66.Властивості тампонажного розчину

При змішуванні порошкоподібного портландцементу з рідиною утворюється суспензія тієї чи іншої концентрації, яка характеризується водоцементним відношенням (W) - відношення маси води (або іншої рідини для замішування) до маси цементу (твердої фази тампонажного розчину).

Для гідратації тампонажного цементу достатньо (20–25) % води від його маси. Але при такому водовмісті цементне тісто густе і тому приймають W=(0,45–0,5). Для полегшених цементних розчинів характерний більший водовміст – до 2,1 (цементний гель), а для поважчених – менший (0,3–0,45).

Із властивостей тампонажного розчину найбільше значення мають густина, рухомість, водоутримувальна здатність (фільтраційні властивості) і швидкість переходу із рідкого стану в твердий (швидкість тужавіння).

Густина тампонажного розчину визначається густинами речовин або матеріалів, що входять в його склад та їх кількісним співвідношенням

, (11.1)

де W - водоцементне відношення.

_тр, _ц, _р - відповідно густина тампонажного розчину, цементу і рідини змішування.

Без використання спеціальних домішок для зниження або підвищення густини можна приготувати тампонажний розчин густиною (1760-2130) кг/м³.

Густину тампонажного розчину визначають за допомогою спеціальних ареометрів або мірної посудини.

Рухомість цементного розчину характеризується роз­тічністю, консистенцією та реологічними параметрами.

Найпоширеніший метод оцінки рухомості тампонажних розчинів – визначення розтічності за конусом АзНДІ. Він грунтується на замірі діаметра розпливання тампонажного розчину, який поміщають у конічну форму стандартних розмірів, встановлену на скляну поверхню після того, як форму піднімають з поверхні вертикально вверх (рисунок 11.6).

Згідно з ДСТУ величина розтічності непластифікованого цементного розчину при W=(0,45–0,5) має дорівнювати не менше 20 см і пластифікованого – не менше 22 см.

Визначення ступеня прокачування цементного розчину в початковий період за величиною розтічності в значній мірі умовний. У момент визначення розтічності тампонажний розчин знаходиться в статичному стані, тоді як при цементуванні свердловини – в русі.

Здатність тампонажного розчину до прокачування точніше можна визначити за величиною опору, що виникає при його перемішуванні лопатевою мішалкою. При цьому інтенсивність перемішування повинна відповідати інтенсивності перемішування під час руху його в свердловині в процесі цементування. Прилади, в яких використовується цей принцип визначення прокачуваності, називаються консистометрами (рисунок 11.7), а замірюваний параметр прокачуваності – консистенцією. Шкала приладу має поділки в умовних одиницях консистенції (УОК). За одиницю УОК беруть кут, на який повернеться рамка приладу, якщо стакан буде заповнений ньютонівською рідиною з динамічною в’язкістю 1 мПас.

Консистенція (густота) – це величина, обернена рухомості. У міру того, як розвивається процес гідратації, консистенція змінюється. Задовільно рухомими вважаються розчини, консистенція яких протягом часу, достатнього для транспортування їх у свердловину, не перевищує (10-15) УОК.

Швидкість схоплення. Найшвидше схоплення цементного розчину відбувається в тому випадку, коли він після замішування залишається у спокою. Найпростішим способом для оцінки швидкості схоплення в статичних умовах є замір термінів схоплення з допомогою приладу Віка (рисунок 11.8).

Цей спосіб заснований на періодичному заміру глибини занурення в твердіючий цементний розчин голки діаметром 1,1 мм (площею 1 мм²) і довжиною 50 мм під дією стержня масою 0,3 кг.

За цим методом швидкість схоплення характеризується так званими термінами схоплення – терміном початку і кінця схоплення.

Час, що пройшов від моменту замішування цементного розчину до того моменту, коли голка не доходить до дна посудини з розчином на 1-2 мм, називають терміном початку схоплення, а час, що пройшов від моменту замішування до моменту, коли голка занурюється не більше, ніж на 1 мм – терміном кінця схоплення.

З допомогою приладу Віка визначають терміни схоплення при температурі до 90 °С і атмосферному тиску. При високих температурах (до 250 С) і тисках (до 100 МПа) для визначення термінів схоплення використовують установку УС-1.