Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТАМПОНАЖНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН.pdf
Скачиваний:
35
Добавлен:
15.09.2019
Размер:
1.01 Mб
Скачать

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Овчинников В. П. Тампонажные материалы. Конспект лекций

СОДЕРЖАНИЕ

ЛЕКЦИЯ . ТАМПОНАЖНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН

... 2

1.

Понятие о вяжущем, тампонажном материале, растворе ......................................

2

2.

Тампонажный портландцемент ...............................................................................

3

3.

Клинкер и его химический, минералогический составы .......................................

4

4.

Производство портландцемента ..............................................................................

6

5.

Фазовый состав портландцементного клинкера.....................................................

9

6.

Твердение портландцемента..................................................................................

12

7.

Гидратация цементов как химический процесс. Фазовый состав продукции

 

 

твердения ................................................................................................................

13

8.

Механизм твердения портландцемента ................................................................

20

9.

Регулирование процесса твердения цементного раствора...................................

25

10.

Структура цементного камня ..............................................................................

49

11.

Физико-химические явления, протекающие при твердении тампонажных

 

 

растворов ................................................................................................................

54

12.

Водоотдача тампонажных растворов ..................................................................

56

13.

Седиментация в тампонажных растворах и ее последствия ..............................

57

14.

Контракция ...........................................................................................................

60

15.

Усадка ...................................................................................................................

61

16.

Прочность и проницаемость ................................................................................

62

15.

Разновидности тампонажных материалов. .........................................................

65

Требование к ним. ......................................................................................................

65

16.

Углеводородные цементные растворы (УЦР) ....................................................

79

17.

Коррозия тампонажного камня Классификация процессов коррозии

 

 

цементного камня...................................................................................................

88

18.Разрушение цементного камня под действием знакопеременных температур 89

19.Коррозия цементного камня под действием пресных вод (коррозия

выщелачивания) .....................................................................................................

91

20.

Сульфатная коррозия цементного камня ............................................................

95

21.

Магнезиальная коррозия цементного камня ......................................................

98

22.

Коррозия тампонажных материалов под действием углекислоты ..................

101

23.

Сероводородная коррозия тампонажных материалов......................................

104

23.

Термическая коррозия цементного камня ........................................................

111

ЛЕКЦИЯ . ФАКТОРЫ, ОБУСЛАВЛИВАЮЩИЕ КАЧЕСТВО

 

 

ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН...................................................................

114

1.Факторы, влияющие на качество цементирования .............................................

114

2. Буферные жидкости. Их; назначение..................................................................

127

Принципы выбора буферных жидкостей................................................................

127

1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Овчинников В. П. Тампонажные материалы. Конспект лекций

ЛЕКЦИЯ . ТАМПОНАЖНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН

Содержание

1.Понятие о вяжущих, тампонажном материале, растворе.

2.Тампонажный портландцемент, химико-минералогический состав тампонажного портландцемента.

3.Производство портландцемента.

4.Взаимодействие составляющих портландцемент минералов с водой затворения.

5.Механизм формирования цементного камня.

6.Физико-механические свойства тампонажного раствора (камня),

требования к ним.

7.Коррозия цементного камня.

8.Регулирование технологических и изоляционных свойств тампонажных растворов, камня.

9.Перспективные направления улучшения технологических и изоляционных свойств тампонажных растворов и формирующегося из них камня.

1.Понятие о вяжущем, тампонажном материале, растворе

Достаточно длительный опыт массового бурения глубоких скважин показал,

что наиболее эффективным материалом для создания искусственной крепи являются растворы минеральных вяжущих веществ.

В общем случае, минеральными вяжущими веществами называются тонкодисперсные порошки моноили полиминерального состава, которые при затворении водой или растворами солей способны образовывать коагуляционные и кристаллизационные структуры, обладающие определенной прочностью и долговечностью.

По способности вяжущих веществ образовывать структуру они делятся на три группы:

1. Воздушные вяжущие вещества - это вещества, способные твердеть и.

длительно сохранять свою прочность только на воздухе. К этой группе относятся

2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Овчинников В. П. Тампонажные материалы. Конспект лекций

гипсовые, известковые, магнезиальные вяжущие вещества и кислотоупорный цемент. Из них в практике бурения скважин используются гипсовые и магнезиальные вяжущие;

2 Гидравлические вяжущие вещества - это вещества, способные твердеть и длительно сохранять свою прочность, как на воздухе, так и в воде. К этой группе относятся портландцемент и его разновидности, цементы на шлаковой основе,

глиноземистые цементы и др.; 3 Вяжущие гидротермального твердения - это вещества, способные

образовывать искусственный камень только в гидротермальных условиях (при высоких температурах и давлении). К этому типу относятся известково-

кремнеземистые, белито-кремнеземистые, шлакопесчаные составы и др. Все рассмотренные вяжущие относятся к вяжущим гидратационного твердения в отличии от глинистых паст, имеющих коагуляционный характер твердения, и

полимерных связующих; имеющих полимеризационное твердение.

Под тампонажным материалом понимают в основном вяжущее с вводимыми для регулирования его технологических свойств добавками. Тампонажный материал, будучи смешанным, с жидкостью затворения, образует тампонажный раствор. Состав тампонажного раствора определяется отношением массы воды затворения к массе тампонажного материала - водотвердым отношением. Добавки

В состав тампонажного материала раствора вводятся для регулирования его технологических свойств и изоляционных свойств формирующегося в заколонном пространстве камня.

2. Тампонажный портландцемент

Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество,

получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом и другими специальными добавками.

Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка, глины, кремнезема.

Гипс вводится с целью регулирования, скорости схватывания и некоторых других свойств.

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Овчинников В. П. Тампонажные материалы. Конспект лекций

Согласно ГОСТ в портландцемент разрешается вводить при помоле до. 15 %

активных минеральных добавок. При этом, название, цемента не меняется Свойства портландцемента определяются, прежде всего, качеством клинкера.

Историческая справка. Считается, что портландцемент был изобретен в Англии каменщиком Аспидом, который получил патент в 182.4г. Однако в России, портландцемент был получен несколько ранее, в 1817г. начальником военно-рабочей команды Е. Г. Челиевым. В 1825г. им была: издана книга о получении вяжущего вещества, аналогичного по составу применяемому ныне портландцементу.

3. Клинкер и его химический, минералогический составы

Портландцементный клинкер обычно получают в виде спекшихся мелких и более крупных гранул и кусков размером до 10-20 или до 50-60 мм в зависимости:

от типа печи.

По микроструктуре клинкер, получаемый спеканием, представляет собой сложную тонкозернистую смесь кристаллических фаз и небольшого количества стекловидной фазы.

Химический состав клинкера колеблется в широких пределах. Главными окислами цементного клинкера является окись кальция CaO, двуокись кремния

SiО2, окись алюминия Аl2O3 и окись железа Fe2O3, суммарное содержание которых достигает обычно 95-97%. Кроме них имеются примеси окиси магния

MgО, серный ангидрит SO3, двуокись титана ТiО2, окись хрома Сг2O3 окись марганца Мn2O3, щелочи Na2O и K2O,. фосфорный ангидрит P2O5 и др.

Ориентировочно химический состав портландцемента выглядит следующим образом:

CaO

63-66%

MgО

0,5-5%

SiО2

21-24%

SO3

0,3-1%

Аl2O3

4-8%

Na2O и K2O

0,4-1%

Fe2O3

2-4%

ТiО2 и Сг2O3

0,2-0,5%

 

 

P2O5

0,1-0,3%

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Овчинников В. П. Тампонажные материалы. Конспект лекций

Повышенное содержание окиси кальция обуславливает обычно повышенную скорость твердения портландцемента, его высокую прочность, несколько пониженную коррозионную стойкость.

Цемент» с повышенным содержанием кремнезема в составе клинкера характеризуются пониженной скоростью твердения в начальные сроки при достаточно интенсивном нарастании прочности в длительные сроки; они отличаются повышенной коррозионной стойкостью.

При повышенном количестве Аl2O3 цементы приобретают способность к ускоренному твердению.

Соединения окиси железа способствуют снижению температуры спекания клинкера. Цементы, богатые окисью железа, при низком содержании глинозема ведут себя аналогично высоко кремнеземистым, относительно медленно схватываясь и твердея в начальные сроки, они в дальнейшем достигают высокой прочности.

Повышенное содержание в клинкере окиси магния, вызывает неравномерность изменение объема, цемента при твердении. Содержание MgO не должно превышать 5 %.

Серный ангидрид SO3 необходим для регулирования сроков схватывания.

Содержание его должно быть 1,5 - 3,5 %. Более высокое содержание может вызвать также неравномерное изменение объема.

Двуокись титана входит в клинкер с глинистым компонентом сырьевой смеси в количестве 0,1 - 0,5 %. При таком содержании она способствует лучшей кристаллизации клинкерных минералов. При содержании ТiО2 2 - 4 %, она,

замещая часть кремнезема, способствует повышению прочности камня, а сверх этого снижает прочность.

Фосфорный ангидрид и окись хрома в небольшом количестве оказывают легирующее действие, увеличивая интенсивность твердения в первые сроки и повышая его конечную прочность. При повышенном содержании 1 - 2 %

оказывает обратное действие.

Щелочи, при их содержании больше 1 % вызывают непостоянство сроков схватывания цемента, приводят к опасным, деформациям.

5