Тампонажный цемент

Работа выполнена на отлично. Рассмотрены марки тампонажных цементов, применение, наиболее подробно представлены качества цемента марки G, много рисунков, схем.Оформление по ГОСТ. ...

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………..3
1. Применение тампонажного портландцемента………………………..4
2. Свойства портладндцемента……………………………………………7
3. Классификация портладндцементов тампонажных ………………….9
4. Технические характеристики тампонажного цемента марки G…….11
5. Технические требования к тампонажным материалам
для низкотемпературных скважин…………………………………………...15
6. Свойства тампонажного цемента класса G…………………………..17
7. Практическое применение высокосульфатостойкого
цемента ПТЦ-I-G-CC-1...............................................................................19
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………24
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………….25

.........к тампонажным материалам для цементирования скважин в основном определяются геолого-техническими условиями в скважинах. Тампонажный раствор должен оставаться подвижным во время транспортирования в заколонное пространство и сразу же после прекращения процесса затвердеть в безусадочный камень с определёнными физико-механическими свойствами. Зачастую указанные процессы происходят в стволе скважины сложной конфигурации, где температуры и давления изменяются с ........

При твердении на воздухе цемент уменьшается в объеме дает усадку. Линейная воздушная усадка цемента достигает 1 мм/м. При твердении в воде, особенно в начале твердения, цемент увеличивается в объеме - набухает. Линейное набухание его достигает 0,5 мм/м. В конце твердения цемент даже в воде уменьшается в объеме.Прочность портландцемента характеризуют маркой, которую устанавливают по пределу прочности при сжатии и изгибе образцов-балочек размерами 40x40x160 мм, испытанных в возрасте 28 суток твердения. Классификация портладндцементов тампонажныхКлассифицируются тампонажные портладндцементы, изготовляемые на основе портландцементного клинкера и предназначенные для цементирования нефтяных, газовых и других скважин, по следующим критериям [1]:По вещественному составу цементы подразделяют на следующие типы:I - тампонажный портландцемент бездобавочный;I-G - тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44;I-H - тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,38;II - тампонажный портландцемент с минеральными добавками;III - тампонажный портландцемент со специальными добавками, регулирующими плотность цементного теста.По плотности цементного теста цемент типа III подразделяют на:облегченный (Об);утяжеленный (Ут).По температуре применения цементы типов I, II и III подразделяют на цементы, предназначенные для:низких и нормальных температур (15—50) °С;умеренных температур (51—100) °С;повышенных температур (101—150) °С.По сульфатостойкости цементы подразделяют на:типы I, II, III: обычный (требования по сульфатостойкости не предъявляют); сульфатостойкий (СС);типы I-G и I-H: высокой сульфатостойкости (СС-1); умеренной сульфатостойкости (СС-2).Условное обозначение цемента должно состоять из:буквенных обозначений цемента: ПЦТ — портландцемент тампонажный;обозначения типа цемента по п.1;обозначения сульфатостойкости цемента по п.4;обозначения средней плотности для цемента типа III;обозначения максимальной температуры применения цемента по п.3;обозначения гидрофобизации или пластификации цемента ГФ или ПЛ;обозначения ГОСТ 1581-96 .Например, портландцемент тампонажный бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44, умеренной сульфатостойкости ПЦТ I-G-CC-2 ГОСТ 1581-96.Реакции взаимодействия минералов портландцементного клинкера и других химических веществ, содержащихся в нём, с водой сложны и многообразны. Они, как правило, не имеют определенной стехиометрии, осложнены побочными реакциями, взаимодействием исходных веществ и продуктов реакции между собой.В процессах взаимодействия тампонажных портландцементов с водой возможны реакции трех типов:реакция гидратации – присоединение воды;реакция гидролиза – разложения водой;реакция гидротермального синтеза.Данный комплекс химических процессов, приводящих к затвердеванию цементной суспензии, обычно называют реакциями гидратации.Технические характеристики тампонажного цемента марки GВещественный состав цемента марки G должен соответствовать значениям, указанным в таблице 1.Таблица 1Вещественный состав цемента марки GТип цементаСодержание клинкераСодержание добавкиМинеральная добавкаСпециальная добавка – облегчающая (в том числе природная пуццолановая) или утяжеляющаяG100%Не допускается Вещественный состав характеризуется содержанием  портландцементного клинкера и добавок без учета гипсового камня,  вводимого сверх 100% массы цемента [1].Требования к физико-механическим показателям, характеризующим тампонажно-технические свойства цемента марки G представлены в таблице 2.Таблица 2Требования к физико-механическим показателямНаименование показателяЗначение для цемента марки GНе менееНе болееПрочность на сжатие, МПа, через 8 часов твердения при температуре:38ºС60ºСВодоотделение, млКонсистенция цементного теста через 15-30 минут режима испытания, ВсВремя загустевания до консистенции 100 Вс, мин.2,110,3--90--3,530120 Требования к химическим параметрам цементов приведены в таблице 3.Таблица 3Требования к химическим параметрам цемента марки GНаименование показателяЗначение для цемента марки GПотери при прокаливании, не более3,0Массовая доля нерастворимого остатка, не более0,75Массовая доля оксида серы (VI) SO3:не менеене более-3,0Массовая доля хлор-иона С1 -,Не более0,10Массовая доля суммы щелочных оксидов в пересчете на Na2 O, не более0,75Портландцементный клинкер по химическому составу должен соответствовать технологическому регламенту. Массовая доля оксида магния MgO в клинкере не должна быть более 5,0%. Минералогический состав клинкера для сульфатостойких тампонажных цементов должен соответствовать значениям, указанным в таблице 4.Таблица 4Минералогический состав клинкера для сульфатостойких тампонажных цементовНаименование показателяЗначение для цемента марки GCC-I   СС-2  Содержание трехкальциевого силиката C3 S:не менее не более     48654858Содержание трехкальциевого алюмината С 3Ане более38Сумма трехкальциевого алюмината С 3А и четырехкальциевого алюмоферрита C 4AF, не более          24*-*- Сумма  четырехкальциевого  алюмоферрита   и   удвоенного содержания трехкальциевого алюмината.                            Гипсовый камень регламентируется в ГОСТ 4013. Допускается применение других материалов, содержащих сульфат кальция, по соответствующим нормативным документам.Облегчающие и утяжеляющие добавки должны обеспечивать получение цемента плотностью, указанной в таблице 3, и не должны вызывать деструкцию и коррозию цементного камня.Технологические добавки, регулирующие основные тампонажно-технические свойства цемента, и технологические добавки, применяемые для интенсификации помола, - по соответствующим нормативным документам.Физико-механические свойства цементов определяют по ГОСТ 26798.1 и ГОСТ 26798.2.Химический анализ клинкера и цемента регламентирован ГОСТ 5382.Минералогический состав клинкера и сумму щелочных оксидов R2O  рассчитывают в процентах на основании результатов химического анализа клинкера.При отношении содержания оксида алюминия к оксиду железа Al2O3/Fe2O3 , равном или менее 0,64, C3A=0.При отношении содержания оксида алюминия к оксиду железа Al2O3/Fe2O3  более 0,64 расчет производится по формулам:C3A=2,65Al2O3-1,69Fe2O3, (1)C3AF=3,04Fe2O3, (2)C3S=4,07CaO-7,60SiO2-6,72Al2O3-1,43Fe2O3-2,85SO3, (3)   При отношении содержания оксида алюминия к оксиду железа Al2O3/Fe2O3 менее 0,64 содержание C3S рассчитывается по формуле:C3S=4,07CaO-7,60SiO2-4,48Al2O3-2,86Fe2O3-2,85SO3, (4)  Массовая доля суммы щелочных оксидов определяется по формуле:R2O  = 0,658K2O+Na2O, (5) Транспортирование и хранение цементов регламентирован ГОСТ 30515.Технические требования к тампонажным материалам для низкотемпературных скважинДля качественного цементирования обсадных колонн в низкотемпературных скважинах к тампонажным материалам предъявляются специфические технические требования:способность схватываться в короткий период (до десяти часов) и набирать прочность при существующих в заколонном пространстве температурах без дополнительного подогрева жидкости затворения;водосодержание в тампонажных растворах должно быть минимально допустимым;обладать повышенной гидравлической активностью в условиях пониженных температур;максимальный период прокачиваемости не менее двух часов при предельно сокращенных сроках схватывания, достаточный для продавливания тампонажного раствора в заколонное пространство скважин;быть седиментационно-устойчивыми без водоотделения, обладать высокой скоростью структурообразования, чтобы исключить появление водяных прослоев, промерзание которых может привести к сятию обсадных труб;отсутствие усадки и плотный контакт с обсадными колоннами и горной породой;минимальное тепловыделение при твердении цемента и низкая теплопроводность: интенсивность теплопередачи должна быть ниже в 3-4 раза по сравнению с обычными тампонажными растворами;тампонажный камень должен быть устойчивым к воздействию знакопеременных температур;тампонажный камень должен увеличивать сопротивляемость крепи скважин смятию в случае обратного промерзания (рекомендуется использовать тампонажный материал, цементный камень которого имеет модуль упругости ˃1,0·103 МПа);облегчающие добавки, входящие в состав тампонажного материала, должны обладать повышенной водоудерживающей и релаксационной способностью, оказывать закупоривающее действие на проницаемые пласты, что способствует подъему цемента до устья скважины.Температура окружающей среды определяет в основном выбор того или иного типа тампонажного материала, а её химический состав (наличие кислых газов, хорошо растворимых солей и пр.) перепад температур, пластовое давление, - выбор рецептуры тампонажного раствора.При строительстве скважин в зонах многолетнемерзлых горных пород применение обычных тампонажных материалов не обеспечивает надежного крепления обсадных колонн и разобщения пластов, так как в этих специфических условиях они характеризуются замедленным твердением, что крайне неблагоприятно отражается на технологических свойствах цементного камня.На западе для цементирования скважин в арктических районах Канады и на Аляске применяют цемент класса G и различные виды гипсоцементных смесей (фирмы - производители: «Холлибёртон», «Байрон Джексон», «Партек Пермавелл» и др.)Свойства тампонажного цемента класса GНа сегодняшний день наиболее широко используемыми разновидностями тампонажных цементов являются цементы класса G и H умеренной и высокой (Spec API 10A). Им отдается предпочтение, поскольку они особенно пригодны для применения в сложных горногеологических условиях скважин (высокая температура, большие глубины). Данные цементы имеют устойчивое качество, не содержат добавок, обеспечивают надежное цементирование и более продолжительный срок службы обсадных колонн.В начале 1998 года на ОАО "Вольскцемент" была выпущена первая промышленная партия тампонажного цемента высокой сульфатостойкости (HSR) по стандарту API Spec 10A. В июле того же года Американский Нефтяной Институт, впервые в России, предоставил право предприятию "Вольскцемент" использовать официальную монограмму API (сертификат + 10А-0057).Освоение производства тампонажного цемента стандарта API, на который ориентируются нефтяники всего мира, является важным фактором повышения качества тампонажных работ, а также страхования рисков при добыче.Результаты физико-математических испытаний ПЦТ HSR класс G по API Spec10A представлены в таблице 1.Таблица 1 Результаты физико-математических испытаний ПЦТ I-G-CC1 ГОСТ 1581-96ИспытанияФактСодержание свободной воды,%4,1Прочность 8 час/38"С,мПа3,0Прочность 8 час/60"С,мПа12,6Время загустевания , мин107Консистенция цементного теста в интервале 15-30 мин.Вс.21Удельная эффективность естественных радионуклеидов Бк/кг64Результаты химических анализов тампонажного портландцемента высокой сульфатостойкости (HSR) класс G по API Spec 10A представлены в таблице 2.Таблица 2Результаты химических анализов тампонажного портландцемента высокой сульфатостойкости (HSR) класс G по API Spec 10Aп.п.п0,38 %H.o0,48 %SiO221,69 %2C3A+C4AF20,6 %Al2O34,25 %C2S15 %Fe2O35,42 %C3S60 %CaO63,40 %С3А2.