5.6 показано изменение прочности камня, твердевшего 3 суток при температуре 20 °С (а) и 2 суток при температуре 75 °С и атмосферном давлении (б), в зависимости от содержания в цементе руды и ее удельной поверхности. При 20 °С прочность на изгиб при содержании руды в смеси 50 и 60 % уменьшается на 10 и 20 % соответственно по сравнению с прочностью «чистого» цемента. Дальнейшее увеличение добавок руды (до 70 %) приводит к снижению прочности на изгиб до 50 % и более. Прочность на сжатие уменьшается при добавке руды более интенсивно: на 14 %, когда содержание руды в смеси 50 %, и на 40 %, когда добавка руды составляет 60 %.

При температуре 75 °С двухсуточная прочность камня на изгиб и сжатие уменьшается приблизительно пропорционально добавке руды. Снижение прочности в интервале добавок руды от 0 до 70 % составляет 0,85 % на каждый процент добавки руды.

На рис. 5.5 и 5.6 показана зависимость прочности камня от удельной поверхности руды. С увеличением тонкости помола руды прочность камня незначительно снижается.

Удельная поверхность руды практически не влияет на прочность камня, сформировавшегося из цементного раствора с равной растекаемо- стью. С увеличением тонкости помола руды газопроницаемость камня несколько повышается.

Таблица 5.8

Сроки схватывания утяжеленных растворов, полученных из смесей краматорского портландцемента и молотой руды

Удельная поверх- ность руды, м2/кг

Массовая доля,

%

в/т

Расте-

каемость,

см

Плотность раствора, кг/м3

Сроки схватывания, ч-мин

Цемент

Руда

замеренная

расчетная

начало

конец

Температура 20 °С, давление атмосферное

-

100

-

0,50

23

1 830

1 840

9-00

12-00

118

50

50

0,35

20

2 140

2 150

8-50

10-50

118

40

60

0,33

19

2 250

2 230

8-55

10-10

175

50

50

0,36

19

2 120

2 130

8^10

10-05

175

40

60

0,35

19

2 150

2 180

8^Ю

13-00

217

50

50

0,36

18

2 110

2 130

8-30

10-00

217

40

60

0,35

20

2 130

2 180

9-00

10-30

273

50

50

0,39

21

2 060

2 080

8^Ю

13-00

273

40

60

0,36

20

2 130

2 160

8-50

12-00

Температура 75 °С, давление атмосферное

-

100

-

0,50

23

1 830

1 840

2-10

3-00

118

50

50

0,35

20

2 140

2 150

2-00

2-35

118

40

60

0,33

19

2210

2 230

2-35

3-25

175

50

50

0,38

20

2 090

2 100

2-10

2-55

175

40

60

0,35

19

2 200

2 180

2-50

3-50

217

50

50

0,36

18

2 110

2 130

2-05

2-50

217

40

60

0,35

20

2 130

2 180

2-25

3-15

273

50

50

0,39

20

2 060

2 080

2-15

3-15

273

40

60

0,36

20

2 120

2 160

2-35

З^Ю

На рис. 5.8 показана зависимость плотности раствора и водосмесево- го отношения от удельной поверхности и содержания руды в смеси.

С увеличением тонкости помола руды прямо пропорционально возрастает водосмесевое отношение и уменьшается плотность раствора. Приведенный график может служить для подбора рецептуры смеси при заданной плотности раствора.

Для изготовления УЦГ в качестве вяжущей составляющей пригодны тампонажные и строительные портландцемента, отвечающие требованиям ГОСТ 1581-85 по срокам схватывания и растекаемости раствора.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >