Классификация, маркировка и применение тампонажных цементов

Классификация, маркировка и применение тампонажных цементов

Использование специального вяжущего при проведении тампонажных работ исключает воздействие агрессивных газов и сред на трубы, снижает оказываемое на них напряжение и гарантирует безопасную эксплуатацию скважин. Нужными характеристиками обладают портландцементы с ускоренными реакциями твердения, обеспечивающие высокую прочность на ранних стадиях за счет ввода в состав помола гипсового камня и особых минеральных добавок.

Состав и характеристики тампонажного цемента

Это вяжущее является разновидностью ПЦ с долей нормированного клинкера от 80 до 100 % и обязательной добавкой 2-3,5 % гипса. В качестве примесей, влияющих на итоговые свойства этой марки, используются активные минеральные компоненты (не более 12 %), кварцевый песок или известняк (в пределах 10) и доменный или электротермофосфорный шлаки (до 20). Технические условия, состав и назначение регламентированы ГОСТ 1581, тип определяется процентным соотношением клинкера и остальных добавок, точная рецептура зависит от производителя.

К отличительным особенностям относят тонкий помол, ускоренное твердение, повышенную прочность по окончании застывания и уникальную текучесть непосредственно после затворения водой. К последнему показателю предъявляются особые требования, указанная нормами скорость закачки тампонажного раствора – 1,5 м/с при довольно ограниченных размерах самого зазора. С учетом значительного давления в шахтах, возрастающего по мере их углубления, песок в такие смеси не вводится, вяжущее является единственным сухим компонентом.

Данный цемент имеет маркировку ПЦТ и в зависимости от состава и свойств разделяется на:

• Бездобавочный (I, I-G, I-H), с минеральными добавками (II) и специальными примесями, регулирующими плотность теста (III).
• Облегченный (Об) и утяжеленный (Ут).
• Применяемый при нормальных и низких (15-50 °С), умеренных (51-100) и повышенных (101-150) температурах.
• Тампонажный портландцемент с обычными и повышенными требованиями к сульфатостойкости. Последняя бывает умеренной и высокой.

Стандартная маркировка включает обозначение типа, сульфатостойкости, средней плотности, максимальной температуры применения, степени гидрофикации или пластификации (ГФ или ПЛ, соответственно) и самого стандарта. Рабочие характеристики ПЦТ зависят от марки и особенностей производства и варьируются в пределах, указанных в таблице ниже:

Остаток на сите с сеткой №008, %, не более

Приведенные характеристики обязательно указываются в прилагаемом сертификате качества наряду с информацией об объеме партии и дате изготовления тампонажного цемента. По аналогии с обычными марками он сохраняет полезные свойства не более 6 месяц и теряет активность при открытом контакте с воздухом или подсосе влаги. Время твердения после затворения водой зависит от температуры в скважине и доли хлористого калия или натрия хлора в составе и регулируется путем ее изменения. В пределах свыше 60 °С диапазон варьируется от 100 минут до 10 ч, ниже – от 2 до 12 часов.

Сфера применения

Главным назначением этого портландцемента является тампонирование газовых и нефтяных скважин. Данный процесс представляет заделку раствором свободного пространства между стенками ствола и обсадной трубой, после застывания полученная прослойка обеспечивает надежную защиту от подземных вод или подвижек слоев с разной плотностью. Заполнение может быть частичным или полным, в зависимости от параметров грунта. Слой бетона на их основе также защищает сталь от коррозийных и агрессивных воздействий. В индивидуальном и жилом строительстве использование нецелесообразно, исключение делается лишь при закладке буровых свай под фундаменты в особо сложных условиях. Помимо защиты труб ПЦТ помогает уменьшить глубину скважины, укрепить ее дно или устранить повреждения обсадных колон.

Конкретная марка подбирается исходя из условий эксплуатации и глубины сверления. При бурении скважины на болотистых или песчаных участках, или при закладке их глубже 2 км предпочтение отдается облегченным видам (в этом случае рекомендуется купить ПЦТ-III-об-5-100).

Одним из ключевых ориентиров также служит температура в шахте. Условно все скважины разделятся на холодные и горячие, использование ПЦ в каждом случае должно быть оправданным и целевым.

В отличие от обычного бетона в тампонажные смеси не вводится песок или какой-либо крупный наполнитель, снижающий их текучесть. Чем глубже закладывается скважина, тем выше требования к пластичности. Доля воды достигает 50 % от веса тампонажного цемента, получаемое тесто имеет очень жидкую консистенцию и заливается в зазоры или на дно незамедлительно. Марочный продел прочности на сжатие достигается через 8 часов, на изгиб – 1-2 суток. Качество ПЦТ можно проверить заранее путем просеивания сквозь сито, остаток в решете не должен превышать нормируемую величину.

Цемент чаще всего поставляется россыпью железнодорожным или автомобильным транспортом, или упакованным в биг-бег весом от 1 т и выше, фасовка в мягких бумажных мешках по 50 кг встречается реже. Изготовлением вяжущего, соответствующего требованиям ГОСТ 1581, занимаются многие российские производители, лучшие отзывы имеет продукция УК Востокцемент (ОАО Спасскцемент), ГК Минерал Ресурс, ОАО Сухоложскцемент, Горнозаводскцемент, Холсим (рус), филиал ООО Хайдельбергцемент рус, ООО Дюккерхофф Коркино Цемент и ЗАО Жигулевские Стройматериалы.

Основная линия расположена в Уральском регионе, среди проверенных временем дилеров, предлагающих купить материал по доступным ценам и работающих непосредственно с изготовителями, выделяют фирмы ООО Восток-ПермТехКомплект, Уралметснаб и Стройснаб, ГК Бесто. Оптовые партии обходятся в разы дешевле, ориентировочная стоимость приведена в таблице:

Тампонажный цемент в строительстве: что это такое, где применяют, состав, технические характеристики

Особенности тампонажного цемента

Раствор для тампонажных работ приготавливают из цемента со специфическими свойствами. Материал:

• имеет тонкий помол;
• затвердевает в короткие сроки, при этом смесь цемента с водой долго сохраняет текучесть, что позволяет ее свободно закачивать;
• схватывается и затвердевает, несмотря на контакт с водой;
• совместим с разнообразными добавками.

Монолитная конструкция, выполненная из тампонажного раствора, на протяжении многих лет сохраняет целостность и не теряет прочности благодаря устойчивости к влиянию окружающих сред, в том числе агрессивных.

Cостав

Основой для производства тампонажного цемента служит измельченный клинкер (от 80%) и гипс (2-3,5%). К ним добавляются различные минеральные вещества для приготовления рабочих смесей с заданными свойствами. Применяется несколько видов тампонажных растворов:

• Гигроскопический. Добавкой служит триэтаноломин.
• Песчанистый. К основному составу добавляют гипс, кварцевый песок.
• Утяжеленный. В число утяжеляющих добавок входят железнорудные минералы (магнетит, гематит, шпальт).
• Солестойкий. Тонкоизмельченный кварцевый песок, добавленный в раствор, позволяет создать материал, защищающий трубы от коррозии под воздействием грунтовых вод с высоким содержанием соли.

К специальным тампонажным портландцементам относят сульфатостойкую смесь, устойчивую к агрессивным средам.

В сложных геологических условиях, в том числе если в разрезе имеются пласты поглощающие или склонные к гидроразрыву, цементирование глубоких скважин осуществляется с использованием облегченных растворов. Облегченный тампонажный цемент изготавливается путем введения добавок, снижающих плотность состава – золы, трепела, диатомита, алюмосиликатных микросфер и т.д.

Еще ниже плотность легких тампонажных цементов, предназначенных для работ на большой глубине и для ремонта разрушенных участков оболочки. Такие материалы проще закачивать, они обладают высокой адгезией и хорошо сцепляются со старой цементной оболочкой трубы, способны заполнять пустоты и трещины. Добавками служит каолин, полые алюмосиликатные микросферы и т.д.

Отличие тампонажного и расширяющегося цемента. При цементировании скважин в пористых и рыхлых горных породах требуется создать оболочку из цементного камня, не склонного к усадке.

Расширяющийся цемент содержит добавки, благодаря которым в цементном растворе происходят химические реакции с образованием кристаллических продуктов. Таким образом, раствор в процессе застывания увеличивается в объеме, при этом получившийся камень имеет плотную структуру. Обычные тампонажные цементы не расширяются при твердении.

Маркировка тампонажного цемента

Тампонажный цемент производится в соответствии с ГОСТ 1581-96. Материал имеет маркировку ПТЦ (портландцемент). В зависимости от характеристик и свойств, тампонажный цемент бывает:

• Бездобавочным (I, I-G, I-H), с добавлением минеральных веществ (II), с примесями, регулирующими плотность состава (III).
• Утяжеленным (Ут), облегченным (Об);
• Для применения при низких и нормальных (15-50°С), умеренных (51-100°С) и повышенных (101-150°С) температурах;
• Обычным и сульфатостойким (СС).

В стандартной маркировке указывается тип цемента, его сульфатостойкость, средняя плотность, максимально допустимая температура применения, степень пластификации (ПЛ) или гидрофикации (ГФ), номер ГОСТа.

Рабочие характеристики зависят от марки тампонажного цемента и особенностей его изготовления. В таблице ниже приведены пределы, в которых могут варьироваться показатели материала.

Удельная поверхность, м2/кг

Данные характеристики тампонажного цемента приводятся в сертификате на продукцию вместе с информацией о дате изготовления и объеме партии материала.

Основные технические характеристики

Свойства тампонажного портландцемента строго регламентированы государственным стандартом, которым должны руководствоваться производители вяжущей смеси.

Основными техническими показателям ТП по ГОСТу 26798.1-96 являются:

• Удельная насыпная плотность — 800 -1200 кг/м.
• Насыпная поверхность — 250-1500 м2/кг (зависит от тонкости помола, минералогического состава раствора и добавок, включенных в раствор).
• Подвижность около 18-25 см при в/ц=0,5. Нижний уровень — 16 см, когда смесь сохраняет пластичность.
• Водосодержание — 0,35 -0,4 (практически). Теоретически — 0,2 — 0,25. Чтобы получить пластичный раствор, нужно добиться 18 см расплыва материала по АзНИИ-конусу. Это означает, что для каждой партии цемента и раствора количество жидкости больше нормы.
• Сроки схватывания на начальной стадии — не раньше 1 часа 45 минут. Окончание затвердевания — не позднее 10 часов.
• Прочность — 27-62 кг/см2.
• Усадка — не допускается.
• Водоотделение — не больше 7,5-10 мл.

Указанные технические характеристики должны содержаться в сертификате наряду со сведениями о партии и дате изготовления.

Как и у обыкновенного, у тампонажного сохраняются все свойства в течение 6 месяцев. Активность раствора теряется при взаимодействии с влагой и контакте с открытым воздухом. Сроки затвердевания после затворения жидкостью зависят от температурного режима в скважине, количества натрия хлора, хлористого калия в составе смеси. Если температура выше 60 °С, диапазон колеблется от 10 минут до 10 часов. Если ниже — от 2 до 12 часов.

Сферы применения

Применение тампонажного цемента обусловлено его главным качеством: материал имеет высокие показатели прочности с самого начала затвердевания. Данный вид цемента в первую очередь предназначен для тампонирования нефтегазовых скважин. В процессе цементирования одновременно вытесняется буровая смесь.

Тампонажный цемент для скважин закачивается с помощью насосного оборудования – чтобы обеспечить текучесть раствора объем воды должен превышать объем сухих компонентов в два раза. Получившаяся масса (пульпа) характеризуется высокой подвижностью, после затвердевания она образует плотный монолит, не склонный к усадке, между обсадной трубой и стенками скважины. При этом материал плотно сцеплен как с трубой, так и со стенками пробуренного в горных породах ствола.

Цементная оболочка служит защитой обсадной трубы от сдвижек пластов, от контакта с грунтовыми водами, агрессивными газообразными средами. Тампонажный цемент применяется для укрепления дна скважины и сокращения ее глубины, для устранения повреждений самой обсадной колонны.

В строительстве данный вид цемента практически не используется. Исключением служит применение тампонажного цемента для фундамента из буровых свай, которые устанавливаются на сложных грунтах.

Устройство тампонажного слоя

При сооружении фундамента мелкого заложения в случае большого притока грунтовых вод в котловане приходится укладывать тампонажный слой бетона под фундаментом (рис. 2.8).

Технология укладки тампонажного бетонного слоя методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) состоит в следующем:

• на подмостях (размещенных, например, на ограждении), устанавливают бетонолитные трубы, состоящие из звеньев длиной 3–4 м, которые соединяют фланцевыми стыками; в верхней части трубы снабжены воронками, каждая емкостью по 1,2–1,5 м;
• в горловине воронки устраивают пробку (например, из мешковины, заполненной паклей), прикрепленную проволокой к верху воронки;
• бетонолитную трубу опускают нижним концом в воду на дно котлована;
• в приемный бункер подается порция литой бетонной смеси с осадкой конуса 16–18 см, полностью заполняющая бункер;
• проволоку, соединяющую пробку с верхом воронки, обрубают. Масса бетонной смеси, вытесняя воду, устремляется по трубе вниз. При большой длине бетонолитной трубы одновременно с открытием заслонки в горловине бункера над воронкой открывают бадью с бетонной смесью. В противном случае отжатия воды из трубы может не произойти;
• если бетонная смесь не доходит до нужного уровня, трубу немного приподнимают краном и сразу же осаживают на дно котлована;
• в приемный бункер подается новая порция бетонной смеси.

По мере бетонирования литая бетонная смесь постепенно растекается по котловану. С водой соприкасается только верхний слой бетона, т.к. бетонная смесь подается внутрь ранее уложенного объема. После откачки воды из котлована слабый верхний слой бетона необходимо удалить. В процессе укладки бетона методом ВПТ бетонолитную трубу после загрузки в нее порции бетонной смеси слегка наддергивают и быстро осаживают. Это делается, чтобы в любом случае обеспечить заглубление трубы в бетонную смесь не менее чем на 0,8 м и не более чем на 2 м. Мастер обязан непрерывно делать промеры уровня бетона и контролировать достаточность погружения конца трубы в слой бетона.

Рис. 2.8 – Подводное бетонирование по методу ВПТ: a – общая схема; б – порядок работ; 1 – бетонолитная труба; 2 – воронка; 3 – подводный бетон; 4 – клапан; 5 – пробка

Для бетонирования водозащитной подушки в котловане используют несколько бетонолитных труб, которые размещают так, чтобы обслуживаемые ими площади участков перекрывали бетонируемую площадь, накладывала, одна на другую.

Радиус действия бетонолитной трубы R, м, определяется из выражения

где К – показатель сохранения подвижности бетонной смеси, – время, за которое осадка конуса уменьшается до 0,15 м (К = 0,65 ч);

I – интенсивность бетонирования, принимаемая для котлованов не менее 0,3 м3/м2ч (желательно, чтобы эта величина составляла 1–1,2 м3/м2ч, тогда R = 3–4,5 м).

Бетонирование начинают с одной из труб, расположенных у края котлована. Следующая труба включается в работу после того, как бетонная смесь, растекаясь по площади котлована, покроет нижний конец трубы на 30–40 см. При бетонировании несколькими трубами укладка бетонной смеси осуществляется последовательно. Расстояние между соседними трубами не должно превышать 0,7 радиуса действия трубы.

Осуществляя подводное бетонирование, нельзя допускать прорыва воды внутрь трубы. Если же это случилось, надо прекращать процесс бетонирования. Его можно возобновить немедленно, если перерыв не превысил время сохранения подвижности бетонной смеси. Если это время превышено, бетонирование можно продолжать только после достижения подводным бетоном прочности 2–2,5 МПа,

При укладке литой бетонной смеси получается подводный бетон низкой прочности (если расход цемента составляет 400 кг/м3, бетон получится прочностью всего в 10–15 МПа).

Когда есть необходимость получить подводный бетон более высокой прочности, надо резко увеличить расход цемента до 600 кг/м3 и повысить жесткость бетонной смеси. Но жесткая бетонная смесь плохо растекается по котловану, поэтому при ее укладке необходимо применять вибрирование. Для получения жестких бетонных смесей с осадкой конуса 6–10 см к концевому (нижнему) звену трубы длиной до 20 м жестко крепится один вибратор (вибробулава) или два, если длина трубы превышает 20 м. Вибрирование облегчает прохождение смеси по трубе и ее растекание по площади котлована. Максимальный радиус распространения жесткой бетонной смеси при подводном бетонировании с вибрированием составляет 3 м. Вынужденный перерыв в бетонировании не должен превышать 1,5 ч.

Минимальная толщина тампонажного слоя бетона, укладываемого на грунтовое дно, определяется по расчету из условия (hбabγб + G = hwγwab) – равенства веса подушки и гидростатического выталкивающего воздействия воды (с коэффициентом запаса 1,1), но не менее 1,5 м. Водоотлив из котлована разрешается только после набора подводным бетоном прочности не менее 5 МПа. Подводный массив, сооружаемый методом ВПТ, следует доводить до отметки, на 10 см превышающей проектную отметку, чтобы была возможность удалить верхний слабый слой бетона после откачки воды из котлована.

Тампонажный цемент

Тампонажный цемент, универсальный вяжущий строительный материал, используемый в различных областях промышленности. Марки и типы цементных смесей определяются исходя из вещественного состава, включающего клинкерную основу, минералогический состав которой определяет общие механические свойства цемента, и наборов химических добавок, влияющих на физические свойства цементного раствора.

Портландцемент тампонажный включён в группу вяжущих средств на основе различных марок портландцемента и используется на заключительном этапе работ по строительству нефтяных, газовых скважин (цементирование скважин) или в процессе производства работ по ремонту и восстановлению скважин. Требования, предъявляемые к техническим характеристикам тампонажного цемента, регламентируются действующими нормативами (ГОСТ 1581-96). Предлагаем купить тампонажный цемент различных марок для цементирования нефтяных и газовых скважин, строительство которых предусматривает необходимость учитывать геологическое строение пластов, глубину и технологию производства процесса крепления скважин. Химический состав и физико-технические характеристики предлагаемой продукции обеспечат создание прочного монолита в затрубном пространстве скважин.

Рабочие характеристики

Рабочие характеристики марок цемента, используемого для цементирования скважин, должны обеспечивать следующие технологические параметры:

1. Обеспечивать надёжность разобщения пластов, для предотвращения перетока жидкостных и газовых сред.
2. Обеспечивать защиту обсадных колонн от возможных подвижек пластов и воздействия агрессивных соединений.
3. Обеспечение производства безаварийного процесса цементирования в соответствии с технологической картой тампонажных работ.

В качестве основных характеристик выделяют следующие физические параметры цемента:

• время схватывания и время затвердения цементного раствора;
• удельный вес;
• плотность;
• прочностные показатели (на сжатие, на изгиб) монолита.

Выбор марки цемента определяется на основании данных геологических и климатических исследований проводимых в районе бурения скважин, возможностей технического оснащения производственного процесса закачки цементного раствора в затрубное пространство. Заказывая тампонажный цемент, организации и компании нефтегазодобывающей отрасли должны учитывать данные инженерно-технологических служб предприятия.

Оптимизированные технические параметры различных марок цемента

Представителям нефтегазодобывающих предприятий предлагается купить тампонажный цемент с уже оптимизированной по химическому составу структурой, определяющей его технические характеристики. В зависимости от используемых химических компонентов и минеральных добавок, входящих в состав готовой смеси, цемент классифицируется по нескольким основным параметрам:

1. Удельный вес и плотность. Данные показатели необходимо учитывать при производстве цементирования скважин. Облегченный цемент используется при креплении глубоких скважин. Малый удельный вес и оптимально подобранная плотность рабочего раствора обеспечивают прокачку раствора в затрубном пространстве на высоту, определяемую геолого-техническим нарядом, без опасения разрыва пластов и возможности выхода из строя используемого цементировочного оборудования. Утяжелённые марки используются для цементирования устья скважин на небольшие глубины и в случае цементирования глубоких скважин, где утяжелённый цемент закачивается в последнюю очередь, обеспечивая возможность прокачки облегчённого цемента на заданную высоту.

1. Температурный режим оптимального использования. Технические параметры цементного раствора закачиваемого в скважину могут меняться в зависимости от температуры. Стандартный портландцемент имеет предельно допустимые интервалы температурного режима, при которых его технические параметры будут соответствовать расчетным показателям для качественного производства работ. В условиях повышенных температур (район установки нижней части обсадной колонны) и низких температур (устье скважины в районах Крайнего Севера) скорость химических реакций в цементном растворе может меняться. Для оптимизации технологического процесса крепления скважин (цементирование) предусмотрены марки низкотемпературных цементов (рекомендуемый температурный режим использования 15º-50ºC) и высокотемпературные марки (100º-150ºC).

1. Устойчивость к сульфатным соединениям. Присутствие кислотных и щелочных элементов в прилегающих к стволу скважины пластах не только изменяет общий, первоначальный химический состав цементного раствора, но и оказывает разрушительное воздействие на монолит готовой конструкции скважины. Для снижения негативных последствий для цементирования используется марки цемента с высокими и умеренными коэффициентами устойчивости к воздействию сульфатов.

Потенциальным заказчикам предлагается заказать тампонажный цемент с уже оптимизированным составом, не требующим сложного процесса добавки и смешивания отдельных компонентов для оптимизации процесса цементирования. Также предоставляется возможность заказать и купить марки цемента, состав которых может использоваться и в качестве самостоятельного компонента, и как основа для приготовления нужного состава непосредственно на производстве.

Тампонажный цемент: марки, состав и области применения

Одна из разновидностей портландцемента — тампонажный цемент. Этот вид портландцемента можно использовать в широчайшем диапазоне при проведении тампонажных работ. Он занимает одно из важнейших мест благодаря хорошему сочетанию технических и строительных свойств.

Что же это за материал и чем он отличается от привычного всем цементного раствора? Об этом – далее.

Специфические особенности

То, чем отличается от портландцемента тампонажный цемент, – состав: для его изготовления в измельченную клинкерную основу с гипсом вносят определенные добавки.

Для нефтяных и газовых скважин изготавливаются разные типы смесей, которые разделяются на следующие подвиды:

1. Гигроскопический. Для получения материала в сухую массу вводят гидрофобизатор триэтаноламина.
2. Утяжеленный. Для изготовления смешивают цементный клинкер с гипсом и утяжеляющими добавками. Таковыми может служить железная руда в виде тяжелых шпальтов, гематитов, магнетитов.
3. Песчанистый. Для получения материала этого подвида в смесь добавляют кварцевый песок с гипсом. Количество компонентов не должно быть больше 50 % для «горячих» скважин и меньше 20 % для «холодных».
4. Солестойкий. Используется там, где соли в грунтовых водах имеют высокую концентрацию. Это приводит к возникновению коррозии, но добавление тонкоизмельченного кварцевого песка устраняет это недостаток.

Технические характеристики каждого вида зависят от пропорций и свойств компонентов. Таковыми могут выступать кварцевый песок, минеральные вещества, известняк, шлак.

Технология применения

Поскольку тампонажный цемент приходится заливать не вручную, а закачивать насосами, массу делают достаточно жидкой. Для этого на 2 части сухой смеси добавляют 1 часть воды. Полученная масса называется пульпой. Если температура высокая, пульпа может затвердеть уже за 1,5-10 часов. Чем выше температура, тем быстрее схватится цемент тампонажный. Применение в холодных скважинах (или если масса используется при гидроизоляционных работах на возведении зданий в холодное время года) приводит к тому, что процесс затвердения начнется через 2-3 часа и завершится часов через 20-22. Дольше всего застывает солестойкий цемент.

Показатель прочности на изгиб через двое суток после полного застывания таков:

1. Если отсутствует нагрев – приблизительно 62 кГ/см.
2. Если температура стабильно высокая — 27 кГ/см.

Но это только в том случае, если использовался качественный тампонажный цемент. Как проверить его качество? Есть очень простой и надежный способ – выполнить пробу через сито. Для этого нужно тщательно просеять через сито немного сухого порошка. Если в сите осталось ¾ части от начального объема, материал качественный. Можно проверить и на глазок, но это могут сделать лишь те, кто имеет большой опыт работы с тампонажным цементом. В противном случае придется доверять продавцу. Но при этом стоить обратить внимание и на состав сухой смеси – количество гипса не должно быть больше чем 3,5 %.

Характеристики

Главными особенностями материала являются следующие показатели:

1. Высокая скорость твердения. Но при этом подвижность смешанной с водой смеси сохраняется достаточно долго.
2. Водостойкость. Раствор может твердеть даже под водой.
3. Сочетание с разными наполнителями. Причем это могут быть и поверхности, имеющие физико-химическую природу, включая и сталь.
4. Независимо от условий окружающей среды, затвердевшая смесь сохраняет прочность и целостность достаточно долго.

Классификационные особенности

Тампонажный цемент бывает нескольких видов. Все они отличаются по разным параметрам. Так, по составу веществ материал бывает таких типов:

• I – без добавок;
• II – с миндобавками;
• III – со спецдобавками. Они используются, чтобы регулировать плотность раствора.

Материал III типа бывает утяжелённым (Ут) и облегченным (Об). Кроме того, каждый тип материала подразделяется на виды, предназначенные для использования при нормальных (25-50), низких (15-24), умеренных (51-100) или повышенных (101-150) температурах.

Условные обозначения

Для определения марки материала применяется специальная маркировка:

1. Цемент тампонажный – ПЦТ.
2. Сульфатостойкость — СС.
3. Средняя плотность.
4. Максимально допустимая температура при выполнении работ.
5. Пластификация или гидрофобизация. Обозначаются как Пл, Гф.
6. Стандартный показатель.

Пример: ПЦТ-I-СС-100. Обозначение несет такую информацию: материал является тампонажным портландцементом, не содержащим добавок, является сульфатостойким. Предназначен для использования при температуре от 51 до 100 градусов.

ПЦТ-III-УТ1-100. Это тампонажный вид портландцемента, облегченный тип с плотностными показателями 2,1 г/см 3 . Можно работать с материалом при умеренной температуре.

ПЦТ-III-Об5-50 — цемент тампонажный. Является облегченным типом. Обладает плотностными показателями 1,5 г/см 3. Допускается к работе при нормальных температурах.

Проверка качества

Этот материал предназначен для создания гидроизоляции скважин, но нередко используется тампонажный цемент в строительстве при возведении некоторых жилых или промышленных объектов. Но чтобы материал смог выполнить предназначенную задачу, обеспечить герметичность и надежность созданного сооружения и при этом был экологически безопасным, он должен быть качественным, а состав – соответствующим сложности и особенностям поставленных задач. Для этого созданные смеси проходят проверку.

Есть разные методы испытания тампонажного цемента, чем и занимаются специализированные лаборатории. Они определяют следующие показатели:

1. Плотность (удельный вес).
2. Реологические свойства.
3. Время загустевания.
4. Водоотделение.
5. Фильтрационные потери.
6. Предел прочности.
7. Устойчивость перед ультразвуком.
8. Проницаемость застывшего материала жидкостями, газом, воздухом.

Портал о цементе и бетоне.

Тампонажный цемент

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.

Абиссинская скважина качает воду по принципу всасывания

Скважины на воду

Советуем: квалифицированный инженер даст рекомендации бурения той или иной скважины на воду