65. Тампонажные цементы, виды, классификация.

Тампонажный цемент. Предназначен для цементирования газовых и нефтяных скважин с целью защиты их от воздействия грунтовых вод. Они подразделяются на цементы для «холодных» (до 40 ?С) и горячих» (свыше 40 ?С) скважин. Так, цемент для «холодных» скважин имеет повышенное количество С S и С А, а для «горячих» - С S и С АF. Начало схватывания тампонажных цементов для «холодных» скважин не реже чем через 2 ч, «горячих» - через 1 ч 45 мин. Они сохраняют высокую подвижность, обладают способностью затвердевать в условиях высоких температур и давления, развиваемых на большой глубине в скважинах.

Тампонажный цемент является одной из разновидностей портландцемента и предназначен для изоляции нефтяных и газовых скважин от действия грунтовых вод. В соответствии с ГОСТ 1581—42 тампонажный цемент выпускается двух видов:

а) для «холодных» скважин;

б) для «горячих» скважин.

Химико-минералогический состав. По химическому составу тампонажные цементы практически не отличаются от портландцемента, вследствие чего минералогический состав клинкера тампонажного цемента на разных заводах колеблется в довольно значительных пределах. Клинкеры тампонажного цемента для холодных скважин характеризуются:

а) повышенным содержанием трехкальциевого алюмината (до 12—13%) при содержании алита около 50%, что обеспечивает требуемую скорость схватывания и повышенную прочность цемента в ранние сроки твердения;

б) повышенным содержанием трехкальциевого силиката (57— 60%) при пониженном содержании СзА (4—7%). При таком клинкере, если он достаточно тонко измельчен, также обеспечивается тре­буемая скорость схватывания и высокая активность цемента в ранние сроки твердения. Для горячих скважин, чтобы замедлить сроки схватывания и сохранить требуемую текучесть цементного раствора, применяют цемент с низким содержанием СзА. При производстве клинкера там­понажного портландцемента применяют те же сырьевые компонен­ты, что и для обычного портландцемента.Процессы твердения и гидратации тампонажного цемента уско­ряются с повышением температуры в скважине. Одновременно прочность цемента повышается, а время начала схватывания сокра­щается.

Тампонажный цемент, затворенный 50% воды, способен давать подвижную массу (пульпу), которую можно накачивать в скважины насосами. Необходимо, чтобы затвердевший цементный камень из такой разбавленной пульпы обладал высокой начальной прочностью. Для регулирования сроков схватывания к цементу добавляют гипс, оптимальную дозировку которого на заводах подбирают в зависимости от минералогического состава клинкера и тонкости помола цемента. Добавка гипса в расчете на S03 не должна быть более 3,5%.

Сроки схватывания цементного шлама с 50% воды должны быть следующими:

для холодных скважин — начало схватывания не ранее 3 я и не позднее 7 ч 30 мин после затворения, а конец — не позднее 3 ч после начала схватывания;

для горячих скважин — начало схватывания не ранее 1 ч 45 мин и не позднее 2 ч 45 мин после затворения, а конец — не позднее 1 ч 30 мин после начала схватывания. Предел прочности при изгибе образцов в возрасте двух суток должен составлять:

для холодных скважин при температуре затвердевания 22± ±2° С—не менее 27 кГ/см2;

для горячих скважин при температуре затвердевания 75± ±3° С — не менее 62 кГ/смг.

Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании через сито № 008 проходило не менее 25% от веса пробы. Степень тонкости помола устанавливают на заводах в зависимости от получаемых показателей растекаемости пульпы, сроков схватывания и прочности на изгиб в двухсуточном возрасте (что определяется по ГОСТ 1581—42). Растекаемость цементного раствора с 50% воды должна быть не менее 16 см по стандартному конусу АзНИИ.

Цемент должен обнаруживать равномерность изменения объема при испытаниях по методике, установленной для портландцемента. Тампонажный цемент можно применять и как обычный порт­ландцемент для общестроительных работ, за исключением гидро­технических сооружений, после определения его марки по TOGT

РАЗНОВИДНОСТИ ТАМПОНАЖНЫХ ЦЕМЕНТОВ

В зависимости от глубины скважин меняются температурные условия, при которых ведется тампонирование. В неглубоких, так называемых холодных скважинах температура не превышает 40° С. В глубоких (до 2500 м), или горячих, скважинах тампонировать приходится при более высокой температуре— до 90° С, а в сверхглубоких (до 4000 м и более) —при температуре 100° С и выше. Столь различные условия тампонирования обусловливают необходимость применения различных цементов.