9.3.2 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.

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

Густину тампонажного розчину визначають з 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 9.3).

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.

1 - конус стандартних розмірів;

2 - скло зі шкалою; 3 - підставка

Рисунок 9. 3 – Прилад (конус) АзНДІ

Для визначення розтічності тампонажних розчинів

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 9.4), 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

1 - стакан;

2 - лопатка;

3 - упор мішалки;

4 - редуктор;

5 - електродвигун;

6 - опорна плита;

7 - кришка;

8 - вимірна шкала;

9 - стрілка;

10 - пружина;

11 - термометр;

12 - нагрівач

Рисунок 9.4—Схема консистометра

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.