Институт нефти и газа


Скачать 4.63 Mb.
Название Институт нефти и газа
страница 14/37
Тип Документы
rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   37




6.4 Глиноземистый цемент


Глиноземистым цементом называется быстротвердеющее в воде и на воздухе высокопрочное вяжущее, основные свойства которого определяются преобладанием в его составе низкоосновных алюминатов кальция.

Сырьем при производстве глиноземистого цемента являются известняки, мел, бокситы и др., содержащие оксиды кальция и алюминия. При этом в составе ограничивается содержание ок­сидов магния, железа, кремния и т.п. Получают путем плавления и спекания указанных материалов.

Минералом, определяющим основные свойства глиноземистого цемента, является моноалюминат кальция СаО∙А12О3. В высокоглиноземистом цементе эту роль выполняет СаО∙2А12О3. Минерал С12А7 в небольних количествах присутствует главным образом в цементах, получаемых методом плавления и характеризующихся повышенным содержанием СаО. Для него показательны быстрое схватывание, но меньшая прочность, чем у СА, в его кристаллическую решетку могут внедряться ионы железа и галогенов, прежде всего, фтора, при этом прочностные свойства минерала улучшаются.

СА2 медленно схватывается и медленно твердеет. В присутствии СА прочность СА2 повышается во все сроки твердения. По данным Кузнецовой Т.В. наиболее оптимальным в глиноземистом цементе является наличие обоих минералов в соотношениях СА2:СА = 4:1. Оксид кремния в глиноземистом цементе образует при повышенном содержании СаО – двухкальциевый силикат, а при пониженном – геленит, соединение практически инертное. Другие оксиды в большинстве своем вредны и поэтому их содержание в клинкере стараются ограничить. Таким образом, гидравлически активная часть глиноземистых цементов – это алюминаты кальция. При взаимодействии с водой они образуют гидроалюминаты различной основности и гель гидроксида алюминия. Скорость кристаллизации гидроалюминатов кальция значительно больше, чем гидросиликатов. В силу этого затвердевший камень глиноземистого цемента содержит значительно больше кристаллической части, чем портландцемент.

Таким образом, фазовый состав продуктов твердения гли­ноземистых цементов любого состава представлен гадроалюминатами кальция различной основности. Основность продуктов гидратации существенным образом зависит от температуры твер­дения, при ее повышении основность гидроалюминатов возрастает. При гидратации глиноземистых цементов рН среда ниже, чем при гидратации портландцемента. Скорость реакций гидратации и ее завершенность зависит от водоцементного отношения, температуры и влажности окружающей среды, а также присутствия в среде веществ, ускоряющих или замедаяющих гидратацию. С течением времени состав гидроалюминатов обо­гащается оксидом кальция и выделяется дополнительные количества гидроксида алюминия.

Большая скорость гидратации безводных соединений глиноземистого цемента приводит также к тому, что с течением времени быс­тро иссякает количество материала, способного содействовать самозалечиванию, возникающих при перекристаллизации дефектов цементного камня и прочность его уже не восстанавлива­ется. В результате этого через несколько лет твердения на­ступает сброс прочности камня, достигающий 40-60% первоначальной прочности.

Чем выше температура и влажность окружающей среды, тем быстрее протекают эти процессы и тем скорее начинается сброс прочности. Наоборот, в условиях низких температур (менее 15-20 °С) в течение десятков лет деструктивные из­менения в камне отсутствуют.

Характерной особенностью глиноземистого цемента явля­ется большая скорость тепловыделения, хотя общее количес­тво выделяемого тепла находится примерно в тех же преде­лах, что и у портландцемента (254-336 Дж/г). Большая часть тепла выделяется впервые 10-15 час гидратации. Интен­сивное тепловыделение продолжается примерно до 3 суток. Быстрое выделение тепла ведет к повышению температуры в камне, что играет положительную и отрицательную роль в про­цессах твердения. Преимущества этого свойства цемента проявляются при цементировании интервалов многолетнемерзлых пород путем ускорения процесса твердения. Однако тепловы­деление приводит к растеплению горных пород и может вызвать кавернообразование. Кроме того, саморазогрев камня в нормальных условиях твердения обуславливает сбросы проч­ности, особенно значительно во влажных условиях.

Камень из глиноземистого цемента обладает повышенной стойкостью против многих агрессивных агентов (сульфат-ионов, угольной кислоты, сероводсодержащих га­зов и т. д.). Это объясняется образованием на частицах цемента и гидроалюминатов кальция пленки из гидрооксида алюминия. Растворы карбонатов щелочей и гидрооксиды щелочей разрушают камень глиноземистого цемента.

7 Требования к тампонажным портландцементам (ГОСТы)
Вопросы для изучения

7.1 Классификация ПЦТ по вещественному составу.

7.2 Тампонажные материалы и химреагенты согласно классификации АРI.

7.3 Другие стандарты для портландцементов тампонажных.
7.1 Классификация ПЦТ по вещественному составу

Стандарт ГОСТ 1581-96 распространяется на тампонажные портландцементы, изготавливаемые на основе портландцементного клинкера и предназначенные для цементирования нефтяных, газовых и других скважин [1]. Стандарт унифицирован со стандартом Американского нефтяного института API Specification 10A (1) в части цементов типов I-G и I-H, соответствующих по техническим требованиям цементам типов G и Н Американского стандарта, пользующимся большим спросом на мировом рынке.
По вещественному составу цементы подразделяют на следующие типы:

I – тампонажный портландцемент бездобавочный;

I-G - тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированным требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44 ГОСТ 26798.1 [17];

I-Н – тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,38 ГОСТ 26798.1 [17];

II – тампонажный портландцемент с минеральными добавками;

III- тампонажный портландцемент со специальными добавками, регули-рующими плотность цементного теста 8 ГОСТ 1581-96

По плотности цементного теста цемент типа III подразделяют на:

  • облегченный (Об);

  • утяжеленный (Ут).

По температуре применения цементы типов I, II, III подразделяют на цементы, предназначенные для:

  • низких и нормальных температур (15-50) 0С;

  • умеренных температур (51-100) 0С;

  • повышенных температур (100-150) 0С.

По сульфатостойкости цементы подразделяют на:

а) типы I, II, III

  • обычный (требования по сульфатостойкости не предъявляют);

  • сульфатостойкий (СС);

б) типы I-G и I-H

  • высокой сульфатостойкости(CC-1);

  • умеренной сульфатостойкости (СС-2).

Условное обозначение цемента должно состоять из:

  • буквенных обозначений цемента: ПЦТ – портландцемент тампонажный;

  • обозначение типа цемента;

  • обозначение сульфатостойкого цемента;

  • обозначение средней плотности для цемента типа III – по таблице 3;

  • обозначенние максимальной температуры применения цемента;

  • обозначение гидрофобизации или пластификации цемента – ГФ или ПЛ;

  • обозначение стандарта ГОСТ-1581-96.


Таблица 3 – Обозначение средней плотности для цемента типа III

Значение плотности цементного теста для цемента типа III, кг/м3

облегченного

утяжеленного

обозначение средней плотности

плотность 40

обозначение средней плотности

плотность 40

Об 4

1400

Ут 0

2000

Об 5

1500

Ут 1

2100

Об 6

1600

Ут 2

2200







Ут 3

2300

Примеры условных обозначений

1 Портландцемент тампонажный с минеральными добавками сульфатостойкий для низких и нормальных температур

ПЦТ II-СС-50 ГОСТ 1581-96

2 Портландцемент тампонажный бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44, умеренной сульфатостойкости

ПЦТ I-G-СС-2 ГОСТ 1581-96

3 Портландцемент тампонажный со специальными добавками облегченной плотностью 1,53 г/см3, для умеренных температур гидрофобизированный

ПЦТ III-Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581-96
7.2 Тампонажные материалы и химреагенты согласно классифиции АРI

В настоящее время большинство тампонажных цементов, используемых в мировой нефтяной промышленности, произведены в соответствии с требованиями Американского института Нефти для классов G и H. Эти классы цементов наиболее предпочтительны, т.к они особенно хороши в геологически-трудных ( с высокой температурой и очень глубокие) скважин. Эти цементы имеют стабильное качество, не содержат добавок, обеспечивают безопасное цементирование.

Для цементирования нефтяных и газовых скважин в США в качестве базового цемента используется портландцемент - чис­тый или с примесями [19].

Такие тампонажные материалы подразделяются на девять ос­новных классов (А, В, С, D, Е, F, G, Н, I) по следующим при­знакам: приблизительный интервал глубин и оптимальные тем­пературы использования, сульфатостойкость соответствующего класса.

Дополнительные требования в тампонажным раствора таковы:

- максимальная седиментация для цементов классов G и Н не
должна превышать 1,4 %;

- прочность на сжатие камня из цемента класса I через
7 сут не должна быть ниже, чем через 1 сут твердения.

Время твердения растворов обусловлено продолжительностью процесса цементирования с запасом 25 %. Для цементов классов G и Н задается минимальное время затвердения, которое состав­ляет 2 ч.

Давление при проведении измерений времени затвердения должно соответствовать гидростатическому давлению, которое создается столбом цементного раствора с определенной плотностью.

Для цементирования скважин со сложными геолого-техническими условиями, которым не соответствуют портланд­цемент по классификации АРI, используются специальные це­менты.

К специальным цементам относятся следующие:

1 Облегченные тампонажные материалы, в частности, пуцолановый цемент (изготавливается путем совместного помола портландцементного клинкера и пуццолана), цементно-зольные смеси, пуцоланово-известковый и зольно-известковый цементы.

Существуют также методы образования сверхлегких тампонажных растворов (р < 1250 кг/м3). Такая низкая плотность тампонажного раствора достигается путем насыщения его пус­тотными микросферами или сжатым азотом при предваритель­ной его обработке ПАВ, стабилизирующим пену.

2 Утяжеленные тампонажные материалы, которые образуются двумя способами:

- введением примеси утяжелителя, в частности, песка, барита, ильменита, гематитовой руды;

- снижением водоцементного отношения с сохранением под­вижности тампонажного раствора за счет введения в него пла­стификаторов.

3. Расширяющиеся цементы.

Расширение в специальных цементах, которые изготавливают­ся в США, обусловлено образованием в процессе гидратации гидросульфоаминатов типа эттрингита. Абсолютная величина расширения не должна превышать 0,5 %.

Существует три основных типа расширяющихся цементов:

1) тип К - смесь портландцемента с сульфоаминатом каль­ция;

2) тип S - портландцемент (класс А) с повышенным содер­жанием С3А и примесью СаSO4 1/2Н2О;

3) тип М - портландцемент (класс А) с незначительной приме­сью кислотостойкого цемента.

К специальным цементам также относят:

- цементы с примесью латекса (латекс-цементы); они отличают­ся низкой водоотдачей, улучшенными реологическими парамет­рами, а цементный камень приобретает высокую упругость;

- портландцемента с примесью бентонита (8-25 %) и пласти­фикаторов (лигносульфоната); такие составы имеют низкую во­доотдачу и относятся к облегченным цементам;

- солевые гельцементы, которые изготавливаются из портланд­цемента, бентонита (12-16 %), соли (например, NаС1), лигносуль­фоната кальция (0,1-1,5 %); они отличаются пониженной вязко­стью и используются для цементирования солевых отложений.

Для регулирования свойств тампонажных растворов исполь­зуются:

- ускорители твердения: хлористый кальций, хлористый натрий, кремнекислый натрий и другие неорганические ускорители;

- замедлители твердения для низких температур: MRL-1, (3), (L); НR-4, (7), (6L); D-13 (81); R-5; WR-1, (2), (L1). для высоких и сверхвысоких температур MHR-8, (9), (L); HR-12, (15), (13L); D-28, (29); R-11, (15L); M-6; WR-6, (7); такие замедлители относятся к лигносульфонатам, органическим кислотам, производным целлюлозы, боратам и др.;

- пластификаторы МСD-3, (4) (L); TF-3, (4), (5); D-30, (31), (45), (65), (80), (31L); CFR-1, (2) и др.; пластификаторы марки CFR одновременно являются замедлителями твердения; большинство пластификаторов представляют собой модифицированные лигносульфонаты и низкомолекулярные водорастворимые смолы;

- вещества понижающие водоотдачу: MFL-4, (5), (7); Халад 9, (14); D-19, (22), (59), (60); CF-1, (2), R-6 и др.. В основном это производные целлюлозы.
7.3 Другие стандарты для портландцементов тампонажных

Для цементирования скважин также применяют тампонажные материалы (таблица 4), удовлетворяющие требованиям соответствующих стандар

Таблица 4 - Тампонажные цементы


Цемент

Обозначение

Стандарт

1

2

3

Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые

ГЦ

ВГЦ II

ВГЦ III

ГОСТ 969-91

Шлакопортландцемент

ШПЦ

ГОСТ 10178-85

Цемент гипсоглиноземистый расширяющийся

ГЦР

ГОСТ 11052-74

Цементы сульфатостойкие:

сульфатостойкий портландцемент

марка 400

сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками (до 20%)

марка 400

марка 500

сульфатостойкий шлакопортландцемент

марка 300

марка 400

пуццолановый портландцемент

марка 300

марка 400



ССПЦ400

ССПЦ400-Д20

ССПЦ500-Д20

ССШПЦ300

ССШПЦ400
ППЦ300

ППЦ400

ГОСТ 22266-94

Цемент тампонажный термосолестойкий

ЦТТ-160

ТУ 39-00147001-10-97

Цемент тампонажный термостойкий утяжеленный

ЦТТУ-1-160

ТУ 39-00147001-170-97

Цемент тампонажный термостойкий облегченный (ρ=1260 - 1450)

ЦТТО-1-160

ТУ 39-00147001-170-97

Цемент тампонажный термостойкий облегченный (ρ=1450 – 1550)

ЦТТО-1-160

ТУ 39-00147001-170-97

Цемент тампонажный для циклических меняющихся температур

ЦТПН

ТУ 39-0147001-081-92

1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   37

Похожие:

Институт нефти и газа icon Институт нефти и газа методические указания
Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета
Институт нефти и газа icon Институт нефти и газа методические указания
Систематические консультации в течение семестра позволяют выполнить проект на достаточно высоком уровне и представить его к защите...
Институт нефти и газа icon Институт нефти и газа
Физико-химические процессы твердения, работа в скважине и коррозия цементного камня: Учеб пособие для вузов. –Тюмень: Изд-во «Нефтегазовый...
Институт нефти и газа icon Реферат по дисциплине “Геология, поиск и разведка нгм” на тему: «Залежи...
Классификация запасов месторождений, перспективных и прогнозных ресурсов нефти и горючих газов в России
Институт нефти и газа icon Институт нефти и газа
Методические указания устанавливают общие положения к выполнению дипломного проекта (ДП) по специальности 090800 «Бурение нефтяных...
Институт нефти и газа icon Ежеквартальный отчет открытое акционерное общество по геологии, поискам,...
Открытое акционерное общество по геологии, поискам, разведке и добыче нефти и газа «Печоранефть»
Институт нефти и газа icon Трубопроводы магистральные и промысловые для нефти и газа. Строительство...
Роительство в условиях вечной мерзлоты и контроль выполнения работ распространяется на магистральные и промысловые стальные трубопроводы...
Институт нефти и газа icon Пояснительная записка настоящая программа предназначена для подготовки...
Программа предназначена для подготовки и переподготовки (повышения квалификации) рабочих по профессии «Оператор по добыче нефти и...
Институт нефти и газа icon Инновационные технологии обеспечения экологической и промышленной безопасности в нгк
Тивности и охраны труда ООО «Газпром вниигаз», доцента кафедры газовых технологий и подземного хранения газа ргу нефти и газа им....
Институт нефти и газа icon Национальный стандарт российской федерации
Подготовлен обществом с ограниченной ответственностью «Национальный институт нефти и газа» (ооо «нинг») и Обществом с ограниченной...
Институт нефти и газа icon Техническое задание на техническое обслуживание сикн ктк в Российской...
Сикн), блоков качества нефти систем обнаружения утечек (бкк соу), узлов учёта газа и проведения измерений параметров нефти в товарных...
Институт нефти и газа icon Российский государственный университет нефти и газа
«Безопасность технологических процессов и производств нефтяной и газвой промышленности»
Институт нефти и газа icon Профессиональный стандарт
Инженерное сопровождение технологических процессов при всех способах добычи нефти, газа и газового конденсата
Институт нефти и газа icon Руководство пользователя Введение
Он применяется для обнаружения утечек горючего газа и обеспечения личной и имущественной безопасности в местах, где возможна утечка...
Институт нефти и газа icon Организация строительно-монтажных работ с использованием труб с заводским изоляционным покрытием
Документ разработан открытым акционерным обществом «Акционерная компания по транспорту нефти «Транснефть» (оао «ак «Транснефть»),...
Институт нефти и газа icon Программа учебной практики по бурению
Специализации: Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений твердых полезных ископаемых; Геология нефти и газа

Руководство, инструкция по применению




При копировании материала укажите ссылку © 2024
контакты
rykovodstvo.ru
Поиск