Тампонажный цемент
- Предназначение и области применения тампонажного цемента
Основой тампонажного является портландцемент, широко использующийся в разных странах строительный материал, для образования которого порошкообразно измельчают цементный клинкер, гипс, добавки. Главные составляющие – силикаты алит и белит.
Используется тампонажный цемент в основном в нефтедобывающей и газодобывающей промышленности. Разведённый с водой (сухая смесь разводится с водой в пропорции 2 : 1) состав имеет однородную текучую консистенцию без частиц более крупных фракций. Мелкий помол и однородная смесь позволяют закачивать её насосами на определённую глубину, необходимую для защиты нефтяных и газовых труб. Некоторое время разведённые тампонажный цемент сохраняет свою текучесть, потом быстро затвердевает даже при наличии контакта с водой. Таким образом вокруг труб образуются своеобразные защитные оболочки, препятствующие механическому воздействию подземных вод, смещению пластов пород и т.д. Прочная защита из застывшего тампонажного цемента не крошится, сохраняет свою монолитную структуру на протяжении длительного времени. Однородная текучая консистенция позволяет закачивать на значительную глубину, снизить давление на трубы, обеспечивая длительную работоспособность установки.
В строительстве и для других целей тампонажный цемент не применяется. Исключением являются случаи создания фундамента в сложных условиях вечной мерзлоты или других, когда основой являются буровые сваи, закрепляемые тампонажным раствором.
- Особенности и состав
При изготовлении тампонажного цемента к используемой основе (измельчённым клинкеру, гипсу с добавками) предъявляются особые требования:
— чрезвычайно тонкий помол, исключающий крупные или неравномерные фракции самой основы и добавок;
— клинкера должно быть до 80 %. Из них – около 50 % силиката алита. Одна из составляющих – трёхкальциевый алюминат. Этот компонент вызывает уменьшение прочности, снижение морозостойкости, поэтому должен присутствовать в минимальных количествах;
— наличие гипса (3 – 5%);
— добавки для обеспечения специфических свойств (триэтаноламина, гематита, шпальта, магнетита, кварцевого песка).
Раствор характеризуется небольшой растекаемостью (до 0,4 см); отделяется от воды и затвердевает, невзирая на контакт с жидкостью; затвердение происходит через два часа, после закачивания в скважину, что даёт время на её равномерное заполнение. Окончательный период застывания раствора: для холодных скважин – 18 часов, для горячих – 8. Скорость застывания, прочность материала позволяют обеспечить быструю и качественную дальнейшую работу.
- Разновидности ПЦТ
Основные – облегчённый и утяжелённый. Производят на одинаковой основе при помощи разных добавок, снижающих плотность раствора.
Для облегчённого цемента используют трепел, алюмосиликаты, золу, диатомит. Наименее плотный раствор получают путём добавления алюмосиликатов, каолина. Такие растворы просты для закачивания. С высокой адгезией к поверхности, которую они окружают. Хорошо заполняются пустоты скважины. Используют при бурении на болотах, песчаных грунтах, глубоких (более 2000 м) скважин.
Утяжелённый тампонажный цемент применяют для работы в высокотемпературных скважинах. Добавками являются специальные концентраты железной руды мельчайшего помола. В состав также входит пластификатор, улучшающий эластичность, текучесть бетона. Обычно это ацетально-спиртовый стабилизатор.
Используют гигроскопический цемент, в состав которого добавляют триэтаноламин – для улучшенного взаимодействия составляющих, также для регулирования скорости застывания бетона.
Песчанистый раствор облегчают кварцевым песком, гипсом.
Для того, чтобы лучше защитить трубы от грунтовых вод, с большим количеством солей, применяют солестойкий цемент. Особый защитный эффект возникает в связи с добавлением в смесь тонкодисперсионного кварцевого песка, исключающего деформации от температурных перепадов.
Существуют специальные обозначения, позволяющие определить вид цемента, изучив его упаковку:
— I – так обозначают бездобавочный ПЦТ (портландцемент тампонажный);
— I-G – цемент, в котором отсутствуют добавки, но при его использовании нужно придерживаться определённых установленных требований: соотношение воды и цемента – 0, 44%;
— I-H – добавок нет, но соотношение воды и цемента должно быть 0,38;
-II – в составе имеются минеральные добавки;
— III – ПЦТ облегчённый (Об) и утяжелённый (Ут) со специальными добавками, изменяющими плотность раствора.
Классифицируются составы температурам, при которых их можно использовать:
— для условий с пониженной и нормальной температурой (15 — 50 градусов);
— умеренная (51 – 100);
— повышенная (101 – 150).
При сложных атмосферных явлениях – резких перепадов температуры, обильных осадков – имеет значение такое качество бетона как сульфатостойкость. Существует обычный бетон, сульфатостойкий (СС), высокосульфатостойкий (СС1), умеренный (СС2).
В нефтедобывающей промышленности используют облегчённые с инертными экологическими минеральными добавками, стекловолокном, позволяющие ускорить и улучшить добычу ценных природных ископаемых.
- Ориентирование в маркировке на упаковках цемента
Тампонажный цемент, ценный материал с различными, необходимыми в процессе использования характеристиками. Они указаны в ГОСТ 1581-96.
Обязательно должна быть размещена аббревиатура ПЦТ. Далее указывается тип по наличию добавок (I, I-G, I-H, II, III). Если имеются, и цемент III, должна быть информация о том, облегчённый он (Об) или утяжелённый (Ут); имеются ли гидрофобизирующие добавки (ГФ) или пластифицирующие (ПФ). Размещаются обозначения уровня сульфатостойкости. Важное условие – температура, при которой может быть использован ПЦТ. На упаковке указывается сам ГОСТ, которому соответствует данный вид цемента.
Маркировка достаточно полно характеризует цементную смесь, позволяя выбрать наиболее подходящую.
- Основания выбора универсального материала
Известно, что любое вещество максимально эффективно только в том случае, если используется по назначению. Что нужно учитывать для того, чтобы ПЦТ наилучшим образом выполнял свои функции?
Первоначальное значение имеют геологические пласты и их особенности: состав, структура, подвижность. Важно также количество, скорость перемещения грунтовых вод, уровень солей в них. Цемент также выбирают в зависимости от глубины скважины, её температуры.
Особо значимы характеристики сухой цементной смеси. Она должна быть свежей, хранящейся в специально созданных, постоянно поддерживаемых условиях. Это могут обеспечить крупные магазины, фирмы, занимающие продажей и доставкой качественных строительных материалов.
Правильно выбранный тампонажный цемент позволит повысить эффективность работы, избежать поломок установок, быстро справиться с поставленной задачей