Б1

1. Виды и области применения тампонажных цементов.

По вещественному составу цементы делятся на: Портландцемент (без добавок гипса), с мин.добавками не более 20%, с мин.добавками от 20 до 80%, глиноземистые цементы, бесклинкерные цементы.

По температуре применения делятся:

Для низких (<15 C), для нормальных (15-50 С), для умеренных (50-100 С), для повышенных (100-150 С), для высоких (150-250 С), для сверхвысоких (>250 С), для циклически меняющихся температур.

По стойкости к агрессивному воздействию на тампонажный камень пластовых сред:

Стойкие к сульфатным средам, стойкие к кислым, к магнезиальным, полиминеральным.

По величине собственных объемных деформаций при твердении:

Безусадочные, расширяющиеся.

По области применения:

Для цементировочных работ в нефтяных, газовых, геологических и глубоких скважин другого назначения, для тампонирования закрепного пространства шахт, тоннелей, для тампонирования грунтов в гидротехнич. и шахтном строительстве, для сооружения траншейных стенок.

2. Портландцементы.

Минеральное вещество, которое является основой для тампонажных материалов. Минералы портландцемента возникают в результате высокотемпературного обжига сырьевой смеси, содержащей в строго определенном соотношении щелочный окисел – окись кальция (CaO) и кислотные окислы – окись кремния (SiO2), окись алюминия (Al2O3) и окислы железа (Fe2O3).

Источником окиси кальция при производстве портландцемента служат главным образом, известняк и мел, но может применятся гипс. Источником кислотных окислов является чаще всего глины. Для получения портландцемента в сырьевую смесь на основе доменного шлака достаточно добавить 15-25% CaO, в виде известняка. В место глинистого компонента может также применятся нефелиновый шлам - отход при производстве глинозема из нефелина. Другим сырьем являются мергели. Некоторые мергели содержат окись кальция и глинистые компоненты как раз в тех соотношениях, которые необходимы для производство портландцемента.

Состав клинкера: Четыре главных окисла (CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3), содержатся в портландцементном клинкере обычно в следующих количествах (в % вес)

CaO – 60-75, SiO₂ – 12-75, AL₂O₃ – 3-8, Fe₂O₃ – 2-6. Содержание других окислов, попадающих в клинкер из сырья и являющихся примесями, колеблется в следующих пределах (%):

Mg = 0,1-5,5, K₂O+Na₂O=0,5-1,3, SO₃=0,3-1,0, TiO₂- 0,2-0,5, P₂O₅ – 0,1-0,3.

В процессе обжига все указанные окислы вступают во взаимодействие друг с другом, образуя искусственные минералы портландцемента - клинкерные минералы.

3. Плотность и реологические свойства тампонажных материалов.

_цр=((1+В/Ц)*_ц_ж)/((В/Ц)_ц+_ж). Тампонажные жидкости относятся к бенгамовским жидкостям. Поэтому в гидравлических расчетах используются динамическое напряжение сдвига и пластическую вязкость. На реологию оказывают влияние водоцементное отношение, дисперстность цементного порошка, хим.обработка и температура. При увеличении дисперсности вязкость растет, а ДНС может уменьшиться. При добавке пластификаторов вязкость падает, а ДНС растет. При повышении t реологические константы повышаются. Для регулирования реологических характеристик тампонажных растворов вводят реагенты - регуляторы реологических свойств. При назначении регуляторов реологических свойств надо учитывать, что многие из них влияют на процессы гидратационного твердения в сторону их ускорения или замедления. Такие реагенты, как СДБ, КССБ, ГИФ-1,ПФЛХ, СПД, ПАЩ-1, Д-4, Д-12, мылонафт, вызывают сильное пенообразование при приготовлении раствора, поэтому их рекомендуется применять с пеногасителями.

4. Написать условное обозначение тампонаж.портландцемента с мин.добавками, для умеренных температур. ПЦТ –II -100,

5. В агрессивной сероводородной среде можно использовать шлакопортландцементы,

Б.2

1. Шлаковые цементы. Классификация. Основные минералы шлаковых цементов.

Шлакопортландцемент получается путем совместного измельчения портланцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса. Содержание шлака составляет 30 –70%, причем часть шлака (не более 15%) может быть заменена активной добавкой минеральной добавкой. Шлакопортландцемент твердеет значительно медленней обычного портландцемента, но с повышением температуры эта разница уменьшается. Шлакопортландцемент обладает повышенной устойчивостью к агрессивному воздействию сред содержащие сульфаты и магнезиальные соли. Тепловыделение при твердении ниже, чем у обыкновенных портландцементов. Быстротвердеющий портландцемент отличается от обычного шлакопортландцемента меньшим содержанием шлака (до 50%) и повышенной тонкостью помола. Утяжеленные шлаковые цементы предназначены для цементирования нефтяных и газовых скважин с пластовыми температурами 80-220 С, в том числе для изоляции соленосных отложений , сложенных галитом и галитом с примесью солей магния. Вяжущей основой в цементе является доменный шлак, активирующей добавкой – портландцемент или клинкер.

2. Устройства и приборы для оценки свойств тампонажных растворов.

Конус АзНИИ для определения растекаемости тампонажных растворов. Консистометр для определения консистенции т.е эффективной вязкости. Игла Вика – для определения скорости начального затвердевания.

3. Проницаемость цементного камня.

Качественный цементный камень считается практически непроницаемым. Определенная степень проницаемости зависит от эффективной пористости. Наибольшее влияние на эффективную пористость и проницаемость оказывают поры размером 10^-9 -10^-3 м. Проницаемость цементного камня изменяется в зависимости от стадии твердения.

к Снижение проницаемости цементного камня связано с

200. уменьшением капиллярной пористости. По мере эксплуатации в

75. теле цементного камня возникают вторичные каналы за счет коррозионных процессов,

самопроизвольное расширение, набухание и усадка, изменение

22С внешних давлений и температур приводит к повышению

проницаемости, причем процесс активизируется в условиях

повышенных зобойных температур.

Коэф.прониц. К=₁(Кп)* ₂(С)* ₃(R_k)

4. Написать условное обозначение тампонажного портландцемента бездобавочного с нормированными требованиями при м=0,44, высокой сульфатостойкости. ПЦТ I-G-CC-1.

5. Предполагается сульфатная коррозия (100⁰С). необходимо использовать шлакопортландцемент.

Б.3

1. Глиноземистый цемент, получение, состав клинкера.

Глиноземистый цемент - быстротвердеющее вяжущее вещество, получаемое при тонком помоле продуктов плавления сырьевой смеси, состоящей из боксита и извести. Глиноземистый цемент состоит в основном из низкоосновных алюминатов кальция, иногда в него вводят до 20-30% кислого доменного шлака. Хим.состав зависит от состава сырья и способа производства. Высокоглиноземистый цемент – цемент, в котором содержание Al2O3>72% и главный минерал CaO* 2Al2O3. Высокая прочность обеспечиватеся соединением CaO* Al2O3, которое очень быстро гидратируется. Соединение 12CaO* 7Al2O3 также дает камень значительной прочности, которая со временем снижается. При наличии оксида кремния в составе глиноземистого цемента появляется -С₂S м геленит. Образование значительного кол-ва этих минералов приводит к снижению качества глиноземистого цемента. Основные свойства глиноземистого цемента определяют алюминаты. В зависимости от кол-ва CaO цементы делятся на две группы: Высокоизвестковые и малоизветсковые. Однокальциевый алюминат CaO* Al2O3 (СА) состоит из 35,5% CaO и 64,5% Al2O3. При получении глинзем.клинкера методом спекания в окислительной среде СА образует твердые растворы с Fe₂O₃ с однокальциевым ферритом.