- •ЛЕКЦИЯ . Тампонажные материалы для крепления скважин
- •1. Понятие о вяжущем, тампонажном материале, растворе
- •2. Тампонажный портландцемент
- •3. Клинкер и его химический, минералогический составы
- •4. Производство портландцемента
- •5. Фазовый состав портландцементного клинкера
- •6. Твердение портландцемента
- •7. Гидратация цементов как химический процесс. Фазовый состав продукции твердения
- •8. Механизм твердения портландцемента
- •9. Регулирование процесса твердения цементного раствора
- •10. Структура цементного камня
- •11. Физико-химические явления, протекающие при твердении тампонажных растворов
- •12. Водоотдача тампонажных растворов
- •13. Седиментация в тампонажных растворах и ее последствия
- •14. Контракция
- •15. Усадка
- •16. Прочность и проницаемость
- •15. Разновидности тампонажных материалов.
- •Требование к ним.
- •16. Углеводородные цементные растворы (УЦР)
- •17. Коррозия тампонажного камня Классификация процессов коррозии цементного камня
- •18. Разрушение цементного камня под действием знакопеременных температур
- •19. Коррозия цементного камня под действием пресных вод (коррозия выщелачивания)
- •20. Сульфатная коррозия цементного камня
- •21. Магнезиальная коррозия цементного камня
- •22. Коррозия тампонажных материалов под действием углекислоты
- •23. Сероводородная коррозия тампонажных материалов
- •23. Термическая коррозия цементного камня
- •1.Факторы, влияющие на качество цементирования
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