Тампонажные цементы - Тюменский государственный

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторным занятиям по дисциплине «Физико-химические процессы
твердения и коррозии цементного камня» для студентов специальности 090800
«Бурение нефтяных и газовых скважин» очной и заочной (полной и
сокращенной) форм обучения
Тюмень, 2003
Утверждено редакционно-издательским советом
Тюменского государственного нефтегазового университета
Составители:
к.т.н. Харламов К.Н.
ассистент Аксенова Н.А.
Под редакцией – профессора, д-ра техн. наук Овчинникова В.П.
Тюменский государственный нефтегазовый университет, 2003
2
Методические указания предназначены в помощь студентам буровых
специальностей очной и заочной формы обучения по приобретению
практических
навыков
по
дисциплине
«Физико-химические
процессы
твердения и коррозии цементного камня»: классификация тампонажных
материалов
по
государственным
стандартам,
определению
физико-
механических свойств тампонажных растворов и камня, определению коррозии
цементного камня.
1. Классификация тампонажных портландцементов по
ГОСТ 1581-96
Настоящий
стандарт
распространяется
на
тампонажные
портландцементы, изготавливаемые на основе портландцементного клинкера и
предназначенные для цементирования нефтяных, газовых и скважин другого
назначения.
Тампонажный портландцемент это разновидность портландцемента –
минерального
вяжущего
вещества,
получаемого
совместным
помолом
портландцементного клинкера, гипса и добавок. Портландцементный клинкер
продукт высокотемпературного обжига известняка и глины, в результате чего
обеспечивается
образование
искусственных
клинкерных
минералов.
Температура обжига 1400 – 1450 0С.
Тампонажными
называются
материалы, которые при затворении с
водой образуют суспензии, способные в условиях скважины превращаться в
практически непроницаемое твердое тело.
Тампонажные материалы классифицируются по следующим признакам:
по виду клинкера и составу основных компонентов; температуре применения;
средней плотности тампонажного цементного раствора; устойчивости к
воздействию агрессивных пластовых вод; объемным деформациям при
твердении.
По виду клинкера и составу компонентов тампонажные цементы
подразделяются: тампонажные цементы на основе портландцементного
3
клинкера; тампонажные цементы на основе глиноземистого клинкера;
тампонажные цементы - безклинкерные.
1.1.
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 ГОСТ 26798.1-96;
I-Н – тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированными
требованиями при водоцементном отношении, равном 0,38 ГОСТ 26798.1-96;
II – тампонажный портландцемент с минеральными добавками;
III- тампонажный портландцемент со специальными добавками, регулирующими плотность цементного раствора.
1.2. По плотности цементного теста цемент типа III подразделяют:
- облегченный (Об);
-
утяжеленный (Ут).
1.3. 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 (101-150) 0С.
1.4. 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).
1.5. Условное обозначение цементов должно состоять из:
-
буквенных
обозначений
цемента:
тампонажный;
4
ПЦТ
–
портландцемент
-
обозначение типа цемента – по 1.1;
-
обозначение сульфатостойкого цемента – по 1.4;
-
обозначение средней плотности для цемента типа III – по таблице 1;
Таблица 1 – Обозначение средней плотности для цемента типа III
Значение плотности цементного теста для цемента типа III, кг/м3
облегченного
утяжеленного
Обозначение
Обозначение
Плотность 40
Плотность 40
средней плотности
средней плотности
Об 4
1400
Ут 0
2000
Об 5
1500
Ут 1
2100
Об 6
1600
Ут 2
2200
Ут 3
2300
- обозначение максимальной температуры применения цемента – по
1.3;
- обозначение гидрофобизации или пластификации цемента – ГФ или
ПЛ;
- обозначение стандарта ГОСТ-1581-96.
Примеры условных обозначений
1.
Портландцемент
тампонажный
с
минеральными
добавками
сульфатоостойкий 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
облегченной
плотностью
тампонажный
со
1530
для
кг/м3,
специальными
добавками
умеренных
температур
гидрофобизированный
ПЦТ III-Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581-96
Контрольные вопросы
1.
Что такое тампонажный портландцемент, портландцементный
клинкер?
5
2.
Классификация тампонажных портландцементов по вещественному
составу по ГОСТ 1581-96.
3.
Классификация тампонажных портландцементов по температуре
применения по ГОСТ 1581-96.
4.
Классификация
тампонажных
портландцементов
по
сульфатостойкости по ГОСТ 1581-96.
5.
Условное обозначение тампонажных портландцементов по ГОСТ
1581-96.
Задание
1. Расписать следующие тампонажные портландцементы согласно
ГОСТ 1581-96:
-
ПЦТ I-СС-100 ГОСТ 1581-96
ПЦТ I-G-СС-2 ГОСТ 1581-96
ПЦТ II-150- ПЛ ГОСТ 1581-96
ПЦТ III-Об 6-50 ГФ ГОСТ 1581-96
ПЦТ III-Ут 1 150 ГОСТ 1581-96
2. Применить условные обозначения по ГОСТ 1581-96 к следующим
тампонажным портландцементам:
- портландцемент тампонажный бездобавочный с нормированными
требованиями при водоцементном отношении 0,38 высокой сульфатостойкости.
-
портландцемент
тампонажный
бездобавочный
тампонажный
со
обычный
для
повышенных температур.
-
портландцемент
специальными
добавками,
облегченный плотностью 1400 кг/м3 сульфатостойкий, для умеренных
температур, не гидрофобизированный.
3. Найти ошибки:
- ПЦТ I-G-СС-150 ГОСТ 1581-96
- ПЦТ III- СС-100-Об 4 ГОСТ 1581-96
- ПЦТ II-СС-1-50-Ут 3 ГОСТ 1581-96
- ПЦТ III-Об-2-100-ПЛ ГОСТ 1581-96
- ПЦТ I-G-100 ГОСТ 1581-96
- ПЦТ II-Ут-15 ГОСТ 1581-96
- ПЦТ I-H-Ут1-101 ГОСТ 1581-96
6
2. Технические требования к тампонажным
портландцементам
Цементы должны изготавливаться в соответствии с требованиями
настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному
изготовителем.
Вещественный состав цементов всех типов должен соответствовать
значениям, указанным в таблице 2.
Требования к физико-механическим показателям, характеризующим
тампонажно-технические свойства цементов типов I-III, приведены в таблицах
3 и 1, а цементов типов I-G и I-H – в таблице 4.
Требования к химическому по составу цементов приведены в таблице 5.
Таблица 2 – Вещественный состав
Содержание добавки (%)
Тип цемента
Содержание
клинкера (%)
Минеральная добавка
Специальная добавка –
облегчающая ( в т.ч.
природная пуццолановая)
или утяжеляющая
I
I-G
100
Не допускается
I-H
II
80-90
6 – 20*
III
30-89
11-70
*Добавок осадочного происхождения не должно быть более 10% массы цемента
Примечание – Вещественный состав характеризуют содержанием портландцементного
клинкера и добавок без учета гипсового камня, вводимого сверх 100% массы цемента.
Требования безопасности
Удельная эффективная активность естественных радионуклеидов Аэфф в
цементе не должна быть более 740 Бк/кг.
Правила приемки
Партия цемента может быть принята и отгружена, если результаты
испытаний по всем показателям соответствуют требованиям ГОСТ 1581-96. В
случае обнаружения при испытаниях малозначительного дефекта по величине,
не превышающей предельного значения, указанного в таблице 6, партию
цемента принимают, но учитывают ее как дефективную при оценке общего
уровня качества.
7
Таблица
3
-
Требования
к
физико-механическим
показателям,
характеризующим тампонажно-технические свойства цементов типов I-III
Наименование показателя
Значение для цементов при температурах применения
Низких и нормальных
Умеренных и повышенных
тип I, II
тип III-Об тип I, II тип III-Об тип III-Ут
1 Прочность при изгибе, МПа,
не менее, в возрасте:
1 сут
3,5
2 сут
2,7
0,7
1,0
2,0
2 Тонкость помола*:
- остаток на сите с сеткой
№008 по ГОСТ 6613, % не
более
12,0
10,0
15,0
12,0
12,0
- удельная поверхность, м2/кг,
не менее
270
250
230
3 Водоотделение, мл, не более
8,7
7,5
8,7
7,5
10,0
4 Растекаемость цементного
теста, мм, не менее для
цемента:
-непластифицированного
200
200
- пластифицированного
220
220
5 Время загустевания до
консервации 30 Вс**, мин, не
90
менее
*Допускается определять тонкость помола для цемента типа I только по удельной
поверхности, а для цементов II и III-Ут – только по остатку на сите
** Еденици консистенции Бердена
Таблица
4
-
Требования
к
физико-механическим
показателям,
характеризующим тампонажно-технические свойства цементов типов типов I-G
и I-H
Значения для цементов типов I-G и I-H
Наименование показателя
Прочность на сжатие, МПа, через 8 ч
твердения при температуре:
38 0С
60 0С
Водоотделение, мл
Консистенция цементного теста через 15-30
мин режима испытания, Вс
Время загустевания до консистенции 100 Вс,
мин
8
не менее
не более
2,1
10,3
-
3,5
-
30
90
120
Таблица 5 - Требования к химическому составу цементов
Наименование показателя
Потери при прокаливании, не более
Массовая доля нерастворимого
остатка, не более
Массовая доля оксида серы (VI)SO3:
не менее
не более
Значение для цементов при температурах
применения (%)
тип I
тип III
тип II
тип I-G и I-H
5,0
5,00
-
0,75
-
1,5
3,5
Массовая доля хлорид иона, не более
3,0
0,10
Массовая доля суммы щелочных
оксидов в пересчете на Na2O, не более
-
0,75
Таблица 6 – Предельное отклонение от требований к цементам
Наименование показателя
1 Прочность при изгибе, МПа, не менее, в
возрасте1, 2 сут
Водоотделение, мл
Время загустевания до консервации 30 Вс
Массовая доля оксида серы (VI)SO3, %
Массовая доля хлорид иона, не более, %
Тип цемента
Малозначительный дефект –
предельное отклонение от
требований, не более чем на
I, II, III
-0,2
То же
-//-//Все типы
+0,5
-5,0
+0,5
+0,01
В документе о качестве должно быть указано:
- наименование изготовителя, его товарный знак и адрес;
- наименование и (или) условное обозначение цемента по ГОСТ 1581-96
- номер партии и дата отгрузки;
- вид и количество добавок для цементов типов II и III;
- прочность при изгибе в возрасте 1, 2 сут или на сжатие через 8 ч:
- водоотделение;
- плотность цементного теста для цемента типа III;
- время загустевания;
- значение удельной эффективной активности естественных радионуклеидов
по результатам периодических испытаний;
- гарантийный срок, сут;
- знак соответствия при поставке сертифицированного цемента (если это
предусмотрено системой сертификации).
9
Стандарты для различных портландцементов тампонажных
Кроме цементов, предусмотренных ГОСТом, выпускаются специальные
цементы: для высокотемпературных скважин, для скважин с низкими
положительными или отрицательными температурами (по техническим
условиям ТУ). Помимо вяжущих материалов при приготовлении тампонажных
растворов широко применяют различные наполнители и химические реагенты:
облегчающие, утяжеляющие, пластифицирующие, расширяющие, ускорители и
замедлители схватывания тампонажных растворов, добавки придающие
температурную и коррозионную стойкость и т.д.
Для
цементирования
скважин
следует
применять
тампонажные
материалы (таблица 7), удовлетворяющие требованиям соответствующих
стандартов и технических условий.
Таблица 7 - Тампонажные цементы
Цемент
Портландцемент для скважин:
холодных
горячих
Утяжеленный портландцемент для скважин:
холодных
горячих
Песчанистый портландцемент для скважин:
холодных
горячих
Низкогигроскопичный
портландцемент
скважин:
холодных
горячих
Облегченный портландцемент для скважин:
холодных
горячих
ПЦХ
ПЦГ
ГОСТ 1581-96
ТУ 39-01-08-536-80
ППЦХ
ППЦГ
ГОСТ 1581-85
НПЦХ
НПЦГ
ТУ 21-1—4-67
ОПЦХ
ОПЦГ
ШПЦС-120
ШПЦС-200
УШЦ1-120
УШПЦ2-120
УШПЦ1-200
УШПЦ2-200
УПГ-1
ТУ 21-20-36-78
ТУ 39-01-08-535-80
ОЦХ
ОЦГ
ЦГС
ЦТБР
ТУ 39-01-08-469-79
ТУ 39-01-08-469-80
ТУ 21-32-61-74
для
Утяжеленный шлаковый
расширяющ10
Стандарт
УПЦХ
УПЦГ
Шлакопесчаный совместного помола
Утяжеленный для горячих скважин
Облегченный для скважин:
холодных
горячих
Цементно-глинистые составы
Тампонажный быстротвердеющий
ийся
Обозначение
ОСТ 39-017-80
ОСТ 39-014-80
Контрольные вопросы
1. Вещественный состав портландцементов тампонажных типов I, II, III,
I-G, I-H.
2. Какие методы испытаний устанавливает ГОСТ 1581-96 для цементов
типа I, II, III?
3. Какие методы испытаний устанавливает ГОСТ 1581-96 для цементов
типа I-G, I-H?
4. Требования к каким химическим параметрам портландцементов
тампонажных устанавливает ГОСТ 1581-96?
5. Требования безопасности.
6. Правила приемки. Документ о качестве.
7. Стандарты для тампонажных портландцементов.
3.
Методы
контроля
физико-механических
свойств
тапонажных портландцементов
Физико-механические свойства цементов определяют по ГОСТ 26798.196 и ГОСТ 26798.2-96 .
ГОСТ 26798.1-96 .Этот стандарт распространяется на все тампонажные
цементы, кроме цементов типов I-G и I-H, и устанавливает методы испытаний
для определения: тонкости помола, растекаемости, плотности цементного
теста, времени загустевания, водоотделения, прочности.
ГОСТ 26798.2-96 . Этот стандарт распространяется на тампонажные
цементы типов I-G и I-H и устанавливает методы испытаний для определения:
консистенции и времени загустевания, водоотделения, прочности.
Химический анализ клинкера и цемента определяют по ГОСТ 5382.
3.1. Требования техники безопасности при работе с тампонажными
портландцементами
При работе в лаборатории тампонажных материалов студенты должны
придерживаться следующих правил техники безопасности.
11
- содержание рабочего места в чистоте и порядке:
-пролитые на стол или пол тампонажные растворы, жидкости следует
вытирать мокрой ветошью, а сыпучие вещества надо стряхнуть со стола
щеткой, стол замыть водой и протереть насухо;
- во время проведения лабораторных испытаний не класть на рабочее
место посторонние предметы. На
рабочем столе должны быть только
реактивы, лабораторная посуда, приборы, необходимые для работы, а также
рабочая тетрадь, куда записываются результаты лабораторных испытаний;
- все приборы и реактивы необходимо располагать на столе в
определенном порядке, и после работы ставить их вновь на предназначенные
им места.
- для защиты органов дыхания при работе с тампонажными
портландцементами и сыпучими веществами следует применять марлевые
повязки или респираторы ШБ-1 типа “Лепесток” по ГОСТ 12.4.028 или
респиратор
У-2К
по
ТУ
6-16-2267-86.
Также
используются
халаты,
противопылевые очки для защиты глаз и для защиты рук резиновые перчатки.
Запрещается !!!
- выполнять лабораторные испытания в отсутствии преподавателя;
- брать без разрешения преподавателя различные химреагенты и реактивы;
- включать приборы, находящиеся под напряжением без разрешения
преподавателя;
- сливать остатки нефти и тампонажных растворов в канализацию;
- производить
какие-либо
работы
по
исправлению
неисправностей
электрооборудования;
- нарушать дисциплину.
3.2. Общие указания к выполнению лабораторных работ
При
приготовлении
образцов
цементного
раствора
необходимо
придерживаться заданной рецептуры. Для этого следует отобрать среднюю
пробу цементного порошка, точно выдерживать водоцементное отношение,
12
тщательно перемешать цементный порошок с водой. Для стандартных
испытаний цементные растворы затворяют на пресной воде.
При подборе рецептуры раствора для цементирования конкретной
скважины следует применять ту воду, которая будет использована при
цементировочных работах. Тампонажный цемент выдерживают в помещении
до принятия им комнатной температуры.
Испытания следует проводить в помещениях с температурой воздуха
(202)0С и относительной влажностью не менее 50%. Пробы цемента до
испытаний хранят в сухом месте при относительной влажности не более 50%.
Перед испытанием каждую пробу цемента просеивают через сито с
сеткой № 09 по ГОСТ 6613. Остаток на сите взвешивают и отбрасывают. Массу
остатка в процентах, а также его характеристику (наличие комков, кусков
дерева, металла и пр.) регистрируют. После просеивания пробу цемента
перемешивают.
Для испытания при низких положительных и отрицательных температурах перед затворением тампонажный
материал или его компоненты
выдерживаются в холодильной камере до полного набора необходимой
температуры испытания (50,5; 00,5; -20,5 и -50,5С).
Температура жидкости затворения - воды или водных растворов
противоморозных добавок при температурах испытания 22+2 и 30,5°С
составляет соответственно 22+2 и 50,5С, а при температурах твердения 00,5;
-20,5 и –50,5С не должна превышать 100С. Приготовление тампонажного
раствора осуществляется в холодильных камерах.
Средой
твердения
образцов
цементного
камня
при
низких
положительных температурах служит вода и увлажненный (до 50%) песок, при
отрицательные температурах - воздух.
Взвешивать тампонажные материалы нужно на технических весах с
точностью до 1 г, реагенты на лабораторных весах - с точностью до 0,01 г. Воду
взвешивают или отмеряют с погрешностью 1 г или 1 мл соответственно.
13
Масса жидкости затворения при заданном водоцементном отношении
включает добавки реагентов, массовая доля каждого из которых берётся в
процентах массы тампонажного цемента в пересчете на сухое вещество.
Отклонение в результатах параллельных определений не должны
превышать 15 % от среднего значения.
Средства контроля, применяемые при испытаниях, должны быть
изготовлены из материалов, не реагирующих с цементом. Применение
алюминиевых и оцинкованных форм, чаш, лопаток и т.п. не допускается.
3.3. Приготовление цементного теста
Средства контроля
- весы типа ВЛКТ - 2 кг по ГОСТ 24104;
- мерный цилиндр 500 см3;
- сито № 90 с сеткой 09;
- чашка сферическая (ГОСТ 310.3), лопатка для затворения;
- для механизированного приготовления раствора необходима мешалка,
объем которой 500-900 см3, частота вращения (1500100) об/мин;
- секундомер;
- .смеситель для приготовления
цементного теста, вместимостью 1,14 л
с пропеллерной мешалкой и нижним приводом со скоростями вращения 4000 и
12000 об/мин (для цементов типа I-G, I-H ГОСТ 26798.2-96)
Порядок приготовления цементного теста
Просеивают пробу тампонажного цемента на сите с сеткой №09.
Масса пробы цемента и воды, используемой при приготовлении
цементного теста для каждого вида испытания, должна соответствовать
значениям, указанным в таблице 8.
Цемент и воду для конкретного типа цементов и вида испытания в
14
количестве, указанном в таблице 8, помещают в стакан лопастного смесителя и
перемешивают в течение 1805 с для цементов типа I, II, III. Цементное тесто
готовят в соответствии с инструкцией, прилагаемой к смесителю. В случае
ручного приготовления цемент высыпают в чашку, предварительно протертую
влажной тканью. Затем делают в цементе углубление и в один прием заливают
воду. Углубление засыпают цементом через 30 с после смешивания с водой
сначала осторожно перемешивают, а затем энергично растирают тесто
лопаткой.
Для всех тампонажных цементов типа I, II, III, за исключением
гидрофобизированных, продолжительность перемешивания и растирания с
момента приливания воды составляет (18010)с; для гидрофобизированных
цементов – (30010)с. для цементов типа I-G, I-Н перемешивание продолжают
в течение (351)с.
Таблица 8 - Масса пробы цемента и воды, используемой при
приготовлении цементного теста для каждого вида испытания
Масса пробы цемента, г, для одного затворения при
определении
Тип
Водоцементное
цемента
отношение
Масса
воды, г
Растекаемости,
плотности, прочности
образцов цем. Балочек
2020100 мм
Времени
загустевания,
водоотделения
(прочность)*
Прочности
образцов балочек
размером
4040160 мм
350
700
-
600
-
1200
0,60-1,3
-
300-500
600-800
III-Ут
0,30-0,40
-
800
1600
I-G
0,44
349
I, II
0,5
III-Об
-
792*
-
I-H
0,38
327
860*
* Для цементов типа I-G и I-H согласно ГОСТ26798.2-96 определяется прочность образцов
размером 505050
Примечания
1. Допускается определять растекаемость и плотность в пробах цементного теста,
приготовленных для определения времени загустевания и водоотделения или прочности.
2. Величину В/Ц для цемента типа III подбирают по растекаемости цементного теста, которая
должна быть не менее 180 и не более 220 мм.
15
Расчет количества компонентов в 1 м3 облегченного тампонажного
раствора и выхода раствора из 1 т цемента или 1 т сухой смеси цемента
Пример 1. Расчет количества компонентов в 1 м3 облегченного
тампонажного раствора плотностью 1,38 г/см3 и выхода раствора из 1 т цемента
(сухой смеси цемента и микросфер).
Тампонажный раствор плотностью 1,38 г/см3 содержит следующее
количество компонентов в весовых частях:
тампонажный портландцемент - 0,75
микросферы
- 0,25
вода
- 0,5
3
В 1 м раствора 1,5 вес.ч. составляют 1380 кг, из них:
портландцемент
микросферы
вода
0,75  1380
 690,00 кг
1,5
0,25  1380
 230,00 кг
1,5
0,6  1380
 460,00 кг
1,5
1.3. Выход раствора плотностью 1,38 г/см3 составит:
из 1 т. цемента 1000: 690,0 = 1,45 м3
из 1 т сухой смеси: 1000 : 920,00 = 1,05 м3
Пример 2. Расчет количества компонентов в 1 м3 облегченного
тампонажного раствора (с добавкой микросфер стеклянных)
Тампонажный раствор плотностью 1450 г/см3 содержит следующее
количество компонентов в весовых частях:
Вес компонентов:
тампонажный портландцемент - 0,94
микросферы
- 0,6
Раствор СаС12
плотностью 1032 кг/м3
- 0,6х1032=619
при ж/с (отношение жидкости затворения к весу сухой смеси) 0,6.
Вес раствора:
940+60+619=1619 кг
3
Объем компонентов, м
тампонажный портландцемент - 940:3100=0,3
, где 3100 кг/м3
плотность сухого цемента;
микросферы - 60:300=0,2, где 300 кг/м3 плотность стеклянных
микросфер.
Объем раствора СаС12 плотностью 1032 кг/м3 0,6 м3
Объем раствора 0,3+0,2+0,6=1,1 м3
Для приготовления 1 м3 облегченного тампонажного раствора
плотностью 1450 кг/м3 требуется:
портландцемент 940 : 1,1 = 854,5 кг;
микросферы 60 : 1,1 = 54,5 кг;
16
раствор СаС12 (плотностью 1032 кг/м3)
0,6 : 1,1 = 0,545 м3.
Контрольные вопросы
1. Общие положения по
проведению испытаний с тампонажными
портландцементами.
2. Средства контроля и требования к ним.
3. Порядок приготовления цементного теста.
4. Что такое водоцементное отношение (В/Ц). Рассчитать В/Ц – 0,5; 06;
0,38 при массе цемента 600 г.
5.
Как
рассчитывается
количество
добавки
к
тампонажному
портландцементу.
6. Правила техники безопасности при работе с тампонажными
портландцементами.
Задание
1. Рассчитать необходимое количество тампонажного портландцемента
типа II для определения: растекаемости, плотности, прочности, времени
загустевания и водоотделения с В/Ц 0,5 и добавки микросфер 15%.
2. Рассчитать необходимое количество тампонажного портландцемента
типа I-G для определения: прочности, времени загустевания и водоотделения с
добавкой микросфер 10%.
3. Рассчитать
количество компонентов в 1 м3 облегченного
тампонажного раствора и выхода раствора из 1 т цемента или 1 т сухой смеси
цемента если известно:
№
п/п
1
2
3
Плотность тампонажного
раствора, кг/м3
1500
1600
1400
4
1480
5
1600
Количество компонентов в весовых частях
ПЦТ
Вода
Добавки
0,85
0,5
МС - 0,15
0,90
0,5
МС - 0,1
МС – 0,20
0,76
0,6
ГКА – 0,02
Гипс – 0,02
МС – 0,15
0,81
0,55
ГКА – 0,02
Гипс – 0,02
МС – 0,10
0,86
0,50
ГКА – 0,02
Гипс – 0,02
17
4. Методы определения показателей физико-механических
свойств тампонажных растворов
4.1. Определение растекаемости тампонажного раствора (ГОСТ
26798.1)
Растекаемость тампонажного раствора является показателем его
прокачиваемости. В течении времени, пока тампонажный закачивают в
заданный интервал он должен оставаться легкоподвижным.
Средства контроля
Аппаратура: "конус" АзНИИ (рисунок. I). Конус АзНИИ состоит из
усеченного конуса I, имеющего внутренний диаметр верхнего основания
370,5 мм, нижнего 700,5 мм, высоту 600,5 мм, объем - 120 см3 и столика 2,
на котором имеется шкала в виде концентрических окружностей с
минимальным диаметром 70 и максимальным не менее 250 мм. Цена деления
шкалы должна быть не более 5 мм. Столик должен быть покрыт стеклом.
Рисунок 1 - Конус АзНИИ
1- конус, 2- диск со шкалой, 3установочный винт.
Подготовка и проведение испытания
Форму-конус устанавливают на стекло в центре измерительного
столика таким образом, чтобы внутренняя окружность формы совпадала с
начальной окружностью шкалы столика. Внутреннюю поверхность конуса и
стекло перед испытанием протирают влажной тканью.
18
Готовят цементное тесто. Заполняют цементным тестом форму-конус
до верхнего торца. Интервал времени от момента окончания перемешивания
цементного теста до момента начала заполнения им формы-конуса не должно
быть более 5 с. По окончании заполнения формы конуса избыток теста
удаляют
ножом,
поверхности.
расположенным
Затем
форму-конус
под
небольшим
резко
углом
поднимают
в
к
торцевой
вертикальном
направлении.
Диаметр растекания цементного теста измеряют линейкой или
штангильциркулем в двух взаимно перпендикулярных
направлениях
результат округляют до 1 мм.
За
растекаемость
принимают
среднеарифмитическое
значение
результатов двух измерений, расхождение между которыми не должно быть
больше 10 мм.
Если для цементов типа III растекаемость получится менее 180 или
более 220 мм, то испытание повторяют, соответственно увеличив или
уменьшив В/Ц, до получения цементного теста с расплывом контура в
пределах 180-220 мм.
Контрольные вопросы
1.
Растекаемость
как
показатель
подвижности
тампонажных
растворов.
2.
Прибор для определения растекаемости тампонажных растворов.
3.
Принцип замера растекаемости на приборе конус АзНИИ
Задание
Приготовить тампонажный раствор и определить его растекаемость:
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0,5
- ПЦТ – 500 г, В/Ц = 0,4
- ПЦТ – 500 г, В/Ц = 0.4, ССБ – 2%
- ПЦТ – 500 г, В/Ц = 0.5, КССБ – 0,5%
19
4.2. Определение плотности цементного теста
Плотность цементного раствора является функцией плотностей сухого
порошка, жидкости затворения (воды, раствора солей и т. д.) и водосодержания
и может быть определена по формуле:
ц.р.= ((1+В/Ц)цж)/ж+ц В/Ц,
где ц
порошка;
р.
– плотность цементного раствора; ц-
ж-плотность
жидкости
затворения;
В/Ц
плотность сухого
–
водо-цементное
отношение.
Средства контроля
В промысловой практике для определения плотности тампонажного
раствора используются ареометры. АГ-1, АГ-2, АГ –3ПП (рисунок 2)
и
рычажные весы плотномер ВРП-1(рисунок 3). Прибор АГ-2 отличается от АГ-1
пределом измерения: одна шкала от 0,9 до 1,7 г/см3, другая от 1,6 до 2,4 г/см3.
АГ-ЗПП отличается материалом. Он изготовлен из полиэтилена. При его
использовании в результат измерения вносится поправка на плотность воды.
Ареометр АГ состоит из стакана I, поплавка с стержнем со шкалой 2 и
груза 3. На стержне имеется две шкалы основная и поправочная, по которой
определяют поправку в случае применения минерализованной воды. Прибор
поставляют в комплекте с ведерком для воды.
Рисунок 2 – Ареометр АГ-2
20
Подготовка и проведение испытаний
Перед каждым замером проверяют прибор по воде. Приготовить
тампонажный раствор заданного состава. Заполнить им стакан, тщательно
обмыть снаружи, погрузить в ведро с водой, вращением согнать воздушные
пузырьки и сделать отсчет плотности по основной шкале (по делению, до
которого ареометр погрузился в воду). При плотности тампонажного раствора
от 1000-1800 кг/м3 пользуются значениями основной шкалы, расположенной
слева, при плотности тампонажного раствора более 1800 кг/м 3 груз 3 снимают
и пользуются значениями основной шкалы, расположенной справа. После
окончания проведения испытаний прибор промыть и протереть насухо.
Рычажные весы-плотномер ВРП-1 состоят из стойки 8, подвижной
части, включающей в себя рычаг 6, жестко закрепленный с мерным стаканом I,
на который надевается крышка 2, призм 4 и 5, укрепленных на рычаге 6,
подушки 3, соединяющей подвижную часть весов со стойкой двух измерительных шкал ( верхней и нижней); замеры по верхней шкале осуществляются
путем установки весов на правую призму и перемещения подвижного груза 7,
замеры по нижней шкале осуществляются путем установки весов на правую
призму и перемещения подвижного груза 7, замеры по нижней шкале
осуществляются путем установки весов на левую призму и перемещения подвижного груза.
Рисунок 3 - Рычажные весы-плотномер ВРП-1
21
Подготовка и проведение испытания
Принцип работы ВРП-1 основан на уравновешивании моментов левой и
правой сторон подвижной части весов относительно опоры на призмах.
Залить раствор в мерный стакан до верхней кромки и закрыть крышкой.
Излишки
раствора,
вытекшие
через
специальное
отверстие,
удалить.
Установить подвижную часть весов на стойке при помощи правой призмы.
Передвигая вправо или влево подвижной груз, установить рычаг в положение
равновесия и прочесть показания плотности раствора по верхней шкале. Если
плотность раствора окажется больше, чем предел измерения по верхней шкале,
то подвижную часть весов необходимо переставить на левую призму и вести
измерения по нижней шкале. После замера снять крышку и вылить раствор из
стакана, промыть мерный стакан и крышку водой, протереть насухо.
Источником ошибок определения истинной плотности раствора может
быть загрязнение воды (плотность воды в ведерке не должна отличаться более
3 кг/м3), вовлечение воздуха в цементный раствор при его приготовлении,
неисправность прибора, пузырьки воздуха, задерживающиеся на торцовых
поверхностях и углублениях в деталях прибора.
Контрольные вопросы
1. Определение плотности тампонажного раствора с помощью ареометра
АГ-1.
2. Определение плотности тампонажного раствора с помощью ВРП-1.
3. Ошибки, допускаемые при определении плотности тампонажного
раствора.
4. Проверка правильности показаний приборов для определения
плотности.
Задание
Приготовить тампонажный раствор и определить его плотность:
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0,5
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, песок кварцевый – 5%
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, МС-10%
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, МС-15%
22
4.3. Определение сроков схватывания тампонажного раствора
О развитии процесса превращения тампонажного раствора в покое из
жидкого состояния в твердое судят по срокам начала и конца схватывания.
Средства контроля
Прибор ВИКа (рисунок 4) состоит из металлического стержня, свободно
перемещающегося в вертикальной обойме стойки. Для закрепления стержня на
желаемой высоте имеется зажимной винт 2. В нижнюю часть стержня
ввинчивается стальная игла 3 диаметром 1,1 мм и длиной 50 мм. Вес стержня
должен быть равен 3002 г. На станине укреплены шкала 4 с делениями от 0 до
40 мм. Коническое кольцо 5 для цементного раствора имеет внутренний
диаметр верхнего основания 655 мм, нижнего - 75+5 мм, высоту 400.5 мм.
Под кольцо подкладывается пластинка, сверху кольцо также накрывается
пластинкой.
Рисунок 4 - Прибор ВИКа
1- стойка, 2- винт, 3- игла,
4- шкала, 5- конус.
По
мере
роста
прочности
структуры
раствора,
сопротивление
погружению иглы в него возрастает и наступает момент, когда игла не в
состоянии
погрузиться.
Время,
прошедшее
от
момента
затворения
тампонажного раствора до момента, когда игла, погружаясь в раствор, не
23
доходит на 1-2 мм до основания формы, условно называют началом
схватывания.
Время, прошедшее от момента затворения тампонажного цемента до
момента, когда игла погружается в образец не более чем на 1 мм, условно
называют концом схватывания. За момент затворения принимается момент
ввода воды в цемент.
Подготовка и проведение испытания
Принцип метода заключается в том, что в исследуемый цементный
раствор с заданной постоянной высоты периодически погружают иглу
определенной массы и диаметра.
Порядок проведения испытаний:
- рабочие поверхности кольца ВИКа и подставки смачивают маслом для
уменьшения адгезии тампонажного камня;
- приготовить раствор и заполнить кольцо ВИКа доверху. Отметить по
часам время
момента
ввода воды в цемент, через некоторое время снять
насадку с кольца и срезать избыток раствора вровень с краями кольца. Накрыть
кольцо пластинкой;
-
первый замер производят по истечении запланированного времени.
Перед погружением нижний торец иглы устанавливают на одной высоте с
верхним уровнем образца раствора.
Опустив стопор, дают возможность игле свободно погружаться в
образец, наблюдая по шкале, на сколько миллиметров она не достигла
основания. Погружение повторяют дважды, занося в журнал среднее
арифметическое значение и время замера. В процессе опыта следует оберегать
образец от толчков, а иглу от искривления.
После каждого погружения иглу протирает досуха, погружают ее
каждый раз в новое место на одинаковом расстоянии от стенки кольца.
Интервалы между последующими замерами зависят от интенсивности
структурообразования. Чем больше разница между смежными результатами
измерений, тем короче должен быть интервал времени между замерами.
24
Если время начала и конца схватывания не зафиксировано, то оно
определяется экстраполяцией по полученным результатам.
Контрольные вопросы
1. Прибор для определения сроков схватывания тампонажного раствора.
2. Принцип замера сроков схватывания на приборе Вика.
3. Что называют началом срока схватывания тампонажного раствора?
4. Что называют концом срока схватывания тампонажного раствора?
Задание
Определить сроки схватывания следующих тампонажных составов
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.5
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, Na2SiO3 – 10%
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, CaCl2 – 8%
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, ССБ – 5%
4.4. Измерения консистенции и срока загустевания цементного
раствора
Консистенция
тампонажного раствора также как и растекаемость
является показателем подвижности тампонажного раствора. По консистенции
судят о возможности прокачивания тампонажного раствора в заданный
интервал при креплении скважин.
Средства контроля
Требования ГОСТ 26798.1-96 и 26798.2-96
Консистометр, работающий при атмосферном давлении для испытания
цементов, предназначенных для низких, нормальных и умеренных температур
(КЦ-5). Консистометр представляет собой герметичную камеру, в которую
помещен цилиндрический контейнер для цементного теста с лопастным
перемешивающим устройством. Пространство между контейнером и стенками
камеры должно быть заполнено маслом, вязкостью от 5 до 100 Вс.
Консистометр, работающий при повышенном давлении, для испытания
цементов, предназначенных для повышенных температур (КЦ-3, КЦ-4).
Допускается применение данного консистометра для испытаний цементов,
25
предназначенных
для
низких,
нормальных
и
умеренных
температур,
эксплуатируемого в данном случае при атмосферном давлении.
Частота вращения консистометров должна быть (1505) об/мин.
Консистометры должны быть откалиброваны в соответствии с инструкцией к
прибору.
Консистометр КЦ-5, представляет собой своеобразную механическую
мешалку (рисунок 5), состоит из стакана для цементного раствора 1
приводимого во вращение электродвигателем 3 и рамки с полостями 2,
помещаемой внутрь стакана. При вращении стакана, заполненного цементным
раствором, между раствором и лопастями возникают силы трение приводящие
к повороту рамки и закручиванию калиброванной пружины.
Рисунок 5 - Консистометр КЦ-5
1- стакан, 2-рамка, 3-электродвигатель, 4- редуктор, 5- кронштейн, 6станина, 7- нагреватель, 8- водяная баня, 9- шкала, 10 –термометр.
Шкала консистометра 9 градуирована либо в единицах консистенции,
либо в градусах, соответствующих углу закручивания измерительной
пружины. В последнем случае к консистометру прилагают тарировочную
кривую
зависимости между углом закручивания пружины в градусах и
26
единицам консистенции (ПаС) раствора. Время за которое консистенция
раствора достигает - 30 условных единиц консистенции (УЕК) от начала его
перемешивания, называют временем загустевания. За единицу УЕК принимают
угол, на который повернется рамка прибора, если стакан будет заполнен
ньютоновской жидкостью с динамической вязкостью 1мПас.
Начальную консистенцию тампонажного раствора определяют через 20
мин. испытания. Цементный раствор считается достаточно подвижным, если
его начальная консистенция не превышает 10-15 УЕК. Процесс измерения
заканчивают при достижении консистенции 50УЕК.
Подготовка и проведение испытания
- при подготовке консистометра к эксперименту следует провести его
холостой пуск. В рабочем положений рамка с лопастями не должна касаться
внутренней поверхности вращающегося стакана; что подтверждается нулевым
отчетом по шкале при включении двигателя и остановки (условный нуль
соответствует 5 УЕ);
- снимают стакан и заливают в него до риски на внутренней
поверхности тампонажный раствор (650 см3);
- стакан фиксируется в рабочем положении с помощью байонетного
замка;
-
снаружи
устанавливают
электронагревательное
устройство,
заполненное необходимым количеством воды;
- время от момента затворения тампонажного материала до момента
пуска прибора не должно превышать 10 мин (для цементов типа I, II, III
ГОСТ26798.2-96) и 5 мин (для цементов типа I-G и I-H ГОСТ26798.1-96);
- скорость нагревания контролируют по показателям термометра и
регулируют путем
изменения
напряжения
питания
электронагревателя,
Интенсивность нагрева устанавливают в соответствии с заданием на испытание
обычно 0,6-2,5 °С в мин.;
- после включения электродвигателя и системы нагрева через каждые 5
мин. записывают температуру раствора и показания по шкале прибора;
27
- время загустевания цементного теста считают время от начала
затворения цемента водой до момента достижения цементным тестом
консистенции 30 Вс. (для цементов типа I, II, III ГОСТ26798.2-96) и 100 Вс (для
цементов типа I-G и I-H ГОСТ26798.1-96).
Вс – единицы консистенции Бердена
Контрольные вопросы
1. Прибор для определения сроков загустевания и консистенции
тампонажного раствора.
2. Принцип замера консистенции тампонажного раствора на приборе
КЦ-5.
3. Калибровка прибора КЦ-5.
Задание
Определить сроки загустевания следующих тампонажных составов при
температуре 20-25 0С
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.5
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, Na2SiO3 – 5%
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, CaCl2 – 8%
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, ССБ – 5%
4.5. Определение водоотделения (седиментационной устойчивости)
тампонажного раствора
Седиментация как явление – это процесс осаждения твердой фазы из
раствора под действием силы тяжести.
На
начальной
стадии
твердения
значительное
количество
воды
затворения находится в несвязанном виде, силы взаимодействия между
частицами малы. Поэтому имеется вероятность седиментации твердой фазы
тампонажного раствора. Оседающие цементные частицы приводят к потере
однородности
раствора
Седиментационная
нарушение
и
усилению
неустойчивость
сплошности
столба
седиментационных
тампонажных
тампонажного
28
растворов
раствора
в
процессов.
вызывает
затрубном
пространстве (образование водяных поясов) и способствует увеличению
проницаемости цементного камня.
Под воздействием сил гравитации при затвердевании тампонажного
раствора происходит разделение твердой
и жидкой фаз. Объем, занимаемый
твердой фазой при водоцементном отношении (В/Ц) равном 0.5, не
превышает 40%. Существует период, во время которого образующиеся поры
сообщаются друг с другом и окружающей средой. В этот момент возможен
прорыв пластового флюида через цементный раствор, что приводит в
последствии к возникновению проявлений в заколонном пространстве.
Средства контроля
Мерные цилиндры вместимостью 20 см3 с ценой деления не более 0,2
см3 и 250 см3 высотой градуированной части не менее 230 и не более 250 мм.
Пипетки по ГОСТ 29227.
Для
испытания
цементов
I-G,
I-Н
требуется
дополнительно
консистометр, работающий при атмосферном давлении и смеситель.
Подготовка и проведение испытания
Цементное тесто заливают в два цилиндра до отметки 250 см3 в каждом
и оставляют для отстаивания. В течение всего времени испытания цилиндры
должны стоять неподвижно и не подвергаться толчкам. Через 2 ч ±5 мин
отделившуюся на поверхности цементного теста воду отбирают пипеткой в
мерный цилиндр вместимостью 20 см3 и замеряют объем отделившейся воды в
каждом цилиндре.
Объем
отделившейся
воды
(водоотделение)
в
миллилитрах
регистрируют.
За
водоотделение
принимают
среднеарифметическое
значение
результатов двух параллельных замеров, расхождение между которыми не
должно быть более 0.2 мл. Результат вычисления округляют до 0,1 мл.
29
По требованиям ГОСТ 26798.2-96 для цементов типа I-G, I-Н требуется
дополнительное перемешивание на консистоматре в течениие (200,5) мин при
температуре (271)0С.
Контрольные вопросы
1. Седиментация как физическое явление.
2. Принцип замера водоотделения тампонажного раствора.
3. Различия в методах определения водоотделения для различных типов
тампонажных портландцементов
Задание
Определить водоотделение следующих тампонажных составов
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.5
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.4
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, песок кварцевый 5%
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, песок кварцевый 15%
4.6. Измерение водоотдачи цементного раствора
Требования к водоотдаче тампонажного раствора ГОСТом 1581-96 не
предъявляются.
наличии
Способность цементного раствора удерживать воду при
фильтрующей
среды
и
перепада
давления
характеризуется
скоростью водоотдачи. Водоотдачей (фильтрацией) называют объем жидкой
фаза, отфильтровавшейся из пробы тампонажного раствора при замере,
проведенном в стандартных условиях.
Средства контроля прибор ВМ-6; секундомер.
Стандартными условиями замера:
1. Время замера - 30 мин.
2. Площадь фильтрации - 44 см2, диаметр круглого фильтра 75 мм,
3. Перепад давления - 0,1 МПа,
Измеряют водоотдачу в стандартных условиях при
температуре окружающего воздуха 202°С.
Порядок испытания:
30
- собирают фильтрационный узел прибора ВМ-6 (рисунок 6). При этом
на решетку накладывают два кружка фильтровальной, бумаги, слегка
смоченных водой;
- готовят 300 см3 цементного раствора. После 3-х минутного
перемешивания раствор заливают в фильтрационный стакан, так чтобы уровень
раствора не доходил до верхнего края горловины на 4-5 мм;
- на горловину стакана навинчивают напорный цилиндр и заполняют
его машинным маслом. Уровень масла не должен доходить до края цилиндра на
5-10 мм;
- в цилиндр вставляют поршень шкалы и устанавливают с помощью
игольчатого клапана риску, нанесенную на втулке цилиндра, против нулевого
деления шкалы;
- вынимают резиновую пробку, в фильтрационном узле и одновременно включают секундомер. По работающему секундомеру отмечают
положение риски через 10, 15, 20, 25, 30, 45 с. и 1,2,3,5,10 мин с момента
открытия пробки; скорость водоотдачи, цементного раствора принято выражать
условной величиной - водоотдачей за 30 мин., которая получается путем
экстраполяции данных о количестве фильтрата, выделившегося из цементного
раствора за указанные выше промежутки времени;
-
для
экстраполяции
строится
зависимость
количества
отфильтровавшейся жидкости от времени в двойных логарифмических координатах, которая обычно представляет собой прямую линию. Продолжив эту
прямую пересечения с ординатой, соответствующей 30 мин, получают
условную водоотдачу за 30 мин.
Контрольные вопросы
1. Что называется водоотдачей тампонажного раствора?
2. Прибр ВМ-6, основные элементы конструкции.
3. Принцип замера водоотдачи тампонажного раствора на приборе
ВМ-6.
4. Стандартные условия для проведения испытаний.
31
Задание
Определить водоотачу следующих тампонажных составов:
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.5
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.4
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, КМЦ – 2%
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, крахмал модифицированный 1,5%
Рисунок 6 – прибор для определения водоотдачи тампонажного
раствора ВМ-6
I - основание; 2 - груз-шкала; 3 - фильтрационный стакан 4 обеззоленные фильтры; 5 -прокладка; б - цилиндр; 7 - плунжер; 8 - игла; 9 –
пробка.
32
4.7. Определение предела прочности образцов тампонажного камня
4.7.1. Определение предела прочности образцов тампонажного
камня на изгиб ГОСТ 26798.1-96. Прибор МИИ-100
Цементный камень с обсадной колонной должен представлять жесткую
конструкцию. Цементный камень воспринимает часть нагрузок, приходящихся
на колонну, поэтому увеличение механической прочности приведет к
некоторому повышению несущей способности обсадных труб. Определяющим
фактором является упругость материала и его жесткость. Чем более «жесткий»
материал, тем при перепадах давления трудно деформироваться трубе, если в
такой же мере возрастет и прочность камня. Источниками разрушающей
нагрузки являются: горное давление и гидростатическое давление столба,
внутреннее давление в обсадной колонне, ударные нагрузки в результате
спуско-подъемных операций при бурении скважин и давлений, проведении
гидроразрыва пластов, перепад давления при испытании и освоении скважин.
Средства контроля
- Средства контроля для приготовления тампонажного раствора.
- Для цементов типа I, II, III. Формы для цементных образцов
размерами 4040160 мм при испытании цементов для низких, нормальных и
умереннных температур. Форма размером 2020100 мм при испытании
цементов для повышенных температур.
- отклонения поперечных размеров балочек от номинала не должно
превышать 0,2 мм. Формы изготавливаются из стали твердостью НРС 45-50.
- отдельные детали форм для удобства сборки должны быть
занумерованы. Продольные и поперечные стенки форм должны быть
отшлифованы сверху и снизу и плотно прилегать к отшлифованной
поверхности поддона;
- шкаф для воздушно-влажного хранения и ванна для водного хранения
образцов по СТСЭВ 3920-02;
- прибор для испытания на предел прочности при изгибе цементных
балочек.
Для
определения
прочности
33
при
изгибе
применяют
автоматизированные машины МИИ-100, у которых счетчик показывает
результат испытания непосредственно в кгс/см .
Подготовкаи проведение испытаний
- подготовка форм: для этого следует очистить, смазать маслом и
собрать две формы. Герметизировать пластилином места соединений деталей
формы. Проверить герметичность форм, наполнив их водой.
- формы заполняют тампонажным раствором в два приема: сначала их
заполняют наполовину, а затем до верхнего обреза надставки. После
загустевания избыток раствора срезать вровень с краями формы.
- формы с раствором помешают в термостат или шкаф воздушновлажного хранения в зависимости от условий твердения, где хранят при
заданных значениях температуры. После выхода на режим температура должна
поддерживаться с точностью 3°С.
- формы с образцами для низких и нормальных температур размещают в
шкаф воздушно-влажного хранения. Через (241 ч) с момента изготовления
образцы расформировывают, маркируют и погружают в ванну с водой, где
хранят до проведения испытаний. Для цементов типа I-G, I-H время выдержки
образцов в термостате 7 ч 15 мин.
- образцы для которых нормативным документом установлен срок
испытаний 1 сут., охлаждают в ванне с водой при температуре (202) 0С в
течении 1 ч. 30 мин.
- формы с образцами для умеренных температур покрывают стеклянной
или металлической пластинкой и загружают в термостат, прогретый до
режимной температуры. Через (241 ч) образцы расформировывают и
маркируют. Воду в термостате меняют каждые 6 дней, предварительно
нагревая ее до температуры 75 3°С.
- образцы должны храниться в один ряд на расстоянии не менее 1 см
один от другого, уровень воды должен перекрывать поверхность образцов не
менее чем на 2 см.
34
- непосредственно перед испытанием с поверхности образцов удаляют
капли воды.
-
для испытания используют четыре образца. Образец-балочку
устанавливают на опоры прибора той гранью, которая при формировании
образца контактировала с перегородкой формы.
- образец устанавливается на опорные валики 1 машины МИИ-100
(рисунок 5). С помощью маковка 2 устраняют зазоры системы нагружения,
таким образом, чтобы указатель на корпусе прибора показывал "0" шкалы.
Включают электродвигатель 3, который через редуктор 4 с помощью кодового
винта 5 перемещает груз 6 вдоль по раме 7 машины. Рама машины шарнирно
соединена с корпусом. По мере перемещения груза по раме возрастает усилие,
передаваемое тягой 8 на конец рычага 9 и далее на систему установки образца.
-
предел
прочности
при
изгибе
рассчитывают
как
среднеарифметическую величину из трех наибольших значений. Расчет ведется
до третьей значащей цифры.
4.7.2. Измерение предела прочности образцов тампонажного камня
на изгиб ультразвуковым способом.
Наряду с механическими методами в настоящее время широкое
распространение
получил
ультразвуковой
импульсный
способ
(неразрушающий) контроля прочности и деформативных свойств цемента.
Высокая чувствительность акустического метода к изменению структура
твердеющих цементных паст позволяет использовать его как для изучения
кинетики процесса структурообразования, так и для оценки прочности по
корреляционной зависимости и скорость ультразвука - прочность цементного
камня.
Средства контроля
- приборы - "Бетон-8", “Бетон-12", “Бетон-22” конструкции ВНИИЖБ.
Проведение испытания:
35
- образцы-балочки протирают ветошью и измеряют штангенциркулем их
геометрические размеры;
- приборы Бетон-8, Бетон-12, Бетон-22 измеряют время пробега
ультразвуковых колебаний (Т), мкс;
- вычисляют скорость пробега ультразвуковой волны С=L/T
где L - линейный размер образца, определенный с помощью
штангенциркуля, в направлении прозвучивания, м; Т - время пробега, УЗК,
мкс.;
Определяют прочность цементного камня на изгиб
расч=2,1с2-5,8с +4,6
где расч. - прочность цементного камня на изгиб по скорости УЗК, МПа;
с - скорость звука в образце км/с.
Рис. 5. Принципиальная схема установки МИИ- 100
1- опорные валики, 2- маховик, 3- электродвигатель, 4- редуктор, 5 –
ходовой винт, 6- груз, 7- рама.
Данная
корреляционная
зависимость
применима
только
для
тампонажных материалов, включающих портландцементы по ГОСТ 1581-96
различных заводов, с различными химическими добавками при водоцементном
отношении от 0,4 до 0,6 и сроках хранения от 1 суток до 3-х месяцев в
36
температурном интервале от минус 5 до 80°С. При добавлении в цемент
большого
количества
воздухо-вовлекающих
добавок,
приводящих
к
значительному погашению звуковых колебаний, метод неразрушающего
контроля прочности цементного камня не применим.
Зная скорость УЗК и плотность цементного камня, (), определяют
динамический модуль упругости
Е = 0,833 с2 
Уравнение действительно для любой системы единиц при условии,
что Е, , с выражаются в соответствующих единицах.
Контрольные вопросы
1. Механический метод определения прочности образцов тампонажного
камня.
2.
Ультразвуковой
метод
определения
прочности
образцов
тампонажного камня.
3. Подготовка образцов цементного камня для проведения испытаний.
4. Преимущества и недостатки ультразвукового метода определения
прочности образцов тампонажного камня.
5. Преимущества и недостатки механического метода определения
прочности образцов тампонажного камня.
Задание
Определить прочность образцов цементного камня на изгиб 2-х и 7-ми
суточного твердения, сформированных из следующих тампонажных составов
и выдержанных при температуре 20-25 0С.
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.5
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.4
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, песок кварцевый 5%
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, борная кислота 0.25%
37
4.8. Определение предела прочности цементного камня при сжатии
ГОСТ 26798.2-96. Для цементов типа I-G, I-H
Средства контроля
Средства
-
контроля
для
приготовления
тампонажного
раствора.
- Формы для цементных образцов кубиков размерами 505050 мм.
- Машина для испытаний на сжатие. Для испытания на сжатие может
быть использована пресслюбой конструкции с предельной нагрузкой до 500 кН
и имеющая приспособление для измерения нагрузки с погрешностью не более
1%.
- водный термостат для выдержки образцов кубиков при атмосферном
давлении и температуре 20 (60)
С. Термостат должен быть размером,
0
обеспечивающим полное погружение образцов в воду и иметь мешалку или
систему циркуляции воды, а также приборы для измерения температуры.
Термостат должен быть заполнен дистиллированной водой.
- трамбовочный стержень диаметром (61) мм из стекла или
некорродирующего материала.
-
ванна для охлаждения образцов.
-
пластины из нержавеющей стали для передачи сжимающей
нагрузки на образцы с рабочей поверхностью 40х50 мм.
Подготовка и проведение испытания
- собирают форму размером 505050 мм. Внутренние грани отдельной
формы
должны
быть
сухими
и
чистыми
и
непосредственно
перед
изготовлением смазаны тонким слоем машинного масла. Наружные ребра и
основание формы для герметичности смазывают температуроустойчивой
смазкой.
- форму наполняют цементным тестом на половину ее глубины
поочередно во все отделения и утрамбовывают трамбовочным стержнем. После
укладки первогослоя оставшееся тесто в контейнере смесителя перемешивают
трамбовочным стержнем для исключения расслоения. Затем форму полностью
38
заполняют вторым слоем теста и вновь трамбуют. Избыточное тесто срезают
ножом.
- форму с образцами накрывают металлической пластиной и помещают
в термостат, предварительно нагретый до режимной температуры 38 или 60 0С.
Время от окончания перемешивания до установки форм в термостат должно
составлять 5 мин  15с. Время выдержки образцов в термостате – 7 ч 15 мин 
5с. Формы с образцами извлекают из термостата, расформировывают, образцы
маркируют и помещают в воду на (45  5) мин. Образцы следует погружать в
ванну с водой заглаженной поверхностью вверх на расстоянии друг от друга.
Образцы должны быть испытаны через 8 ч  15мин с момента загружения их в
термостат. Перед испытанием удаляют с поверхности образцов следы воды и
масла, определяют отклонение от плоскостности граней образца, которые при
испытании будут соприкасаться с плитами, передающими нагрузку на образец.
В случае если отклонения от плоскостности любой из измеренных граней не
удовлетворяет требованиям ГОСТ 26798.2-96 образец бракуют.
Испытание на прочности при сжатии следует проводить не менее чем на
двух образцах.
- образец устанавливается на пресс любыми боковыми гранями,
находящимися при изготовлении в контакте с боковыми гранями формы.
- по результатам испытаний каждого образца рассчитывают предел
прочности при сжатии.
Rсж = F/S
где F- разрушающее усилие при сжатии, Н;
S - площадь опорной поверхности,
Предел прочности при сжатии рассчитывают как среднеарифметическое
значение результатов испытаний четырех образцов.
Результаты вычислений округляют до 0,1 МПа.
Если один из трех результатов испытаний отличается более чем на 10%
от среднеарифметического значения, этот результат следует исключить и
рассчитывать среднее арифмитическое значение оставшихся двух результатов.
39
Контрольные вопросы
1. Средства контроля для определения предела прочности образцов
тампонажного камня на сжатие.
2. Требования к образцам тампонажного камня для определения предела
прочности на сжатие.
4. Проведение испытаний по определению предела прочности образцов
тампонажного камня на сжатие.
5. Обработка результатов проведения испытаний по определению
предела прочности образцов тампонажного камня на сжатие.
Задание
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.5
- ПЦТ – 500 г, В/Ц =0.4
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, песок кварцевый 5%
- ПЦТ – 500 г, В/С = 0.5, борная кислота 0.25%
5. Исследование коррозии цементного камня
Различают
физическую,
химическую,
электрохимическую
и
биологическую коррозии.
Физическая коррозия - это
выветривание, растворение, разрушение
вследствие температурных колебаний характерных для всех видов горных
пород. Коррозии растворения носит физико-химический характер
Коррозияи
выщелачивания.
Кристаллогидраты
(гидросиликаты,
алюминаты и ферриты кальция), образующиеся при взаимодействии с водой
клинкерных минералов и составляющие вместе с наполнителями цементный
камень, имеют значительную равновесную растворимость в воде, они остаются
устойчивыми при контакте с водами, только в том случае, если в воде имеется
достаточная концентрация Са(ОН)2. Если концентрация в воде Са(ОН)2 ниже
равновесной, то у гидратов будут отщепляться молекулы извести и
концентрация будет восстанавливаться до равновесной.
Если концентрация гидрата окиси кальция в дальнейшем не будет
понижаться, то процесс на этом остановится. Если же концентрация извести
40
будет продолжать понижаться и станет ниже равновесной для вновь
образовавшегося гидрата, то отщепление гидрата окиси кальция будет
продолжаться
вплоть
до
полного
разложения
гидросиликатов
и
гидроалюминатов, с образованием аморфных кремнезема и глинозема. Хотя
последние и плохо растворимы в воде, однако они не обладают вяжущими
свойствами – прочность и монолитность камня нарушаются.
Эти процессы могут наблюдаться, если цементный камень омывается
непрерывно обновляющейся водой или растворами солей, имеющими малую
концентрацию Са(ОН)2, либо если Са(ОН)2 связываются содержащимися в
растворе веществами в прочные малорастворимые или малодиссоциирующие
химические соединения (кальция).
Химическая коррозия цементного камня происходит в результате
химического взаимодействия различных веществ с составляющими цементного
камня и образования продуктов реакции. Агрессивными по отношению к
цементному камню являются все кислоты и многие соли. Этот вид коррозии
имеет место чаще всего, а разрушение происходит наиболее интенсивно.
Самым уязвимым веществом в цементном камне является известь.
Однако связывание извести (скажем за счет SiO2) еще не исключает коррозии,
поскольку она может восстанавливаться за счет отступления от
гидратов
кальция.
Кислоты и некоторые соли вступают в реакцию с Са(ОН)2 и образуют
новые соединения, либо легко растворимые в воде, либо непрочные рыхлые,
либо кристаллизующиеся со значительным изменением объема. Иногда это все
происходит одновременно. Все кислоты разрушают портландцементный
камень.
Магнезиальная коррозия
Если в окружающей цементный камень среде содержатся вещества,
образующие с Са(ОН)2 малорастворимые соединения, то концентрация извести
в ней будет поддерживаться на очень низком уровне.
41
Например, если в пластовых водах есть MgSO4, то он вступая во
взаимодействие с Са(ОН)2 по реакции:
Са(ОН)2 + MgSO4 + 2Н2О = Mg(ОН)2 + Са SO4  2Н2О
Mg(ОН)2 и гипс имеют очень низкую растворимость в воде. Mg(ОН)2 сам
по себе представляет рыхлое аморфное вещество. Если подобный процесс
будет продолжаться – цементный камень разрушится. Это магнезиальная
коррозия. Подобное действие, но более слабое, оказывает и хлористый магний.
Однако, чаще всего процесс затухает по мере накопления Mg(ОН)2 и Са
SO4  2Н2О в порах цементного камня кольматаций. Причем накопление этих
веществ происходит тем быстрее, а уплотнение пор выше, чем выше
основность цемента. Кольматация пор приводит к замедлению проникновения
агрессивноного MgSO4.
Следовательно, стойкость вяжущего к этому виду коррозии понижается
при введении активных минеральных добавок. Отсюда, в таких средах, нельзя
применять облегченные цементные растворы с минеральными добавками типа
диатомит, опока, трепел, пемза.
Шлаковые цементы по магнезиальной стойкости мало уступают
портландцементу. Дело в том, что при магнезиальном разложении шлаковых
гидросиликатов
образуется
значительное
количество
кремнекислоты,
отличающейся благодаря особой структуре повышенной плотностью. Она
оказывает существенное кольматирующее действие. Однако и в этом случае
целесообразно повышать основность шлака. Добавлять глину и активные
минеральные вещества к шлаку в этом случае недопустимо.
Хлористый магний менее агрессивен чем сернокислый, так как при
обмене Са(ОН)2 + MgCl2 = CaCl2 + Mg(OH)2 образуется хорошо растворимое
вещество CaCl2 благодаря которому сохраняется равновесная концентрация
ионов Са++.
Углекислотная коррозия
В пластовых водах, как правило, присутствует то или иное количество
углекислого газа. Он действует разрушающе, поскольку понижает содержание
42
Са(ОН)2 окисляя ее сначала до СаСО3, которая мало растворима, что будет
вызывать понижение основности гидратов цемента. При поступлении новых
порций СО2, СаСО3 окисляется до бикарбоната  Са (НСО3)2, который хорошо
растворим. При незначительной концентрации Са2 в водах процесс может
затухнуть. Однако если кислота содержится в пластовом газе, то вследствие
большой проницающей способности, диффузии и осмоса возможно быстрое
разрушение камня. Если процесс ограничивается до СаСО3, то следует
применять тампонажные материалы, образующие гидросиликаты кальция
низкоосновные, если до Са (НСО3)2 – т о высокоосновные.
Сульфатная коррозия
Это вид коррозии, который связан с образованием соединений
кристаллизующихся с увеличением объема. Примером такой коррозии
являются взаимодействие с сульфатами кальция и натрия. Известно, что
гидроалюминаты
кальция
могут
присоединять
гипс
и
образовывать
гидросульфоалюминат. Последний, кристаллизуется с увеличением объема, что
вызывает внутренние напряжения и разрушение цементного камня.
(3 CaO  Al2O3  12H2O + 3(CaSO4  2H2O) + 13H2O =
= 3CaO  Al2O3  3CaSO4  31H2O
Однако не всегда наличие гидросульфоалюмината кальция в цементном
камне говорит и сульфатной коррозии. Это вещество имеется в первичной
структуре
цементного
гидросульфатоалюмината
камня.
говорит
Только
о
увеличение
происходящей
количества
сульфоалюминатной
коррозии.
Одним из методов борьбы с сульфатной коррозией является понижение
содержания трехкальциевого алюмината (не более 5%). При этом содержание
плавней компенсируется за счет увеличения содержания окиси железа. Наличие
в пластовых водах хлоридов уменьшает отрицательное влияние сульфатов.
Сероводородная коррозия
Это один из распространенных на нефтяных и газовых местрождениях
видов коррозии. При сероводородной коррозии наблюдается образование
43
малорастворимых сульфидов кальция, алюминия и железа. Это приводит к
понижению равновесной концентрации Са(ОН)2, Al(OH)3, Fe(OH)3, что в свою
очередь вызывает разрушение гидратов кальция.
Наиболее энергично образуется сульфид железа, поэтому для повышения
стойкости против сероводородной коррозии следует ограничивать в цементах
содержание окислов железа, марганца и других тяжелых металлов. По
отношению к цементному камню безвредны силикаты, карбонаты, щелочи и их
соли. Однако сильные щелочи действуют на алюминаты.
Электрохимическая и электроосмотическая коррозии. Источник –
блуждающие
токи
(промышленные
сети).
Система
обсадная
колонна,
цементный камень – земля являются проводниками. В этой системе всегда
возможен
перенос
ионов,
отсюда
возможны
и
электрохимическая
и
электроосмотическая коррозии. Следует отметить, что цементные камни,
бетоны (фундаменты) обладают, как правило, определенным электрическим
потенциалом по отношению к земле.
Биологическая коррозия - Этот вид коррозии изучен мало. Источником
этого вида коррозии являются продукты жизнедеятельности микроорганизмов,
которые приводят к химической коррозии цементного камня. Многие виды
бактерий, которые выделяют углекислоту, что повлечет углекислотную
коррозию. Некоторые бактерии могут окислять сульфаты сначала до
сероводорода, а затем до серной кислоты. Отсюда и характер разрушения
камня.
5.1.
Определение
водостойкости
и
коррозионной
стойкости
цементного камня
Водостойкость
характеризуется
коэффициентом
водостойкости,
представляющим собой отношение прочности образцов, хранившихся в воде, к
прочности образцов, испытанных до погружения в воду.
44
Средства контроля
- весы типа ВЛКТ;
- прибор "Бетон-8УР" (Бетон-12, 8, 22);
- формы для цементных образцов размерами 40х40х160;
- штангенциркуль.
Подготовка и проведение испытания
Подготавливают форму для цементных образцов (см.п.4.7.1.);
Готовят образцы для испытаний. Два контрольных образца и два
опытных, подвергающихся коррозионному действию воды.
Образцы,
приготовленные
при
соответствующем
температурном
режиме, расформировывают через 15+5 мин после конца схватывания и хранят
в течение суток на воздухе во влажной следе, над водной поверхностью при
222 °С или в холодильной камере при 50,5 и 00,5С.
Контрольные образцы помещают во влажную среду, а опытные
помещают в ванну с проточной водой, где их выдерживают в течение одних 1,
3, 7 и 25 суток.
Испытание образцов на прочность прибором Бетон (опытных и
контрольных) производят одновременно через 1, 3, 7 и 25 суток. Образец перед
испытанием протирают сухой тряпкой;
В указанные сроки дополнительно фиксируют изменение веса и
линейных размеров образцов;
Смену воды производят два раза в неделю.
Показания заносят в таблицу:
Образцы
Изменение линейных
размеров, мм
через ….сут
Изменение массы, г
через ….сут
Контр. 1
Контр. 2
Оп. 1
Оп.2
45
Изменение прочности,
МПа через ….сут
По изменению прочности, массы и линейных размеров образцов строят
графики зависимости влияния воды на прочность цементного камня и делают
вывод о наличии коррозии выщелачивания.
Определение коррозионной стойкости цементного камня под действием
агрессивных
пластовых
флюидов
и
различных
химических
веществ
определяется аналогично. Опытные образцы подвергаются воздействию
пластовой воды или растворам химических веществ.
5.2. Определение стойкости цементного камня к циклическому
воздействию перемененных температур
Цементный
камень
представляет
собой
капиллярно-пористую
структуру, по порам и капиллярам которого возможна миграция воды. Под
действием отрицательной температуры вода, находящаяся в порах и
капиллярах замерзает и образуется лед. Объем образовавшегося льда
приблизительно на 10% больше объема воды. В результате этого в цементном
камне возникают внутренние напряжения, за счет кристаллизационных
давлений замерзшего льда, как на стенки пор, так и на не замерзшую воду.
Когда величина этих давлений превысит прочность цементного камня на
разрыв, в месте их возникновения будут наблюдаться деструктивные процессы,
приводящие
к
образованию
микротрещин.
При
последующих
циклах
замораживания - оттаивания число микродефектов структуры возрастает и, в
конечном итоге, они приводят к разрушению цементного камня.
Средства контроля
- холодильная камера;
- Бетон-8УР, Бетон-12, -22;
- формы для цементных образцов размерами 40х40х160.
Порядок испытания:
-
подготавливают формы для цементные образцов-балочек. п.4.7.1.
-
приготавливают контрольные и опытные образцы-балочки;
46
-
выдерживают последовательно при следующих температурах;
48ч. - +5С
48ч. - -5С
24ч. - +5С
48ч. - +20С
24ч. - +5С
48ч. - -5С
48ч. - +5С
Всего 288 часов – 12 суток.
1 цикл
Второй и последующие циклы включают выдерживание образцов
цементного камня при следующих температурах:
48ч - 5С
24ч - +5С
28ч - +20°С
24ч - + 5°С
48ч - - 5°С
24ч - 5С
2-й цикл
Всего 216 часов - 9 суток.
- по истечении каждого температурного режима образцы цементного
камня испытывают, определяя предел прочности при изгибе;
- всего проводят три цикла воздействия переменных температур на
цементный камень;
- контрольные образцы готовят, выдерживают и испытывают при
температуре +5°С.
Стойкость цементного камня к циклическому воздействию переменных
температур характеризуют коэффициентом морозостойкости, представляющим
собой отношение прочности на изгиб образцов, выдерживавшихся при
переменных температурах, к прочности контрольных образцов.
Контрольные вопросы
1. Виды коррозии цементного камня.
2. Коррозия выщелачивания.
3. Коррозия под действием знакопеременных температур.
47
4. Определение
стойкости
цементного
камня
к
циклическому
воздействию перемененных температур.
5. Определение водостойкости и коррозионной стойкости цементного
камня.
Задание
Определить водостойкость и коррозионную стойкость цементного
камня следующего состава:
-ПЦТ-500, В/Ц-0.4
-ПЦТ-500, В/Ц-0.5
- ПЦТ-500, В/Ц-0.6
Сделать вывод о стойкости цементного камня в зависимости от
водоцементного отношения.
Список рекомендуемой литературы
1. Булатов
А.И.
Управление
физико-механическими
свойствами
тампонажньх систем. Недра, 1976 г., С.248.
2. Булатов А.И., Данюшевский B.C. Тампонажные материалы. -М.:
Недра, 1987,-280 с.
3. Данюшевский B.C. и др. Справочное руководство по тампонажным
материалам / Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Изд.2-е, перераб. и
доп. - М.: Недра, 1987. - С. 373.
4. Данюшевский
B.C.
Проектирование
оптимальных
составов
тампонажных цементов. - М: Недра, 1978. - 293 с.
5. Овчинников В.П., Кузнецов Ю.С., Агзамов Ф.А., Зозуля Г.П.
Физико-химические аспекты регулирования свойств тампонажных и буровых
растворов. Уч. Пос. для студентов спец. 090800 «Бурение нефтяных и газовых
скважин». Тюмень, 1992. –108 с.
6. Овчинников В.П., Фролов А.А., Шатов А.А., Вяхирев В.И., Сорокин
В.Ф., Овчинников П.В.. Солевые и тампонажные композиции на основе
вторичных материальных ресурсов производства соды. –М.: ООО «НедраБизнесцентр», 2000. –214 с.
48
7. Вяхирев В. И., Кузнецов Ю.С., Овчинников В.П., Шатов А.А.,
Кузнецов Е.С.. Специальные тампонажные материалы для разобщения пластов
в различных термобарических условиях. –Тюмень: «Вектор Бук», 1997. –240с.
8. Вяхирев В. И., Кузнецов Ю.С., Овчинников В.П., Шатов А.А.,
Кузнецов Е.С. Специальные тампонажные материалы для разобщения пластов
в различных термобарических условиях. –М.: «Недра-Бизнесцентр», 2002.-115с.
СОДЕРЖАНИЕ
1.
2.
3.
3.1.
3.2.
3.3.
4.
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.
4.7.
4.7.1.
4.7.2.
4.8.
5.
5.1.
5.2.
Классификация тампонажных портландцементов по ГОСТ 1581-96
Технические требования к тампонажным портландцементам
Методы контроля физико-механических свойств тапонажных
портландцементов
Требования техники безопасности при работе с тампонажными
портландцементами
Общие указания к выполнению лабораторных работ
Приготовление цементного теста
Методы определения показателей физико-механических свойств
тампонажных растворов
Определение растекаемости тампонажного раствора (ГОСТ
26798.1)
Определение плотности цементного теста
Определение сроков схватывания тампонажного раствора
Измерения консистенции и срока загустевания цементного
раствора
Определение водоотделения (седиментационной устойчивости)
тампонажного раствора
Измерение водоотдачи цементного раствора
Определение предела прочности образцов тампонажного камня
Определение предела прочности образцов тампонажного камня на
изгиб ГОСТ 26798.1-96. Прибор МИИ-100
Измерение предела прочности образцов тампонажного камня на
изгиб ультразвуковым способом. Бетон-22
Определение предела прочности цементного камня при сжатии
ГОСТ 26798.2-96. Для цементов типа I-G, I-H
Исследование коррозии цементного камня
Определение
водостойкости
и
коррозионной
стойкости
цементного камня
Определение стойкости цементного камня к циклическому
воздействию перемененных температур
Список рекомендуемой литературы
49
3
7
11
11
12
14
18
18
20
23
25
28
30
33
33
35
38
40
44
46
48
Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине
«Физико-химические процессы твердения и коррозии цементного камня» для
студентов специальности 090800 «Бурение нефтяных и газовых скважин»
очной и заочной форм обучения. Тюмень : ТюмГНГУ, 2003.-47 с.
Составители:
Харламов К.Н., к.т.н., доцент каф. «Бурение н/г скважин»
Аксенова Н.А., ассистент каф. «Бурение н/г скважин»
Под редакцией – Овчинникова В.П. профессор, д-р. техн. наук
Подписано к печати
Объем ____________
Заказ №
Уч.изд.л.
Формат 6084 1/16
Усл.печ.л.
Отпечатано на RISO GR 3750
Тираж
экз.
___________________________________________________________
Издательство «Нефтегазовый университет»
Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
625000, Тюмень, Володарского, 38
Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»
625000, Тюмень, Володарского, 38
50
"ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К лабораторным занятиям по дисциплине «Физико-химические
процессы твердения и коррозии цементного камня» для студентов
специальности 090800 «Бурение нефтяных и газовых скважин» очной и заочной
форм обучения
Председатель РИС
___________ Перевощиков С.И.
Проректор_______________________
«___»_____________________2003 г.
Рассмотрено на заседании
кафедры «Бурение н/г скважин»
Подписи авторов:
Овчинников В.П.
Аксенова Н.А.
Протокол N____от___2003 г.
Подпись ________________________
(зав. кафедрой)
Рассмотрено на заседании
методической комиссии
института нефти и газа
«____»____________________2003 г.
Протокол N ____от___2003 г.
Подпись ________________________
(председатель методкомиссии)
Тюмень - 2003
51