Главная » Статьи » Тампонажный цемент что это такое

Тампонажный цемент что это такое


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.

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 %.

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/см3. Можно работать с материалом при умеренной температуре.

ПЦТ-III-Об5-50 - цемент тампонажный. Является облегченным типом. Обладает плотностными показателями 1,5 г/см3. 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.

fb.ru

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.

Оглавление:

  1. Технические параметры
  2. Область применения
  3. Расценки

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:

Наименование показателя, ед.измерения Возможный диапазон, численное значение
Прочность на сжатие через 8 ч, Мпа При твердении при температуре 38°С – 2,1

60 °С – 10,3
Прочность на изгиб, МПа От 0,7 до 3,5 в зависимости от марки ПЦ
Тонкость помола:

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

Удельная поверхность, м2/кг

  

10-15

230-270
Водоотделение, мл, не более 7,5-10
Растекаемость теста, мм, не менее Для непластифицированного – 200

ПЛ – 220
Время загустевания до консистенции 30, мин, От 90

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.

Стоимость материалов

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:

Маркировка Производитель Цена за тонну, рубли
Опт Розница
ПЦТ I-50 Минерал Ресурс 4750 4800
ПЦТ I-100 4900 4950
ПЦТ III-Об 5-50 5430 5490
ПЦТ I-G-CC-1 6200 6250
ПЦТ II -50 ОАО Сухоложскцемент 5200 5500
ПЦТ I-50 ОАО Спасскцемент 5000 5200

cemgid.ru

Тампонажные цементы

Для обустройства и реставрации нефтяных и газовых скважин создан специальный вид вяжущего – тампонажный цемент. Он обладает уникальными в своем роде свойствами проникновения и высокой адгезии с поверхностью, благодаря чему иногда применяется при ремонте коммуникаций. Рассмотрим основные свойства этого материала, особенности и отличие от традиционного портландцемента.

Состав

Тампонажный цемент – это вяжущее, которое практически не отличается от портландцемента за исключением повышенных требований к минералогическому составу клинкера. Допускается применение добавок, оказывающих влияние на отдельные свойства материала, в связи с чем его делят на группы:

  1. I – бездобавочный тампонажный ПЦ, который делится на два типа:
    • I-G – с нормированными требованиями при водоцементном соотношении 0,44;
    • I-H – с установленными требованиями при в/ц 0,38;
  2. II – тампонажный цемент с добавками минерального происхождения;
  3. III – тампонажный ПЦ с регулирующими плотность теста добавками.

Для данного типа вяжущего разрешено применение только минеральных и некоторых синтетических добавок, среди которых:

  • Триэтаноламин, способствующий повышению гигроскопичности изоляции нефтяных скважин;
  • Известняк (гипс) – добавка для расширяющихся цементов;
  • Кварцевый песок для утяжелённого и солестойкого цемента;
  • Шлаки;
  • Шпаты, гематиты и другие утяжеляющие добавки.

К базовому клинкеру предъявляют строгие требования:

  • Для холодных скважин количество алюмината трехкальциевого должно быть в пределах 10…13%, около 50% алита;
  • Для «горячих» скважин содержание СзА должно быть минимальным – процессы твердения и набора прочности происходят естественным образом при повышении температуры в шахте.

Классификация

Требования к тампонажным цементам предъявляет ГОСТ 1581-96. Он нормирует основные характеристики материала и приводит его подробную классификацию. Кроме того, документ демонстрирует деление вяжущего по нескольким ключевым признакам. Все они отражаются в маркировке цемента и принимаются к сведению при выборе компонентов для строительства.

Плотность цементного теста для ПЦТ III типа:

  • Утяжелённый (Ут) – вяжущее с утяжеляющими добавками (песок, шлак);
  • Облегченный (Об) – классический состав.

Температурный режим монтажа и эксплуатации выбирают исходя из особенностей работы шахты:

  • Низкие и нормальные (15…50)°С;
  • Умеренные (51…100) °С;
  • Повышенные (101…150) °С.

Стойкость к сульфатам, присутствующим в недрах грунтовых пород, для утяжеленных и облегчённых тампонажных цементов групп I, II, III:

  • Обычные (без специальных требований);
  • Сульфатостойкие со специальными присадками (СС).

Для типов I-G и I-H выделяют два уровня сульфатостойкости:

  • Высокая (СС-1);
  • Умеренная (СС-2).

Степень защиты от сульфатов определяется анализом грунта при пробном или исследовательском бурении.

Состояние теста цементного:

  • Гидрофобизированное (ГФ);
  • Пластифицированное (ПЛ).

Маркировка

По приведенным признакам тампонажного портландцемента (ПЦТ) можно расшифровать маркировку пакета. На примере ПЦТ III-Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581-96:

ПЦТ – портландцемент тампонажный; III-Об – третий тип уплотненного вяжущего облегченный; 5 – марка прочности тампонажного цемента. Определяется производителем; 100 – температура монтажа и эксплуатации, умеренный тип; ГФ – гидрофобизированное вяжущее, стойкое к воде;

ГОСТ 1581-96 – нормативный документ.

Основные технические показатели

Поскольку тампонажный цемент применяется в строительстве скважин нефтедобычи и сопутствующих продуктов, его свойства строго регламентированы ГОСТом, которые настоятельно рекомендуется придерживаться производителям вяжущего.

Основные характеристики ПЦТ по ГОСТ 26798.1-96:

Свой­ство Зна­че­ние При­ме­ча­ние
На­сып­ная по­верх­ность 250…1500 м2/кг Па­ра­метр за­ви­сит от тон­кос­ти по­мо­ла, ми­не­ра­ло­ги­чес­ко­го сос­та­ва по­рош­ка и вклю­чён­ных в сос­тав до­ба­вок.
Плот­ность на­сып­ная удель­ная 800…1200 кг/м3
Во­до­со­дер­жа­ние (от­но­ше­ние мас­сы во­ды к твер­дой фа­зе су­хо­го ве­щес­тва) 0,2…0,25 (в те­о­рии), 0,35…0,4 (на прак­ти­ке) Для по­лу­че­ния плас­тич­но­го рас­тво­ра до­би­ва­ют­ся 18 см рас­плы­ва ма­те­ри­а­ла по ко­ну­су АзНИИ, то есть для каж­дой пар­тии и рас­тво­ра ко­ли­чес­тво во­ды пре­вы­ша­ет нор­ми­ру­е­мое.
Под­виж­ность В пре­де­лах 18…25 см при в/ц=0,5 Ниж­ний пре­дел под­виж­нос­ти – 16 см. В та­ком сос­то­я­нии раст­вор еще со­хра­ня­ет плас­тич­ность, но она кри­тич­но низ­кая.
Срок схва­ты­ва­ния На­ча­ло – не ра­нее 1 час 45 мин, ко­нец – не поз­же 10 ча­сов Ги­дра­та­ци­он­ное твер­де­ние там­по­наж­но­го це­мен­та в шах­те за­ви­сит от сос­та­ва и усло­вий. В «го­ря­чих» сква­жи­нах ги­дра­та­ция про­ис­хо­дит ин­тен­сив­но бла­го­да­ря на­гре­ва­нию рас­тво­ра, в «хо­лод­ных» — из-за ак­тив­ных ком­по­нен­тов. Вре­мя опре­де­ля­ют ла­бо­ра­тор­но по­сред­ством иг­лы Ви­ка (от её про­вала до 1-2 мм на по­верх­нос­ти).
Во­до­отде­ле­ние при ги­дра­та­ции* 7,5…8,5 мл на 250 мл рас­тво­ра В за­ви­си­мос­ти от сос­та­ва и усло­вий твер­де­ния
Проч­ность 27-62 кг/см2 Опре­де­ля­ет­ся на вто­рые сут­ки, клю­че­вой по­ка­за­тель. Так­же про­во­дят­ся ис­пы­та­ния об­раз­цов че­рез 8 ча­сов от фор­мов­ки (мин. 2,1 МПа при тем­пе­ра­ту­ре 38°С и мин. 10,3 МПа при 60°С). Че­рез 28 су­ток та­кой це­мент не тес­ти­ру­ют.
Усад­ка Не до­пус­ка­ет­ся Для об­ус­трой­ства неф­тя­ных и га­зо­вых шахт под­хо­дят толь­ко без­у­са­доч­ные или рас­ши­ря­ю­щи­е­ся там­по­наж­ные це­мен­ты.

*В процессе монтажа и на начальных стадиях твердения твердые и крупные фазы раствора оседают вниз, оставляя мелкие компоненты и воду на поверхности. Чтобы определить седиментационную устойчивость, принимают во внимание данный параметр.

Специфика применения

Тампонажные цементы предназначены для обустройства внешней защиты нефтеносной трубы. От состояния бетонного (цементного) слоя во многом зависит качество службы канала, как и продолжительность его эксплуатации. По этой причине к данному типу цементов предъявляют высокие требования.

Замес и заливка раствора происходят исключительно механическим способом, подача в шахту осуществляется насосной установкой. В связи с этим смесь делают подвижной, но не чрезмерно насыщенной водой.

Затвердевание происходит в условиях грунта, поэтому важен правильный выбор состава раствора, в частности – тампонажного цемента. Важно, что при гидратации и твердении не допускается усадка раствора и камня, иначе между стальной трубой и бетоном образуется прослойка, теряется функция защиты нефтеноса от окружающей агрессивной среды.

Применение цементов безусадочных и расширяющихся возможно по всей протяженности шахты и по отдельным ее частям при строительстве и ремонте.

Редко, но все же иногда тампонажные цементы применяют при ремонте коммуникаций из железобетона (канализации, вводные каналы).

В целях строительства домовых конструкций использование материала нецелесообразно – он обладает неподходящими характеристиками и дорого стоит, гораздо проще воспользоваться обычным или улучшенным портландцементом марок М300-М400, в зависимости от потребностей конструктивного элемента.

betonopedia.ru

Тампонажный цемент, производство и применение тампонажного цемента.

Тампонажный цемент (ГОСТ 1581-78) – продукт, получаемый измельчением цементного клинкера, гипса и добавок. Тампонажный цемент применяют для цементирования нефтяных и газовых скважин. Выпускают следующие разновидности тампонажного цемента: утяжеленный, песчанистый, солестойкий и низкогигроскопический, предназначенные в зависимости от условий эксплуатации для холодных и горячих скважин. В тампонажные цементы при помоле вводят минеральные добавки в следующих количествах: доменный гранулированный или электротермофосфорный шлак – не более 20%, активные минеральные добавки – не более 12%, или кварцевый песок, или известняк – не более 10%. В сверхглубоких нефтяных скважинах, где температура превышает 100С, прочность цементного камня снижается. Чтобы устранить это явление, применяют песчанистый тампонажный цемент с пониженным содержанием С3S и C3A в клинкере и содержанием кварцевого песка, вводимого при помоле в количестве 20-50%. Тампонажный цемент, затворенный 50% воды, способен давать подвижную массу (пульпу), которую можно накачивать в скважины насосами. Необходимо, чтобы затвердевший цементный камень из такой пульпы обладал высокой начальной прочностью. Сроки схватывания теста из тампонажного цемента, затворенного 50% воды, составляют: для холодных скважин – начало схватывания не ранее 2 часов, конец – для тампонажного цемента не позднее 10 часов, для утяжеленного, песчанистого и низкогигроскопического – не позднее 12 часов, солестойкого - не позднее 20 часов после затворения; для горячих скважин – начало схватывания не ранее 1 часа 45 минут, конец – не позднее 5часов для всех цементов, кроме солестойкого. Для солестойкого цемента конец схватывания должен наступать не позднее 10 часов с момента затворения. Предел прочности при изгибе образцов, изготовленных из тампонажного цемента для холодных скважин, в возрасте 2 суток должен составлять при температуре затвердения (22+-2)С не менее 2,7 МПа, для горячих скважин в возрасте суток при температуре затвердения (75+-3)С – не менее 3,5 МПа.

www.voscem.ru

Смотрите также