КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Основные свойства цементного порошка, раствора и камня (ГОСТ 1581-96, ГОСТ 26798.1-96, ГОСТ 26798.2-96)
Условное обозначение портландцемента Классификация портландцементов тампонажных
1 По вещественному составу цементы подразделяют на следующие типы: I. тампонажный портландцемент бездобавочный; I-G. тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44; I-H. тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,38; II. тампонажный портландцемент с минеральными добавками; III. тампонажный портландцемент со специальными добавка- ми, регулирующими плотность цементного теста. 2 По плотности цементного теста цемент типа III подразделяют на: - облегченный (Об); - утяжеленный (Ут). 3 По температуре применения цементы типов I, II и III подразделяют на цементы, предназначенные для: - низких и нормальных температур (15.50) °С; - умеренных температур (51.100) °С; - повышенных температур (101.150) °С. 4 По сульфатостойкости цементы подразделяют на: а) типы I, II, III - обычный (требования по сульфатостойкости не предъявляют); - сульфатостойкий (СС); б) типы I-G и I-H - высокой сульфатостойкости (СС-1); - умеренной сульфатостойкости (СС-2).
Условное обозначение цемента должно состоять из: - буквенных обозначений цемента: ПЦТ. портландцемент тампонажный; - обозначения типа цемента. по 1; - обозначения сульфатостойкости цемента. по 4; - обозначения средней плотности для цемента типа III.; - обозначения максимальной температуры применения цемента. по 4.3; - обозначения гидрофобизации или пластификации цемента. ГФ или ПЛ; - обозначения настоящего стандарта.
Примеры условных обозначений 1) Портландцемент тампонажньй с минеральными добавками
сульфатостойкий для низких или нормальных температур ПЦТ II-СС-50 ГОСТ 1581-96 2) Портландцемент тампонажньш бездобавочный с нормирован- ными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44, умеренной сульфатостойкости ПЦТ I-G-CC-2 ГОСТ 1581-96 3) Портландцемент тампонажньш со специальными добавками облегченный плотностью 1,53 г/см3, для умеренных температур гид- рофобизированный ПЦТ III-Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581-96
1) Свойства порошка. Плотность тампонажной смеси - масса единицы объема ее в плотном теле, т. е. за вычетом естественной пористости. Плотность сухой смеси зависит от состава последней и плотности каждого компонента Масса единицы объема ее без вычета естественной пористости, именуемая удельной насыпной массой, зависит от тонкости помола и уменьшается с увеличением последней. Так, удельная насыпная масса тампонажного портландцемента в рыхлом состоянии равна примерно 1200 кг/м3, а смесей этого цемента с тонкодисперснымн добавками может снизиться до 800 кг/м3. При уплотнении порошка, например, путем наложения вибраций удельная насыпная масса может возрасти в 1,2—1,5 раза. Дисперсность или тонкость помола - остаток на сите с сеткой № 008 (мм) по ГОСТ 6613, %, не более. Удельная поверхность, т. е. суммарная поверхность частиц, содержащихся в 1 кг материала, измеренная методом воздухопроницаемости, может изменяться в зависимости от степени измельчения компонентов примерно от 250—350 для портландцемента до 1000 м2/кг и даже до 1500 м2/кг для смесей базовых цементов с большим количеством тонкодисперсных добавок. 2) Свойства цементного раствора. Относительное водосодержание п тампонажного раствора - отношение массы воды к массе твердой фазы, взятым для его приготовления. Для полной гидратации тампонажного портландцемента требуется 20—25% воды от его массы, т. е. п= 0,2 ÷0,25. Но тесто, которое образуется при смешивании цемента с таким количеством воды, оказывается практически непрокачиваемым. Поэтому для получения раствора, который можно транспортировать в скважину, всегда добавляют к цементу воды значительно больше, чем требуется для гидратации. В отечественной
практике за минимально необходимое обычно принимают такое водосодержанис, при котором диаметр круга расплыва раствора из стандартного конуса АзНИИ равен 18 см. Так, для раствора из тампонажного портландцемента минимальное п=0,35÷0,4. Наибольшее допустимое водосодержание ограничивается седиментационной устойчивостью тампонажного раствора. Плотность тампонажного раствора зависит от состава твердой фазы и относительного водосодержания. Если в состав приготовляемого раствора не вводят газонаполненные гранулы (перлит, пламилон и т. п.) и раствор не аэрируют, плотность его можно рассчитать по формуле
где рж — плотность жидкости, с которой смешивают тампонажный порошок. Подвижность тампонажного раствора и время загустевания. Наиболее распространенный метод оценки подвижности тампонажных растворов — определение растекаемости по конусу АзНИИ. Он основан на замерении диаметра расплыва тампонажного раствора, который помещают в коническую форму стандартных размеров, установленную на стеклянную поверхность, после того как форму поднимают с поверхности вертикально вверх. Растекаемость портландцементного тампонажного раствора при В/Ц = 0,5 находится в пределах 18 — 25 см. Растекаемость специальных и модифицированных тампонажньи растворов, как правило, подбирается путем варьирования В/Ц и всегда должна быть не менер 18 см. Нижний предел растекаемости, при котором тампонажный раствор сохраняет свою подвижность — 16 см. В мировой практике широко применяется косвенный способ оценки подвижности по густоте (или консистенции) раствора, измеряемой в условных единицах с помощью специального прибора — консистометра, в котором воспроизводятся температура и давление, ожидаемые при цементировании. Регламентируется время загустевания до консистенции 30 Bс (Бердена), мин, не менее Чтобы можно было воспроизводить условия давления и температуры при цементировании, стакан прибора заключен в специальный автоклав. Размеры стакана и рамки, жесткость калиброванной пружины и скорость вращения стакана должны быть строго одинаковыми для всех приборов.
Считают, что консистенция есть величина, обратная подвижности. Консистенция изменяется во времени по мере того, как развивается процесс гидратации (рис. 57). Удовлетворительно подвижными считают тампонажные растворы, консистенция которых достигает 30 Вс не менее чем за 90 мин. По мере развития гидратации вяжущего наступает период, когда раствор становится трудно прокачиваемым. Промежуток времени от начала смешивания тампонажного порошка с водой до момента, когда консистенция становится чрезмерно густой, а раствор — плохо подвижным, называют сроком загустевания. Обычно такой критической точкой считают консистенцию в 30 Вс.
Сроки схватывания. Сроком начала схватывания называют промежуток времени от начала затворения до момента, когда прочность структуры в неподвижном тампонажном растворе, помещенном в стандартный конус, достигнет такой величины, что стандратная игла Вика, погружаемая в раствор, не доходит до нижней границы конуса на 1—2 мм. Под сроком конца схватывания понимают промежуток времени от начала затворения до того момента, когда та же игла Вика будет погружаться в тесто не более чем на 1 мм. По сроку начала схватывания можно приближенно судить о сроке начала загустевания. По разнице в сроках конца и начала схватывания косвенно судят о темпе нарастания начальной прочности цементного камня.
Водоотделение тампонажного раствора. Потенциально любой тампонажный раствор кинетически неустойчив: сравнительно грубые частицы тяжелой твердой фазы его всегда стремятся опускаться вниз под действием силы тяжести относительно более легкой дисперсионной среды. Концентрация твердой фазы в растворе велика, поэтому осаждение частиц не подчиняется закону Стокса, а скорости осаждения более крупных и более тяжелых частиц практически одинаковы со скоростями осаждения более мелких и более легких частиц. Твердая фаза медленно опускается вниз, а вытесняемая ею свободная вода фильтруется вверх по поровым каналам между твердыми частицами. О седиментационной устойчивости судят прежде всего по величине водоотделения, т. е. по отношению объема воды, выделившейся из 250 см3 тампонажного раствора, налитого в мерный стеклянный цилиндр, за 2 ч покоя, к исходному объему раствора. Устойчивыми считаются растворы с водоотделением не более 8,5 и 7,5 мл.
Седиментационную устойчивость полезно контролировать также в опытах с раствором, налитым в коническую колбу или в узкий высокий цилиндр.
Водоотдача тампонажного раствора. Хорошими можно считать растворы, водоотдача которых через стандартный фильтр при перепаде давлений 7 МПа и температуре, ожидаемой в цементируемом интервале скважины, не превышает 10—15 см3 за 30 мин. Водоотдача раствора, приготовленного из тампонажного портландцемента при n=0,5, достигает 800 см3 и более. 3)Свойства цементного камня. Прочность камня, образующегося из тампонажного раствора, интенсивно растет в первый период твердения, продолжающийся от нескольких часов до нескольких суток, в зависимости от состава цемента, температуры, давления и других факторов. В дальнейшем интенсивность роста быстро уменьшается, но прочность постепенно может увеличиваться в течение длительного времени, нередко многие месяцы. Одновременно с ростом прочности уменьшается пластичность камня, он становится все более хрупким телом. Прочность цементного камня определяют на сжатие и изгиб образцов-балочек 1 или 2 суток
Проницаемость цементного камня. Цементный камень является пористым телом. В процессе гидратации портландцемента при невысокой температуре радиус пор уменьшается от долей миллиметра в жидком тампонаж-ном растворе до единиц и даже сотых долей микрометра в сформировавшемся камне. При повышенных температурах в камне может происходить перекристаллизация неустойчивых продуктов гидратации, образовавшихся в начальный период твердения, в более устойчивые при данных условиях, при этом радиус пор увеличивается. По данным В. С. Данюшевского и К. А- Джаба-рова, средний радиус пор в камне трехмесячного возраста, сформировавшемся из раствора тампонажного портландцемента с п=0,5 при температуре 22°С, равен 0,012 мкм, при температуре 50°С — 0,025 мкм, а при температуре 160°С — уже 0,6 мкм. Практически непроницаемым может быть тело лишь с субкапиллярными каналами, радиус которых менее 0,2 мкм. Даже в камне со средним радиусом пор 0,012 мкм имеется некоторое число достаточно крупных каналов с радиусом 1 мкм и более, благодаря которым камень становится проницаемым. По крупным поровым каналам жидкость может перетекать из одного пласта в другой или в атмосферу. Проникновение агрессивной пластовой жидкости по капиллярным каналам внутрь камня способствует интенсификации коррозии его. Важно поэтому контролировать проницаемость цементного камня и так регулировать состав его, чтобы предотвратить возможность образования значительного числа капиллярных и более крупных поровых каналов.
Химическая (коррозионная) стойкость цементного камня. ЕЕ судят по характеру изменения прочности и проницаемости, а также структуры его при длительном хранении в агрессивных средах(газообразный и растворенный сереоводород, соли магния, растворенная углекислота, сульфиды щелочных металлов, сульфаты, углекислый газ и т.д.). Камень можно считать коррозионностойким, если после длительного хранения в агрессивной пластовой воде (например, в течение 1 года) прочность не уменьшилась, а проницаемость не возросла.
Объемные изменения цементного камня. Процесс превращения тампонажного раствора в твердое тело может сопровождаться некоторым изменением его геометрического объема(за счет контракции, усадки или набухания). Если при твердении теста геометрический объем его уменьшается, между цементным камнем и обсадной колонной, между камнем и стенками скважины может образоваться зазор, по которому проницаемые пласты будут сообщаться друг с другом. Для цементирования скважин пригодны лишь такие тампонажные смеси, при твердении растворов из которых геометрический объем несколько увеличивается (расширяющиеся смеси) либо остается неизменным (безусадочные цементы). Конечно, увеличение объема при твердении должно идти без образования трещин и значительного числа капиллярных поровых каналов.
Дата добавления: 2015-07-13; Просмотров: 4041; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |