2. Объемные изменения в цементном камне.

Объемные изменения связанны как хим.процессами, так и с физ.воздействиями окружающей среды. К объемным изменениям относятся контракция, набухание и усадка, самопроизвольное расширение.

Контракцией называется уменьшение суммарного объема системы в химических или физических процессах. Контракция свойственна многим процессам растворения и гидратационного твердения минеральных вяжущих веществ. В результате контракции сумма истинных объемов конечных продуктов химических процессов, приводящих к затвердеванию, меньше суммы объемов исходных продуктов. Молекулярная контракция при гидратации минеральных вяжущих объясняются в основном тем, что вода, входящая в состав новообразований, занимает в их кристаллической структуре меньший объем, чем в свободном состоянии, а расстояние между другими элементами кристаллической структуры не меняется или меняется незначительно. Физическая контракция связана с межмолекулярным взаимодействием в жидкой фазе и на поверхности раздела фаз. Контракцией сопровождается адсорбция, сольватация, и некоторые другие процессы. Контракция может быть причиной ряда негативных явлений при тампонажных работах. К ним относятся проникновение пластовых флюидов из окружающей среды в результате развития вакуума в поровой системе цементного камня. Усадка и набухание. Цементный камень чуствителен к изменению влажности окружающей среды. При неограниченном поступлении воды извне в поровое пространство цементного камня в процессе твердения наблюдается некоторое увеличение внешнего объема цементного камня называемое набуханием. Удаление воды из пор приводит к уменьшению объема или усадке. Усадка и набухание зависят от минералогического состава клинкера и содержания добавок.

3. Транспортировка и хранение тампонажных цементов.

Вид упаковки. Тампонажный цемент поступает к потребителям затаренным в бумажные мешки и навалом. Бумажный мешок вмещает 48-50 кг цемента и изготовлен из пяти слоев плотной бумаги. Транспортируется цемент в затаренном виде и навалом.По сравнению с перевозкой в затаренном виде транспортирование цемента навалом имеет ряд преимуществ. Доставка цемента в мешках имеет свои трудности с перегрузочными операциями и большими потерями цемента при распылении и остатка в бумажной таре. Транспортируется цемент железнодорожным транспортом, водным транспортом, автотранспортом. Хранится цемент каждой партии в отдельных штабелях.

4. Расшифровать тампонажный портландцемент ПЦТ III – об4-100

тампонажный портландцемент со специальными добавками, регулирующими плотность цементного теста, облегченный плотностью 1,4 г/см³ для умеренных температур.

5. В качестве замедлителя схватывания используют нитрилтриметилфосфоновая кислота.

Б.5

1. Гидратация силикатов при добавлении кварцевого песка.

2. Скорость затвердевания.

Для определения начальной скорости затвердевания тампонажных растворов пользуются иглой ВИКА . Метод заключается в измерении глубины погружения в испытуемый материал. Обычно фиксируют два момента – начало схватывания, когда игла погружается в испытуемое тело не доходя до дна 1мм. И конец схватывания, когда игла погружается не более чем на 1 мм. Более совершенный метод – метод конического пластометра. Пластическая прочность структуры близка к предельному статическому напряжению сдвига. Когда в цементном растворе появляется конденсационно–кристаллизационная структура, то при погружении конуса вместо пластического течения происходит смятие и измеряемую в этих случаях с помощью пластометра величину лишь условно можно назвать пластической прочностью. Преимущество пластометра перед прибором Вика состоит в том, что этот метод позволяет характеризовать кинетику изменений пластическойпрочности непрерывной кривой. Характеризуя тампонажный портландцемент по скорости затвердевания, следует отметить, что этот процесс в большей степени, чем процесс загустевания, чувствителен к минералогическому составу, концентрации твердой фазы, температуре, хим.обработке.

3. Реагенты понизители Ф₃₀.

ПАА: Т<100 ^оС; 0,2-0,5% от массы ц-та; Ф₃₀↓ в 10-40 раз; замедл. схватывание; подвижность р-ра ↓. Нитролигнин: Т<150 ^оС; 0,1-1,5% от массы ц-та; Ф₃₀↓ до 5 раз. КССБ: Т<75-130 ^оС; 1-2% от массы ц-та; Ф₃₀↓ в 7 раз. Также для ↓Ф₃₀ исп. КМЦ, гипан, окзил, метас, К-4.

4. Написать условное обозначение утяжеленного портландцемента плотностью 2300 кг/м3 для повышенных температур. сульфатостойкого. ПЦТ III Ут3-СС-150.

5. Перечислить тампонажные материалы для крепления скважин при t 30 С.

Б.6

1. Гидратация алюминатов и ферритов портландцементов.

Гидратация трехкальциевого алюмината при температурах ниже 25-30 С протекает с образованием четырехкальциевого гидроалюмината 4CaO*Al₂O₃*14H₂O. При повышении температуры этот гидроалюминат переходит в трехкальциевый шестиводный гидроалюминат 3CaO*Al₂O₃*6H₂O. В присутствии гипса, введенного в цемент для регулирования схватывания, при температуре ниже 50-60 С образуется гидросульфоалюминат кальция - 3CaO*Al₂O₃*3CaSO₄*31H₂O. При повышении температуры этот минерал переходит в односульфатную форму гидросульфоалюмината кальция 3CaO*Al₂O₃*CaSO₄*12H₂O, а при температуре выше 100 С наблюдается разложение гидросульфоалюмината кальция на сульфат кальция и трехкальциевый шестиводный гидроалюминат. Ферритная фаза клинкера гидратируется с образованием четырехкальциевого гидроалюмината 4CaO*Al₂O₃*14H₂O и четырехкальциевого гидроферрита 4CaO*Fe₂O₃*14H₂O. Однако этот переход происходит при более высокой температуре и с меньшей скоростью, чем в случае четырехкальциевого гидроалюмината. В присутствии гипса продуктами гидратации ферритной фазы являются гидросульфоалюминат и гидросульфоферрит кальция.

2.Основное содержание ГОСТ 1581-96

В соотв. с этим ГОСТом тампонажные п/ц делятся на:

1)ТЦ без добавочные ПЦТ I. А)п/ц без добавочные с нормированным пок-телем m=0,44 I-G; Б) -«- m=0,35 I-H.

2)п/ц с минеральн. добавками ПЦТ II.

3)п/ц со спец добавками, регул. проч-ность ПЦТ III. ПЦТ III по ρ делятся на облегченные (об4 (1,4г/см³), об5 (1,5), об6 (1,6)) и утяжелен-ные (ут0(2), ут1(2,1), ут2(2,2), ут3(2,3)).

П/Ц для низких температур (15-50), умеренных (51-100), повышенных(101-150).

По сульфатостойкости: обычные (не устойчивые к сульфатной агрессии), сульфатостойкие (СС).

Ц-ты I-G и I-H м/б высокосульфа-тостойкие (СС-1) и пониженной сульфатостойкости (СС-2).

3. Тампонажные растворы для изоляции зон поглощений.

Для изоляции зон поглощения используют смеси на основе вяжущих веществ, полимеров и на глинистой основе.

Цементные растворы. Быстросхватывающиеся смеси (БСС) на основе портландцементов получают введением в цементные растворы ускорителей схватывания. При приготовлении БСС ускорители схватывания вводят в воду затворения или в затворенный цементный раствор. Гипсовые растворы. Для изоляции пластов с температурой до 25-35 С применяются смеси на основе высокопрочного строительного или водостойкого гипса с добавкой замедлителя схватывания. Особенность гипсовых растворов – высокая скорость структорообразования, причем они сохраняют это свойство при значительном содержании воды. Гипсоцементные растворы. Имеют небольшие сроки схватывания и твердения и дают высокопрочный камень через 3-4 часа после затворения смеси. За счет минералов цементного клинкера гипсоцементный камень способен наращивать прочность при твердениях в водных условиях. Приготовляют растворы путем смешения гипса и тампонажного цемента в сухом виде и с последующим затворением полученной смеси на растворе замедлителя. Глиноцементные растворы готовят из тампонажного цемента, бентонита и ускорителей схватывания путем смешения сухих компонентов с последующим их затворением или путем добавления бентонита в цементный раствор. Наличие глинистых частиц в смеси ускоряет рост структуры. Эти растворы менее чувствительны к воздействию промывочной жидкости. Растворы на углеводородной жидкости, приобретают высокую пластичную прочность после после замещения в них дизтоплива водой. При контакте с водой раствор превращается в пасту. Для получения подвижного, легко прокачиваемого раствора при высоком содержании твердой фазы рекомендуется вводить в него ПАВ. ПАВ также способствует отделению дизтоплива после закачивания смеси в пласт. Также ПЦТ+ускоритель схватывания +вода, СКМ-19, ТС-ФА. Смеси на основе латексов (СКМС-30АРК, ДВХБ-70, ДВМП-10Х, СПС-30ИКХП, СКС-50КГП), ВТП, Паста ПГП, Соляроцементная паста ПТЦ. Цементоглинистая паста ПТЦГ. (также наполнители: керамзит, кордное волокно, резиновая крошка).

4. Расшифровать тампонажный материал ПЦТ III Ут3-СС-100

тампонажный портландцемент со специальными добавками, регулирующими плотность цементного теста, утяжеленный до плотности 2,3 г/см3, для умеренных температур, сульфатостойкий.

5. Перечислить ускорители схватывания для использ. при отрицательных.

CaCl₂, KCl, NaCl, Поташ, Нитрат натрия (НН), ННК, ННСН, НКМ, NaOH, Карбамид.

Б.7

1. Гидратация шлаковых цементов.

2. Минеральные и техногенные добавки к п/ц.

Добавки к ТЦ исп. для облег. или утяж. р-ра, для ↑ эластичности или для дисперсно армированных сист.

а)минеральные: глинопорош-ки, известняк, мел, барит, гематит, туф, песок; Б)органические: кам. уголь, битум.

Техногенные: А) минеральные: шлаки, кам. угольный кокс, обожженные глины; Б)органич: топливная зола.

3. Область применения облегченных тампонажных материалов

4. Рашифровать тампонажный портландцемент ПЦТ I-G-CC-2

Портландцемент тампонажный бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равно м=0,44, умеренной сульфатостойкости

5. Перечислить тампонажные материалы для изоляции кавернозных участков.

Тампонажная смесь СКМ-19, ТС-ФА. Смеси на основе латексов (СКМС-30АРК, ДВХБ-70, ДВМП-10Х, СПС-30ИКХП, СКС-50КГП), ВТП, Паста ПГП, Соляроцементная паста ПТЦ. Цементоглинистая паста ПТЦГ. (также наполнители: керамзит, кордное волокно, резиновая крошка).

Б.8

1. Гидратация глиноземистых цементов.

2. Основные способы получения облегченных тампонажных растворов.

3. Дисперсионно-армированные цементы

Дисперсная арматура отличается от обычной тем, что про­извольно ориентированные по всему объему смеси отрезки во­локон при достаточной равномерности распределения и опреде­ленном количестве более эффективно воспринимают и перерас­пределяют часть нагрузки практически любого направления. Если трещины все же образуются вследствие преодоления со­противления дисперсноармирующей добавки или нарушения сцепления волокна в тампонажном камне, то начинает прояв­ляться вторая, не менее важная функция волокон. Охватывая каждую из образовавшихся трещин со всех сторон, волокна пре­пятствуют дальнейшему их росту и развитию, сохраняя целост­ность цементного камня.

В качестве армирующих добавок используют волокна трех типов: искусственные (нейлон, полипропилен, полиэтилен и др.), минеральные (шлаковые, кварцевые, асбестовые, базальтовые и др.) и органические (хлопок и др.). Характер работы дис­персноармирующей добавки в тампонажном материале, а сле­довательно, и физико-механические свойства камня во многом зависят от свойств самих волокон. Последние должны обладать достаточной стойкостью в продуктах твердения, высокой меха­нической прочностью и хорошим сцеплением с цементным кам­нем (адгезией).

Так как волокна используют для дисперсного армирования -тампонажных материалов в широком диапазоне температур (от —5 до + 250°С), они должны быть термостойкими. Исследо­вания, проведенные с волокнами разных типов, дали положи­тельные результаты. В качестве армирующей добавки наиболее целесообразно использовать минеральные волокна. Введение в цементную матрицу отрезков волокон опреде­ленных размеров повышает прочность при растяжении (изгибе) за счет использования собственной прочности волокон. В этом случае важными факторами являются не только прочность выбранных волокон на разрыв, но и их размеры (диаметр, длина)..

4. Расшифровать тампонажный цемент ПЦТ I – G-СС-1

Тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44 высокой сульфатостойкости (СС-1).

5. Для изоляции водоносных пластов (вода с содержанием Мg²=3%) необходимо использовать: гипсоглиноземистый

Б.9

1. Гидратация алюминатов и ферритов портландцементов в присутствии ускорителей схватывания.

2. Основные теории твердения цементного камня.

Существуют три теории твердения. 1-кристаллизационная, она говорит, что цементный камень образуется из перенасыщенных растворов. Т.е исходные вещества при взаимодействии с водой растворяются с одновременной кристаллизацией новых минралов, при этом растворимость исходных веществ (клинкерных минералов) выше чем, растворимость гидратных новообразований. 2- топо-химическая. Согласно этой теории, структурв цементного камня образуется за счет сил межмолекулярного притяжения , а твердение происходит за счет уплотнения гелия. 3-смешанная теория. Кристаллизация силикатов происходит по первому механизму, а алюминатов и ферритов по второй.