Aprospect.ru

Агентство недвижимости
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Контрольная работа: Расчёт одноступенчатого цементирования эксплуатационной колонны в вертикальной скважине

Контрольная работа: Расчёт одноступенчатого цементирования эксплуатационной колонны в вертикальной скважине

эксплуатационной колонны в вертикальной скважине произведен по следующим данным:

Обозначение

Размерность

Наружный диаметр труб

Толщина стенки труб

Высота подъёма цементного раствора от "башмака"

Высота подъёма цементного раствора от "башмака" до кольца "стоп"

Коэффициэнт увеличения объёма ствола скважины за счёт коверн

Плотность сухого цементного порошка

Плотность продавочного раствора

Коэффициэнт потерь цемента при приготовлении цементного раствора

Коэффициэнт сжатия продавочной жидкости

Рис. 1. Схема размещения цементного раствора в конце продавки.

1. Внутренний диаметр обсадной колонны

2. Объём цементного раствора

3. Количество сухого цемента для приготовления 1м 3 цементного раствора

4. Плотность цементного раствора:

5. Количество цемента и воды для приготовления цементного раствора

6. Количество сухого цемента с учётом потерь при приготовлении

7. Количество цементно-смесительных машин

где Mц.см – вместимость бункера цементосмесительной машинки ЦСМ-20

8. Объём продавочной жидкости

9. Гидростатическое давление в конце продавки

Теория одноступенчатого цементирования

Одноступенчатое цементирование скважин (single-stage well cementing) — цементирование, при котором цементный тампонажный раствор поднимается до проектной высоты в один приём.

Цементирование по этому способу осуществляется в тех случаях, когда скважина не имеет осложнений. Перекрываемые пласты не поглощают раствор, высота перекрытия ствола скважины цементным раствором позволяет цементировать при однократной подаче цементного раствора.

После спуска в скважину обсадной колонны на верхней муфте укрепляют промывочную головку, обвязывают её с насосами буровых установок, и приступают к промывке скважины. Если промывку скважины предполагается проводить не более 30 минут, то допускается установка цементировочной головки вместо промывочной. В противном случае, при длительной промывке могут быть разъедены краны и цементировочная головка выйдет из строя.

Во время промывки скважины, а иногда и до этого, бригада по цементированию проводит подготовку к цементировочным работам. Загружают цементосмесительные машины, обвязывают цементировочные агрегаты, заготавливают продавочную жидкость и воду для затворения цемента и т.д. По окончанию промывки скважины, промывочную головку заменяют цементировочной и подсоединяют её к обвязке агрегатов.

Перед закачкой цементного раствора в колонну спускают нижнюю пробку и одновременно включают цементосмесительные машины для приготовления цементного раствора и насосы цементировочных агрегатов для закачивания приготовляемого раствора в скважину. После закачки цементировочного раствора сбрасывают верхнюю цементировочную пробку и приступают к закачиванию продавочной жидкости.

В колонне цементировочный раствор движется между двумя пробками, которые отделяют его от бурового раствора, предотвращая от загрязнения. Объём продавочной жидкости строго кнтролируется. Нижняя пробка, проталкиваемая цементным раствором, садится на упорное кольцо, после чего давлением жидкости продавливается диафрагма пробки, и цементный раствор из колонны через образовавшееся отверстие пробки и башмак колонны поступает в затрубное пространство.

Первые порции цементного раствора, выходящего из колонны, частично смешиваются с глинистым раствором, эта смесь находится за колонной на самом верху и существенное влияние на качество крепления колонны и разобщение пластов не оказывает.

Когда остаётся 1-2 м³ продавочной жидкости, закачиваемой в скважину, интенсивность её закачки снижается. Одним-двумя агрегатами на пониженных режимах работы цементировочных насосов ведут процесс до посадки верхней пробки на нижнюю. Момент схождения пробок называется моментом «стоп» и характеризуется повышением давления. Давление при схождении пробок обычно не должно превышать 5-10% рабочего давления. Посадка верхней пробки – один из ответственных моментов в процессе цементирования, поэтому при продавливании последующих порций жидкости следует соблюдать особую осторожность и прекращать продавку при резком повышении давления, чтобы предотвратить разрыв колонны.

По окончанию цементирования сбрасывают давление в колонне до нуля и оставляют её в покое до тех пор, пока цементный раствор за колонной не затвердеет.

В настоящее время при проведении прямого одноступенчатого цементирования в большинстве случаев пользуются, к сожалению, одной (верхней) цементировочной пробкой. Отказ от применения нижней пробки ведёт к увеличению объёма смеси цементного раствора с буровым, что отрицательно сказывается на качестве крепления верхних интервалов скважины, и процесс продавки цементного раствора в большинстве случаев ведётся при повышенных давлениях.

Прямое одноступенчатое цементирование долгое время оставалось основным технологическим способом крепления скважин, однако резкое увеличение глубин скважин, рост забойных температур и давлений, чередование устойчивых и склонных к гидроразрыву пород, наличие в разрезе горизонтов с аномально высокими и низкими давлениями вызвало изменения технологий спуска обсадных колонн и разработку новых способов крепления и цементирования скважин.

Разработка проекта строительства дополнительного ствола из бездействующей скважины 8224 куста

Высоту цементного моста в соответствии с Руководящим Документом принимаем равным 50 м. Перед установкой клина-отклонителя, рекомендуется установить цементный мост под якорем с целью предотвращения возникновения всякого рода осложнений и аварий.

Рисунок 2 — Схема установки цементного моста

Произведем расчет необходимого количества цементного раствора и его составляющих для установки цементного моста.

1. Объем цементного раствора для установки цементного моста определяем по формуле:

где 1,05 – коэффициент потерь;

— высота цементного моста, м;

— внутренний объем 1 погонного метра эксплуатационной колонны, 0,0177

Читайте так же:
Цементные трубы для забора

Внутренний объем 1 погонного метра эксплуатационной колонны определяем по формуле:

2. Количество сухого цемента, необходимого для приготовления цементного раствора определяем по формуле:

где — коэффициент водоцементного отношения = 1,24;

3. Объем воды, требуемый для приготовления раствора, определяем по формуле:

где — водоцементное отношение = 0,5.

4. Объем продавочной жидкости определяется по формуле:

где — внутренний диаметр бурильных труб = 0,062м;

— Глубина кровли цементного моста = 1427 м.

=0,785*0,062 2 *1427= 4,3 . (23)

В результате проведенных расчетов принимаем решение закачать в скважину 0,93 цементного раствора и продавить его продавочной жидкостью в объеме 4,3 .

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ БУРЕНИЯ ВТОРОГО СТВОЛА

8.1 ВЫБОР ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ БУРЕНИЯ ВТОРОГО СТВОЛА

Строительство БС начинается с подготовки рабочей площадки и фундаментов для расстановки буровой установки (подъемного агрегата). Площадка подсыпается песком и выравнивается. Соседние скважины останавливаются и накрываются специальными защитными экранами (от попадания грязи и падения на них мелких предметов). Если работам мешают станки-качалки или кабельная эстакада, то они демонтируются.

Примерная схема расположения комплекта оборудования стотонного подъемного агрегата и элементов очистки бурового раствора приведена на рис. 3.

Конкретная расстановка комплекта оборудования зависит от расположения на территории кустовой площадки оборудования по добыче нефти, ЛЭП и других коммуникаций.

Основные требования, предъявляемые к комплекту бурового оборудования:

Рис. 3 — Примерная схема расположения комплекта оборудования 100-тонного подъемного агрегата при бурении боковых стволов

1 – приемный мост; 2 – стеллажи для труб; 3 – рабочая площадка; 4 – мобильный подъемник; 5 – желоб сливной; 6, 7 – ранее пробуренные скважины; 8 – оттяжки ветровые; 9 – выкидные линии ПВО; 10 – блок дросселирования ПВО; 11 – пост фиксации плашек ППГ; 12 – пульт гидроуправления ПВО; 13 – блок очистки и дегазации; 14 – бункер-шламоприемник; 15 – блок емкостной; 16 – насосный блок; 17 – дизельэнергоблок; 18 – водокомпрессорный блок; 19 – площадка ГСМ

— грузоподъемность подъемника не менее 100 т, высота мачты 34 м;

— буровой насос производительностью не менее 18 л/с при давлении 10,0-12,0 МПа;

— система очистки не менее трех ступеней, позволяющая удалять части выбуренной породы диаметром до 20 мкм (в циркуляционной системе необходима установка магнитных ловителей стружки);

— блок хранения бурового раствора емкостью не менее 40 м 3 , дегазатор;

— комплект противовыбросового оборудования, позволяющий герметизировать устье скважины как на любом из элементов бурильной и обсадной колонны, так и при отсутствии в скважине этих элементов.

Силовой привод для подъемного агрегата и насосов может быть как электрический, так и дизельный или смешанный.

На этапе забуривания производится формирование бокового ствола скважины в пределах вырезанного участка обсадной колонны. Технология забуривания направленного бокового ствола включает следующие этапы.

Машины для подачи строительных смесей и растворов

Проблема подачи строительных растворов на расстояния (200 метров по горизонту и 80 метров по вертикали) достаточно часто возникает при проведении бетонных работ, как на открытых строительных площадках, так и в условиях крытых цехов.

На сегодняшний день наиболее часто используются, следующие агрегаты подачи строительных смесей и растворов:

  • Диафрагменно-плунжерные растворонасосы;
  • Винтовые (героторные) растворонасосы;
  • Пневмоподаватели (пневмонагнетатели).

Перечисленные типы растворонасосов, при небольших габаритных размерах, относительно низкой энергонагруженности, обеспечивают высокую скорость подачи смесей и растворов.

Диафрагменно-плунжерные растворонасосы

Растворонасосы СО-48М и СО-49М

В основном применяются на строительных объектах с большим объемом штукатурных работ. Растворонасосы этого типа идеально подходят для механизированного нанесения штукатурных растворов на вертикальные поверхности. Высота подачи растворов насосами диафрагменно-плунжерного типа до 40метров по вертикали. Однако максимальная фракция включений не должна превышать 5мм, а перекачиваемый раствор должен иметь консистенцию жидкой сметаны.

Именно эти ограничения значительно уменьшают область применения растворонасосов данного типа в современном строительстве.

Еще одним фактором, снижающим практическую универсальность диафрагменно-плунжерных растворонасосов, является значительное рабочее давление, создаваемое подающей мембраной. При нагнетании растворов создается давление до 25 Атм, что зачастую приводит к расслоению подаваемых растворов. Выдавливание воды из раствора приводит к образованию растворных пробок в бетонопроводе. Повышенное давления при перекачивании, полностью исключает применение диафрагменно-плунжерных растворонасосов для подачи пенобетонных и полистиролбетонных растворов низких и средних плотностей.

Иными словами, растворонасосы диафрагменно-плунжерного типа узкоспециализированные строительные машины, не предназначенные для подачи бетонных растворов на легких наполнителях и пенобетонов низких плотностей.

Винтовые (героторные) растворонасосы

Конструкция подающей части винтовых растворонасосов включает в себя винтовую пару и питающий шнек. Стальной винтовой шнек вращается в резиновой обойме (статоре), при вращении винтового шнека раствор перемещается в полостях резиновой обоймы. Данная конструкция обеспечивает максимально бережное перемещение штукатурных растворов, пенобетонных и полистиролбетонных растворов, в том числе низких плотностей. Винтовые растворонасосы при небольших габаритных размерах обеспечивают высокую производительность строительных работ, позволяют производить нагнетание смесей в пустоты, подавать смеси для самоневелирующихся наливных полов, подачи и нанесении штукатурных растворов. При высокой универсальности применения винтовые растворонасосы относительно недороги, безопасны в работе, имеют легко ремонтируемую конструкцию подающего узла. На западе винтовые растворонасосы практически полностью вытеснили диафрагменно-плунжерные агрегаты. И хотя винтовую пару необходимо сменить уже после подачи 300-500 м 3 раствора, в общем, винтовые растворонасосы более надежные и ремонтопригодные машины по сравнению с диафрагменно-плунжерными агрегатами.

Читайте так же:
Стена кирпич плюс пенобетон

Однако и для винтовых растворонасосов существуют некоторые ограничения к применению. Так, насосы этого типа не работают со смесями, крупность включений которых превышает 3мм. Подаваемые смеси должны иметь значительную подвижность, в противном случае возможно образование растворных пробок в бетонопроводе, а также затрудняется захват раствора подающим винтом. К тому же загущенная смесь вызывает ускоренный износ винтовой пары.

Винтовые (героторные) растворонасосы идеально подходят для перекачивания пенобетонных растворов различных плотностей. На сегодняшний день для подачи пенобетона в основном применяются растворонасосы именно этого типа.

Пневмоподаватели (пневмонагнетатели)

Пневмоподаватели растворов — наиболее универсальная машина из представленного перечня. Именно пневмоподаватели способны решать задачи нагнетания цементно-песчанных растворов с пониженным содержанием воды и крупностью заполнителя до 15мм, на высоту до 80метров. Возможность подачи малоподвижных (жестких) бетонов, в том числе и полистиролбетона, делает машины этого типа практически незаменимыми на современных строительных площадках. И если винтовые и диафрагменно-плунжерные растворонасосы в основном выполняют на стройках вспомогательные функции (штукатурка, заполнение пустот м т.д) пневмонагнетатели способны решить задачу подачи основной массы товарного бетона при использовании литьевых технологий в строительстве (каркасное домостроение, скользяща опалубка и т.д).

Сам пневмоподаватель представляет собой герметичный сосуд с загрузочным люком, органами управления подачи воздуха и разгрузочным патрубком. Пневмоподаватели часто оснащаются лопастными активаторами способными побуждать загруженный раствор, а также самостоятельно производить смешивание составляющих бетонного раствора. Наличие лопастного активатора и приводной части еще больше расширяет возможности пневмоподавателей, которые в этом случае правильней называть смеситель-пневмоподаватель.

Возможность подачи строительных растворов, посредством избыточного давления, приготовления смеси непосредственно на строительной площадке, собственная рама на колесном ходу (пневмошасси) делают смесители-пневмоподователи совершенно незаменимыми в практике современного строительства.

Плавная регулировка давления воздуха при выгрузке позволяет максимально бережно перемещать приготовленный раствор, что особенно важно при работе с полистиролбетонными и пенобетонными растворами низких плотностей.

Добавлено: 6.08.2017 17:42:13

Еще статьи в рубрике Обсуждаем строительную технику, бульдозеры, экскаваторы, краны, подъёмные механизмы:

  • Рынок электротранспорта

Одним из основных факторов, определяющих появление удобного для потребителя электротранспорта, является энергетическая установка, основой которой является источник тока. По этой причине .

«Ленивый», «медлительный» и еще бог знает какими эпитетами наделяли российского крестьянина «просвещенные умы»! «Умы», не знавшие жестких рукоятей сохи и отполированного .

Курсовая по нефтянке. курсач1. Министерство образования Республики Башкортостан гапоу уфимский топливноэнергетический колледж Специальность 21. 02. 02

В единых технических правилах и нормах ведения работ при строительстве скважин на нефтяных, газовых скважин и газоконденсатных месторождениях предусматриваются следующие требования. При выборе интервалов цементирования (выбор высоты подъема цементного камня в заколонном пространстве):

1) кондуктор всегда цементируется от забоя до устья скважины;

2) для промежуточных колон (технических) цементный камень должен быть поднят на высоту 100-150 метров выше башмака предыдущей обсадной колонны, при этом общая высота цементного камня должна быть не менее 500 метров;

3) эксплуатационная колонну желательно цементировать от забоя до устья.

1. Интервал под направление будет цементироваться от забоя до устья.

2. Интервал под кондуктор будет цементироваться от забоя до устья.

3. Цементный раствор под эксплуатационную колонну будет поднят на высоту 450 метров.

Для того чтобы рассчитать объем цементного раствора, скважину делят на зоны. Считают объем для каждой зоны, а затем складывают.

1. Расчет объема тампонирующего раствора под направление.

Высота скважины(Н) 30 метров, наружный диаметр обсадной колонны (направление) 402 мм и диаметр долота 444,5 мм. От башмака до забоя 5 метров, от упорного кольца до башмака 10 метров. Коэффициент кавернозности под направление 1,2. Толщина стенки обсадной колонны 10 мм. Данный интервал разбиваем на 3 участка:

1)сначала необходимо определить диаметр скважины по формуле:

где dд – диаметр долота;

Kk — коэффициент кавернозности =1,2

Площадь кольцевого пространства определяется по формуле:

где Dнап –наружный диаметр направления.

Объем цементного раствора рассчитывается по формуле:

2) рассчитаем объем цементного раствора от башмака до забоя, по формуле:

где dскв— диаметр скважины. И так по формуле:

Sскв= = 223344,71 мм 2 =0,223 м 2

3) рассчитаем объем цементного камня от упорного кольца до башмака, только здесь мы уже берем не наружный диаметр обсадной колонны, а внутренний. И так по формуле:

Sскв= = 111571,26 мм 2 = 0,111м 2

Чтобы найти общий объем цементного раствора для кондуктора необходимо суммировать объем цементного раствора всех расчетных участков:

2. Расчет объема цементного раствора для кондуктора.

Высота скважины (Н) 600 метров, наружный диаметр обсадной колонны (кондуктора) 324 мм, диаметр долота 349,2 мм и внутренний диаметр предыдущей обсадной колонны 377 мм. Расстояние от башмака до забоя 7м, от упорного кольца до башмака 12 м.

  1. сначала необходимо определить диаметр скважины по формуле:

Площадь кольцевого пространства определяется по формуле:

Высота цементного камня от башмака до направления 570 метров.

Читайте так же:
Состав цемента с минеральными добавками

Объем цементного раствора рассчитывается по формуле:

2) необходимо найти площадь кольцевого пространства между кондуктором и направлением по формуле :

Объем цементного раствора рассчитывается по формуле:

3) рассчитаем объем цементного раствора от башмака до забоя, по формуле:

где dскв— диаметр скважины. И так по формуле:

Sскв= = 137815,38 мм 2 = 0,137м 2

Далее по формуле:

4) рассчитаем объем цементного камня от упорного кольца до башмака, только здесь мы уже берем не наружный диаметр обсадной колонны, а внутренний. И так по формуле:

Sскв= = 69945,26мм 2 = 0,069м 2

Чтобы найти общий объем цементного раствора для кондуктора необходимо суммировать объем цементного раствора всех расчетных участков:

3. Расчет объема цементного раствора для эксплуатационной колоны.

Высота скважины (Н) 2400-450=1950 метров, наружный диаметр обсадной колонны (кондуктора) 244,5 мм, диаметр долота 269,9 мм и внутренний диаметр предыдущей обсадной колонны 298,5 мм. Расстояние от башмака до забоя 7м, от упорного кольца до башмака 12 м.

  1. сначала необходимо определить диаметр скважины по формуле:

Площадь кольцевого пространства определяется по формуле:

Sк.п. = ( — ) =35417,633 =0,0354

Высота цементного камня от башмака до 150 метров от башмака предыдущей о.к. 1950 метров.

Объем цементного раствора рассчитывается по формуле:

2) необходимо найти площадь кольцевого пространства между эксплуатационной колонной и кондуктором по формуле :

Объем цементного раствора рассчитывается по формуле:

3) рассчитаем объем цементного раствора от башмака до забоя, по формуле:

где dскв— диаметр скважины. И так по формуле:

Sскв= = 82345,12 мм 2 = 0,082м 2

Далее по формуле:

4) рассчитаем объем цементного камня от упорного кольца до башмака, только здесь мы уже берем не наружный диаметр обсадной колонны, а внутренний. И так по формуле:

Sскв= = 37683,77мм 2 = 0,037м 2

Чтобы найти общий объем цементного раствора для кондуктора необходимо суммировать объем цементного раствора всех расчетных участков:

Таблица №7 Количества цементного раствора по интервалам бурения.

Интервал, мОбъем, м 3
Направление5,15
Кондуктор34,227
Эксплуатационная колонна70,7

3.4. Выбор плотности буферной жидкости и расчет количества буферной жидкости.

Рекомендуется непосредственно перед началом затворения цементной смеси, произвести закачивание в колонну обсадных труб буферную жидкость. В качестве буферной жидкости широко применяются водные растворы солей, щелочей и пав. Буферная жидкость необходима для того, чтобы разделить между собой цементный раствор и буровой раствор, а так же уменьшения плотности бурового раствора, вязкости и СНС, что будет способствовать лучшему вытеснению бурового раствора цементным раствором. Количество буферной жидкости рассчитывают исходя из условий безопасного снижения забойного давления в скважине.

Объем буферной жидкости оказывает непосредственное влияние на качество цементного камня. По результатам исследований, объем буферной жидкости не должен быть более 2 м 3 .

Плотность буферной жидкости должна быть на 0,2 гр./см 3 меньше, чем плотность бурового раствора.

1. Интервал под кондуктор. Спущена обсадная колонна на глубину 600 метров. Плотность бурового раствора равна 1,14 гр./см 3 , следовательно, плотность буферной жидкости будет 0,94 гр./см 3 . В качестве буферной жидкости будет применяться водный раствор щелочей NH3 с массовой долей 32%.

Высоту буферной жидкости можно определить как математическим, так и графическим способом.

Графический способ определения высоты буферной жидкости.

Шаг №1. Строим график падения давления в скважине по мере заполнения затрубного пространства буферной жидкостью (приложение №2). Зависимость будет определена прямой линией. Для построения прямой необходимо две точки: min и max. В нашем случае max= Pзаб в скважине, когда в затрубном пространстве находится только буровой раствор. Давление будет определяться gH, где — плотность бурового раствора. В нашем случае 67 атм. Точка min- это давление, которое будет создаваться в скважине, когда она будет полностью заполнена буферной жидкостью. По формуле:

В нашем случае по формуле:

Pзаб =940 9,8 600= 5527200 Па=55,2 атм.

Прямая падения давления в скважине по мере заполнения ее буферной жидкостью.

Шаг №2. Определим безопасную высоту столба буферной жидкости. Для этого на горизонтальной шкале откладываем величине пластового давления (в нашем случае 64 атм.) Проекция точки пересечения на вертикальную шкалу обозначит нам высоту столба буферной жидкости, при которой пластовое давление, т.е. данная высота столба, будет максимально допустимой. Зная максимальную высоту столба, выбираем такую высоту, при которой давление в скважине будет выше пластового давления, помня, что при этом рекомендация объема буферной жидкости должна быть не менее 2м 3 .

Смотреть графический метод определения высоты буферной жидкости в (приложении №2). По графику мы видим, что высота буферной жидкости ровна 100 метров.

Математический способ определения высоты буферной жидкости.

Высоту буферной жидкости можно определить с помощью следующего уравнения (формулы):

где Hб.ж. –высота буферной жидкости;

б.ж.— плотность буферной жидкости;

б.р.— плотность бурового раствора.

Определим высоту буферной жидкости по формуле:

940 9,8 х+ 1140 (600-х)>6400000

С помощью математического способа мы определили высоту буферной жидкости, которая ровна 154,7 метр.

Для того чтобы определить объем буферной жидкости необходимо площадь кольцевого пространства умножить на высоту столба буферной жидкости:

Читайте так же:
Ремонт старого цементного пола

где Sк.п— площадь кольцевого пространства.

Для того чтобы определить площадь кольцевого пространства необходимо определить площадь скважины и площадь обсадной колонны, по формуле:

где dскв— диаметр скважины;

dок— диаметр обсадной колонны.

Определим площадь кольцевого пространства по формуле:

Sк.п= 0,785 (419 2 -349,2 2 )=42092=0,042м 2 .

Определяем объем буферной жидкости по формуле:

2. Интервал под эксплуатационную колону. Спущена обсадная колонна на глубину 600 метров. Плотность бурового раствора равна 1,19 гр./см 3 , следовательно, плотность буферной жидкости будет 0,99 гр./см 3 . В качестве буферной жидкости будет применяться водный раствор щелочей NH3 с массовой долей 32%.

Смотреть графический метод определения высоты буферной жидкости в (приложении №3). По графику мы видим, что высота буферной жидкости ровна 800 метров.

Математический способ определения высоты буферной жидкости.

Высоту буферной жидкости можно определить с помощью следующего уравнения (формулы):

где Hб.ж. –высота буферной жидкости;

б.ж.— плотность буферной жидкости;

б.р.— плотность бурового раствора.

Определим высоту буферной жидкости по формуле:

990 9,8 х+ 1190 (2400-х)>24600000

С помощью математического способа мы определили высоту буферной жидкости, которая ровна 1500 метр.

Для того чтобы определить объем буферной жидкости необходимо площадь кольцевого пространства умножить на высоту столба буферной жидкости:

где Sк.п— площадь кольцевого пространства.

Для того чтобы определить площадь кольцевого пространства необходимо определить площадь скважины и площадь обсадной колонны, по формуле:

Методы испытаний и требования к цементам

При оценке свойств цементов испытывают как само по себе вяжущее (в виде порошка), так и составы, в которые вяжущее входит в качестве одного из компонентов (тесто = цемент + вода или цементный раствор = цемент + вода + песок). Чтобы по ре­зультатам испытания раствора (или теста) оценить качество це­мента, влияние всех других факторов (количества и качества пес­ка, густоты теста или раствора, условий изготовления, хранения и испытания образцов, их возраста) нужно исключить. С этой целью установлены государственные стандарты на методы изго­товления, хранения и испытания образцов. В настоящее время дей­ствуют два российских стандарта: ГОСТ 310.1 — 5 (используемый для внутреннего рынка) и ГОСТ 30744—2001, соответствующий европейским стандартам.

Песок и вода по составу и качеству также должны удовлетво­рять требованиям стандартов. Согласно ГОСТ 6139 — 2003 стан­дартный песок для испытаний цемента должен быть кварцевым, содержать Si02 не менее 96 % и иметь допустимое количество гли­нистых, илистых и органических примесей. Он может быть моно — фракционным, состоящим из одной фракции 0,5 —0,9 мм, или полифракционным, состоящим из следующих фракций: 0,08. 0,16; 0,16. 0,50; 0,50. 1,00 и 1,00. 1,60 мм.

Монофракционный песок предназначен для определения мар­ки цемента по ГОСТ 310.4 — 81. Он должен иметь сертификат со­ответствия эталонному песку — песку Привольского месторожде­ния, удовлетворяющему требованиям ГОСТ 6139 — 2003.

Полифракционный песок предназначен для определения клас­са цемента по ГОСТ 30744 — 2001. Полифракционный песок дол­жен иметь сертификат соответствия эталонному песку, удовлет­воряющему требованиям европейского стандарта EN 196-1. Со­держание воды подбирают таким образом, чтобы и тесто, и ра­створная смесь имели стандартную консистенцию (нормальную густоту). Количество воды, необходимое для получения смеси нормальной густоты, называется водопотребностъю теста (цемен­та) или раствора.

Определение водопотребности цемента. Водопотребность цемента определяют с помощью прибора Вика (см. рис. 8.2). Иглу 6 прибо­ра Вика заменяют металлическим цилиндром — пестиком 1, пе­реставляя их местами (чтобы масса перемещающейся части оста­валась равной 300 г).

По ГОСТ 310.3 — 76 тесто перемешивают вручную в течение 5 мин и заполняют им в один прием коническое кольцо 5 прибора Вика, постукивая подставкой 4 кольца о стол 5 — 6 раз. Избыток теста срезают и поверхность заглаживают. Пестик немедленно приводят в соприкосновение с тестом и сразу же дают ему возможность погружаться в течение 30 с.

По ГОСТ 30744 — 2001 тесто перемешивают в специальном сме­сителе по режиму (90 + 5 + 90) с (перемешивание —остановка — перемешивание) и переносят в один прием в коническое кольцо 5 без уплотнения и вибрации. Время с начала затворения до начала погружения пестика в цементное тесто должно состав­лять 4 мин. Фиксируют глубину погружения также за 30 с.

Нормальной (в обоих стандартах) считается густота, при кото­рой пестик не доходит до дна на 5. 7 мм.

Определение сроков схватывания цемента. Пестик 1 прибора Вика (см. рис. 8.2) заменяют иглой 6, переставляя их местами. Го­товят тесто нормальной густоты и заполняют им кольцо прибора Вика. Иглу 6 прибора доводят до соприкосновения с поверхнос­тью теста и фиксируют стопорным винтом 7(верхним). Отпуская винт, дают игле возможность погружаться в тесто. Погружения иглы производят с интервалом 10 мин, каждый раз — в новое место. Перед погружением иглу протирают влажной тканью. Сро­ки схватывания считают от начала затворения.

Начало схватывания наступает, когда игла не доходит до дна: по ГОСТ 310.3-76 — на 1 . 2 мм, а по ГОСТ 30744-2001 — на 3. 5 мм. Конец схватывания наступает, когда игла погружается в
тесто: по ГОСТ 310.3 — 76 — не более чем на 1 . 2 мм, а по ГОСТ 30744 — 2001 — на 0,5 мм.

Читайте так же:
Шланги для перекачки цемента

При определении конца схватывания по ГОСТ 30744 — 2001 длинную иглу в приборе Вика заменяют на короткую с кольцеоб­разной насадкой, фиксирующей глубину погружения иглы 0,5 мм (рис. 8.2, б), и кольцо с цементным тестом переворачивают ши­роким основанием вверх.

Определение равномерности измерения объема цемента. При

твердении цементного теста иногда наблюдается искривление из­делий, их растрескивание или полное разрушение. Причиной это­го является наличие свободной (не связанной в соединения с дру­гими оксидами) извести.

При затворении цемента водой происходит гашение свобод­ной извести [СаО + Н20 = Са(ОН)2], которое сопровождается уве­личением объема твердой фазы. В отличие от быстрогасящейся воздушной извести, получаемой при температуре 900. 1 100°С, известь в портландцементе, обжигаемом при температуре 1 450 °С, представляет собой «пережог» и гасится медленно. При испытани­ях этот процесс ускоряют кипячением образцов в воде.

По ГОСТ 310.3 — 76 две навески теста нормальной густоты по 75 г каждая скатывают в шарики, кладут на стеклянные пластин­ки и, постукивая о стол, превращают в лепешки. Первые 24 ч эти лепешки хранят во влажной среде (в ванне с гидравлическим зат­вором) (рис. 8.3), затем кипятят в воде в течение 3 ч, после чего осматривают. Признаками неравномерности изменения объема являются:

1) коробление лепешек;

2) появление сетки мелких трещин;

3) наличие радиальных трещин;

4) полное разрушение лепешек (рис. 8.4).

По ГОСТ 30744 — 2001 два кольца Ле Шателье (рис. 8.5) уста­навливают на пластинки 3 и наполняют в один прием цементным тестом нормальной густоты без уплотнения или вибрации. Избы­ток теста срезают, накрывают кольца пластинками с пригрузом 4 и помещают в камеру влажного хранения (см. рис. 8.3) на 24 ч. После этого измеряют штангенциркулем расстояние d между кон­цами индикаторных игл 2 с точностью до 0,5 мм, освобождают от

Методы испытаний и требования к цементамРис. 8.3. Ванна с гидравличе-
ским затвором:

1 — образцы; 2 — решетка

Рис. 8.4. Образцы (а. в), не
выдержавшие испытания

Методы испытаний и требования к цементамМетоды испытаний и требования к цементампластинок и пригруза и кипя­тят в воде в течение 3 ч. Затем кольца извлекают, охлаждают и измеряют расстояние / между концами игл. После этого вычис­ляют разность z=f-d для каж­дого кольца.

Определение активности, марки и класса цемента. Прочност­ные свойства цемента при изгибе и сжатии определяют на об — разцах-балочках размерами 40x40x160 мм, приготовленных из стандартного цементного раствора состава 1 : 3 (цемент: стандарт­ный песок).

По ГОСТ 310.4—81 растворную смесь готовят на монофракци — онном песке в стандартной лопастной или бегунковой растворо­мешалке и определяют ее водопотребность по расплыву (диаметру нижнего основания) отформованного из смеси конуса после 30 па­дений с высоты 10 мм встряхивающего столика (рис. 8.6).

Методы испытаний и требования к цементам

При В/Ц = 0,40 нормальной считается густота, при которой рас — плыв конуса РК = 106. 115 мм. Если РК < 106 мм, то В/Ц увеличи­вают до получения значения РК = 106. 108 мм. Если РК >115 мм, то В/Ц уменьшают до получения значения РК = 113. 115 мм.

Методы испытаний и требования к цементам

Рис. 8.5. Кольцо Ле Шателье:

а — вид сверху; б — вид сбоку; в — после расширения образца; 1 — кольцо с
прорезью; 2 — индикаторная игла; 3 — стеклянная пластинка; 4 — пригруз

Методы испытаний и требования к цементам

Растворную смесь нормальной густоты укладывают в трехсек­ционную форму (рис. 8.7), закрепленную на стандартной вибро­площадке, и уплотняют вибрированием в течение 3 мин. По оконча­нии вибрирования форму снимают, избыток смеси срезают и по­верхность образцов заглаживают. Образцы хранят в течение 24 ч в

Рис. 8.8. Схема испытания образца-
балочки на изгиб

Методы испытаний и требования к цементамформах во влажном пространстве (см. рис. 8.3), затем освобождают от форм и хранят до испытания в воде при температуре (20 + 2) °С.

Испытание образцов проводят в возрасте 28 сут сначала на из­гиб (рис. 8.8), а полученные шесть половинок балочек — на сжа­тие с помощью стандартных пластин (рис. 8.9) с рабочей площа­дью 25 см2 (40×62,5 мм). Предел прочности на сжатие определяют как частное от деления разрушающей нагрузки на рабочую пло­щадь пластины. Полученное по шести образцам среднее значение предела прочности при сжатии называется активностью цемента и обозначается Rn.

По ГОСТ 30744 — 2001 растворную смесь готовят на полифрак — ционном песке с В/Ц = 0,50. Перемешивают в стандартном лопа­стном растворосмесителе сначала цемент с водой на малой ско­рости в течение 30 с, затем добавляют песок и перемешивают на большой скорости по режиму: 30 с перемешивание; 90 с останов­ка; 60 с перемешивание.

Смесь укладывают двумя слоями в трехсекционную форму (рис.

8.7, а), закрепленную с насадкой на платформе встряхивающего устройства. Сначала укладывают приблизительно по 300 г смеси в каждую секцию. Уложенную смесь разравнивают лопаткой 1 (рис.

б) для первого слоя и уплотняют 60 ударами (падениями с высоты 15 мм) встряхивающего стола. Затем отсеки заполняют оставшейся смесью, которую разравнивают лопаткой 2 для вто-

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector