Aprospect.ru

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

История возникновения цемента

История возникновения цемента

Цемент Казань

Строительное вещество — цемент появился совсем недавно. Датой происхождения этого материала считается 1822 год. Именно в этом году российский ученый Евгений Челиев изобрел необычный по своему свойству минеральный материал, который состоит из вяжущей смеси и специально добытой глины. Полученный им в лабораториях опытным путем результат он опубликовал в своих мемуарах и статьях, в которых подробно изложил методы приготовления цементной массы, а в последующем будущем и бетона. Далее была воспроизведена методика следующего их использования для кладки строительных камневидных материалов, блоков и прочих конструктивных элементов необходимых при возведении зданий и комплексов. Однако следует отметить, что официально родиной цемента неправильно называть Российскою Федерацию, так как в 1824 году ученый — технолог Джордж Эспинд заполучил эксклюзивный патент, который дал ему право на производство цемента. Он подарил всему населению планеты Земля свой особый и оригинальный способ изготовления этого материала. После долгих технических расчетов и раздумий Джордж Эспинд начал обрабатывать добытую глину и известковую пыль путем обжига этих материалов посредством огня подвергая эти минералы воздействию высокой температуры. Полученную им консистенцию он замочил в емкости и подверг смешиванию с водой. Спустя определенный промежуток времени концентрат был готов к использованию.

После полного высыхания полученный твердый и прочный материал в промышленности начали именовать как портландцемент. Произношение названия известной всем смеси ведет свое происхождение от города Портланд где и по сей день ведутся исследования и раскопки по добыче камня, который по своим характеристикам, прочности, твердости и особым цветом очень похож на цемент. С тех самых пор цемент в Казани получил свою славу и зарекомендовал себя как основной вяжущий элемент в промышленном и гражданском строительстве. Само же вещество не является независимым строительным материалом, так как оно состоит из нескольких групп веществ неорганического происхождения, способные под воздействием смешивания с чистой и неилистой водой получать вязкую и одновременно жидкую массу, которая в дальнейшем, при схватывании становится твердым и прочным материалом, применяемым в отделочных и монтажных работах. Необходимо заметить и подчеркнуть то, что цемент – это не вода, он не может принимать распространенные в природе агрегатные состояния при воздействии на него температуры окружающего воздуха.

Важность и незаменимость цемента заключается в том, что без него практически нельзя изготовить никакие виды строительных конструкций и железобетонные изделия. Главной характерной цемента является его прочность и твердость. Также необходимо отметить, что строительный цемент М400 это, пожалуй, единственный материал который фактически не подвержен влиянию временного фактора. Полученное бетонное изделие на протяжении срока в 200 лет набирает свою абсолютную плотность и крепость, а после проистечения этого срока он в течении еще 200 лет разрушается. Таким образом сооружения построенные посредством использования портландцемента способным прослужить как минимум 400 лет. Крупнейшим технологическим производителем этого вяжущего материала является Китай, далее по рейтингу идет Индия, а завершают тройку гигантов мирового уровня Соединенные Штаты Америки. Российская Федерация по количеству произведенного в год цемента на душу населения значительно отстает от этих стран. Но при всем при этом, необходимо отметить, что наша страна усиленными темпами набирает производственные мощности.

Чем отличаются марки цемента: выбор и характеристики

выбираем цемент

Сложно себе представить проведение строительных работ без использования цемента. Еще с глубокой древности этот строительный материал использовали для возведения надежных, долговечных зданий, и вряд ли ему найдется достойная замена в ближайшем будущем. Однако существует разные марки цемента и, и нужно понимать, какой цемент выбрать. Важно ориентироваться, какую марку цемента (ГОСТ) можно использовать при тех или иных строительных (отделочных) работах. В рамках этой статьи мы рассмотрим, какие марки цемента бывают, и для каких работ каждая из этих марок может использоваться.

Начнем с определения марки цемента – что это означает? Цемент разных марок отличается техническими характеристиками, которые определяются количеством разных фракций и специальных добавок. Состав обеспечивает достижение заданных качеств материала после застывания раствора, что делает ту или иную марку цемента оптимальным выбором для выполнения определенного круга задач, связанных с возведением строительных конструкций разного типа или с проведением отделочных работ.

Марки цемента: характеристики и области применения

В строительной сфере используются десять основных марок (от М-100 до М-1000), которые охватывают весь спектр конструкций, от заливки фундамента частного дома до возведения мостовых опор или бетонирования плотины гидроэлектростанции.

Читайте так же:
Цементный раствор с пва для стяжки пола пропорции

Чем отличаются марки цемента? Марки различаются не только характеристиками, но и стоимостью, поэтому правильный выбор обеспечивает экономию, особенно, если речь идет о масштабном строительстве. Сейчас мы рассмотрим области применения всех десяти марок и поговорим о том, как выбрать цемент.

Марка М-100: самый легкий цемент, применяется в бетонной подготовке, где конструкция не подвергается значительным нагрузкам (установка бордюров, подстилающий слой тротуара, подготовка основания фундамента). Имеет относительно низкую стоимость.

Марка М-200: идет в штукатурные смеси, используется эта марка цемента для стяжки и бетонирования полов, для заливки легких фундаментов и мощения тротуаров. Кроме того, используется для кладки штучных материалов (например, кирпич, газоблок). Этот цемент достаточно быстро становится прочным, причем, даже при относительно высокой влажности.

Марка М-300: имеет несколько более высокую степень прочности, чем предыдущие марки. Используется в монтажных операциях, кроме того, применяется для заливки монолита для строительства зданий общего назначения, жилья.

Марка М-400: это наиболее универсальная марка, если предстоит выбор: какой марки цемент взять на обустройство фундамента, для стяжки или для кладки, то можно смело брать эту марку в обоих случаях. Но марка дополнительно подразделяется на следующие подвиды, которые отличаются количеством в составе специальной присадки:

М-400 Д0 – максимальная скорость затвердевания, высокая устойчивость к воздействию влаги (и напору воды), поэтому широко применяется при возведении конструкций, которые соприкасаются с водой.

М-400 Д5 – время затвердевания цемента составляет 10-12 часов, используется в растворах для работы с плитами, перекрытия и балками, стеновым панелями, дорожными, а также тротуарными плитами.

М-400 Д20 – этот подвид наиболее широко используется строительными компаниями, так как подходит для подавляющего большинства нужд жилищного, коммерческого, промышленного и сельхоз строительства. Применяется марка цемента и для фундамента, также демонстрирует непродолжительное время схватывания.

цемент м400

Марка М-500: задействуется в производстве конструкций с высокими требованиями к прочности, влаго- и морозоустойчивости — железобетонные конструкции: блоки фундамента (и для заливки), сборный железобетон. Также применяется марка цемента для кирпичной кладки, для ремонтных, штукатурных работ (в силу непродолжительного времени затвердевания). Чаще используется в промышленном, чем в жилищном строительстве, конструкции на основе цемента этой марки являются более прочными, однако и стоимость его выше. Эта марка, как и М-400, также разделяется на подвиды:

М-500 Д0 – цемент не содержит добавок и широко применяется в пром. строительстве в чистом виде, а также для добавления в бетонный раствор с целью его укрепления.

М-500 Д20 – маркировка говорит о том, что в составе присутствуют добавки, доля которых составляет 20%. Эти добавки повышают такие характеристики, как устойчивость к температурам и влаге, а также обеспечивают защиту металлических элементов от коррозии. Чаще всего применяется как добавка в штукатурные или же кладочные растворы на основе М-400, так как цемент этой марки тех. характеристики бетона значительно улучшает.

Марка М-600: применяется при изготовлении бетона высокой прочности (по классификации В40), а также для проведения аварийных работ, реконструкции. Для ЖБИ изделий, возведения монолитных конструкций общего назначения цемент этой марки практически не используется. Бетон из такого цемента намного быстрее твердеет, чем предыдущие, и отличается высокой прочностью (что просто не нужно в обычных условиях).

Марка М-700: возведение особо ответственных объектов при повышенных требованиях к прочности, а также влагоустойчивости: фундаменты и опоры мостов, бетонные конструкции специального назначения. Выбор цемента этой марки является оптимальным в случаях, когда требуются серьезные гарантии прочности строительной конструкции.

Марка М-800 (а также марки 900-1000): виды сверхпрочного цемента, применяются для обустройства монолитных конструкций. Эти марки отличаются сверхбыстрым затвердеванием, что обуславливает возможность их применения при ремонте, обустройстве тоннелей или поверхностей метро, арок, а также во время ремонта мостов. Какую марку цемента использовать в каждом конкретном случае — решают проектировщики. Также эти марки применяются для обустройства гидротехнических сооружений, и, что примечательно, в военном строительстве (различного типа бункера, ДзОТы, ДОТы).

таблица цемент

Компания «Первый стройцентр Сатурн-Р» является одним из лидеров на рынке малоэтажного строительства и предлагает качественный цемент наиболее востребованных на рынке марок, а также инструменты и приспособления для работы с цементными растворами и изготовления бетонной смеси.

Марки цемента

Марки цемента

Строительные материалы

Цемент – связующее вещество для наполнителей растворов, предназначенных для строительных работ. Это серый порошок тончайшего помола, способный менять свои физические свойства под воздействием воды и других жидкостей. В результате образуется однородная мягкая масса, легко принимающая любую форму. После застывания масса превращается в очень прочный и твердый камень. Свойства готовых строительных растворов напрямую зависят от марки используемого цемента. Поэтому важно знать, что означает та или иная марка цемента, и как она способна влиять на свойства раствора.

Характеристики цемента

Цемент маркируют с целью отображения его характеристик, которые нужны для приготовления строительных растворов необходимого качества. Цемент делают из клинкера, который составляет большую часть его массы. Клинкер изготавливают, обрабатывая высокой температурой известняк и глину. После обжига их измельчают в мельчайший порошок. Чем тоньше помол, тем быстрее застывает цементный раствор. Чтобы улучшить свойства цемента, в него добавляют разного рода минеральные добавки. Это могут быть пириты, бокситы или трепелы.

Читайте так же:
Сколько надо цемента для заливки столбов забора

Главные характеристики цемента следующие:

Высокая прочность – способность образца выдерживать мощные механические нагрузки. Образец включает в себя 25% цемента и 75% кварцевого песка. Раствор заливают в форму 10х10х10 см, после чего ему застыть. После этого образец разрушают, чтобы определить максимальное давление, которое тот может выдержать. Марку цемента определяют по прочности образца. Главные характеристики любой марки цемента следующие:

  • Время полного застывания – очень важный параметр, который влияет на скорость и качество работ, особенно при отрицательных температурах. Чтобы ускорить процесс схватывания, в раствор могут добавлять гипс и другие специальные присадки.
  • Устойчивость к отрицательным температурам. Для повышения этого показателя в раствор могут добавлять древесный пек а также абиетат натрия.

С помощью специальных добавок можно получать растворы с нужными характеристиками:

  • Быстро застывающий раствор.
  • Раствор, стойкий к сульфатам – используется при строительстве плотин, гидроэлектростанций, и прочих гидротехнических сооружений.
  • Водонепроницаемый раствор.
  • Состав с пластификаторами, морозостойкий.
  • Раствор для облицовки и штукатурки.

Что означает определенная марка цемента

Портландцемент м200

Портландцемент м200

С помощью марки можно точно отразить состав и свойства цемента. Сегодня для определения маркировки разработан ГОСТ 31108-2003. При этом указывается полное название материала, например – портландцемент, сульфатостойкий цемент, и т.д. После этого указывают свойства вяжущего компонента:

  • ЦЕМ I – простой портландцемент.
  • ЦЕМ II – портландцемент содержит до 35% присадок.
  • ЦЕМ III – портландцемент содержит до 95% шлака.
  • ЦЕМ IV – пуццолановый цемент до 55%.
  • ЦЕМ V – специальная композитная смесь.

В названии также указывают основную добавку:

  • Композит (К).
  • Шлак (Ш).
  • Пуццолан (П).
  • Известняк (И).
  • Зола уноса (З).
  • Микрокремнезем (МК).

С помощью этих присадок можно получить водостойкий, быстросхватывающийся раствор, или состав с любыми другими необходимыми свойствами.

Все результаты проведенных измерений прочности записываются в специальных таблицах. В них отображается не только марка цемента, но и его класс прочности.

Таблица марок цемента по классу прочности

Таблица марок цемента по классу прочности

Для того чтобы получить специальные марки цемента, используются сырьевые добавки и современные технологии. К таким добавкам относятся:

Глиноземые цементы. Их получают, обжигая при температуре 1600 °С алюминатный шлак, бокситы или известняк. Поле обжига эти составы подвергают мелкому помолу, после чего они активно реагируют на контакт с водой, и кристаллизируются на 90% менее чем за сутки. По истечению еще двух суток раствор набирает прочности марки бетона М400-М600. В процессе кристаллизации выделяется много тепла, поэтому такой раствор можно использовать при отрицательной температуре.

С помощью добавки гипса и гидроалюмината кальция в цемент получают безусадочные и напрягающие материалы. Такой раствор может твердеть в воде, не изменяет свой объем, или наоборот – расширяется при остывании.

Шлакощелочный цемент с доменным гранулированным шлаком тонкого помола. Такая добавка делает раствор морозостойким и хорошо противостоящим агрессивным средам. Используется для строительства гидротехнических сооружений.

Как определяется марка цемента

Виды цемента

Марку цемента можно определить только в лаборатории с использованием специального оборудования на основании прочностных показателей образца. Сам образец формируется из цемента и кварцевого песка определенных пропорциях. Смесь очень хорошо перемешивается, после чего заливается в несколько форм размером 10х10х10 см.

Образцам дают полностью застыть на протяжении 28 суток. За это время бетон набирает 98% твердости. После этого берется образец, его укладывают под пресс, и разрушают. При этом измеряется максимальное давление, которое он может выдержать. Исследование проводится на 6 образцах, после чего вычисляется среднее значение. По результатам исследования определяют марку и класс цемента.

Сфера применения разных марок цемента

Как и где будет использоваться цемент, зависит от его марки и класса прочности получаемого из нее раствора. Основные марки цемента и область их использования:

  • М300 – Самая дешевая, используется в частном одноэтажном строительстве.
  • М400 – может быть использован для изготовления ж/б конструкций, приготовления бетонных и штукатурных растворов, кирпичной кладки, и т.д.
  • М500 – подходит для изготовления мостовых опор, также применяется при строительстве разного рода коммуникаций и ремонтных работ.
  • М600 – Используется для изготовления высококачественных конструкций, к которым предъявляются повышенные требования в плане морозостойкости и прочности.
  • М700 используется для приготовления бетонов с высочайшим классом прочности – В35, которые используются для заливки конструкций, подвергающихся высокому механическому напряжению.
Читайте так же:
Цементный клей для пенополистирола для наружных работ

Свойства любой марки цемента можно менять за счет специальных добавок. Использование разных марок цемента зависит от его характеристик и свойств:

  • Обычный портландцемент – используется для заливки бетонных конструкций.
  • Шлакопортландцемент – изготовление разного рода монолитов, в том числе под водой и под землей.
  • Пуццолановые цементы — используются для заливки сборных конструкций, а также подземных и подводных монолитных конструкций.
  • Глиноземные цементы – из них делают водонепроницаемые, расширяющиеся и безусадочные бетоны.
  • Цветные и белый цементы — используются в декоративных целях, для внутренних и внешних отделочных работ.

Если для того или иного вида работ марка цемента подобрана правильно, это позволит получить конструкцию с необходимыми техническими характеристиками. Правильное сочетание компонентов раствора, из которого сделан тот или иной продукт, позволяет приготовить бетонную смесь нужного класса по скорости кристаллизации и прочностным характеристикам.

Цемент тампонажный

Тампонажный цемент — это разновидность портландце­мента с повышенными требованиями к минералогическому составу клинкера.

Используется при разведочном и эксплуатационном бурении неф­тяных и газовых скважин, и при капитальном ремонте скважин (КРС) для цементи­рования нефтяных скважин, целью которого является изолиро­вание продуктивных нефтеносных слоев от водоносных, а также отделение нефтеносных слоев друг от друга при многопластовых залежах нефти.

Цементирование (там­понирование) — важная операция техпроцесса бурения; качество цементирования часто определяет эффективность эксплуатации скважины, а при разведочном бурении — возможность правильной оцен­ки запасов продуктивных нефтеносных слоев в исследуемом месторождении.

Замес и заливку раствора производя механическим способом, подача в скважину осуществляется насосной установкой.

Операция цементирования скважины:

— опускание в скважину ко­лонны обсадных стальных труб разного диаметра;

— заполнение образовавшегося кольцевого пространство между стенками скважины и наружным диаметром труб быстротвердеющим цементным раствором.

Методы цементирования скважин:

— цементирование через заливочные трубы при ремонтных работах,

— мно­гоступенчатая заливка и тд.

Многообразие методов связано с особенностями место­рождений, характером расположения про­дуктивных и водоносных слоев, структуры коллекторов и др.

Прямое цементирование — наиболее распространенный метод:

— колонну стальных труб опускают на рассчи­танную глубину и подвешивают;

— через колонну подается глинистый раствор для промывки сква­жин перед цементированием;

— спуск колонны после промывки на нижнюю пробку с цент­ральным отверстием, закрытие стеклянной пластиной. Пробка плотно прилегает к стенкам труб;

— на опу­щенную пробку в колонну быстро накачивается с по­мощью цементировочных агрегатов цементный раствор в заранее рассчитанном объеме, после чего туда опуска­ют верхнюю глухую пробку;

— на верхнюю проб­ку накачивается под большим давлением глинистый раствор, в результате чего цементный раствор, заклю­ченный между нижней и верхней пробкой, движется вниз;

— когда нижняя пробка достигает заранее установ­ленного на обсадных трубах упорного кольца, повышается давление, и стекло нижней пробки раз­давливается;

— цементный раствор через образовавшее­ся отверстие проходит в забой и в затрубное кольцевое пространство, выдавливая находивший­ся в скважине после бурения глинистый раствор;

— когда верхняя пробка садится на нижнюю, что заметно по резкому повышению давления па манометре (устье скважины), движение глинистого раствора приостанав­ливается.

— после проверки высоты подъема цементного раст­вора в затрубном пространстве скважину оставляют в покое примерно на 18 час ( реже 48 час) до полного затверде­вания цемента. Зазор между стенкой скважины и на­ружным диаметром обсадных труб, заполненный це­ментным раствором, составляет примерно 15-50 мм;

— по истечении установленного срока твердения це­ментного раствора обсадную колонну испытывают на герметичность путем «опрессовки», при этом допускает­ся снижение давления на 0,5 МПа за 30 мин;

— после окончания этих операций и приобретения цементом не­обходимой прочности вскрывают продуктивный нефте­носный слой путем дальнейшего пробуривания цемент­ного камня на забое, либо пробивают отверстия, по ко­торым в скважину поступает нефть. Это осуществляет­ся с помощью пороховых либо торпедных перфораторов через стенки труб и прилегающий к ним цементный ка­мень. В результате перфорации в цементном камне об­разуются отверстия, по которым в колонну поступает нефть после понижения уровня жидкости в скважине при давлении ниже пластового давления нефти.

Читайте так же:
Цемент это товар или материал

Особенности процесса цементирования:

— глинистый раствор отрицательно влияет на твердение цемента при их смешивании, ког­да цементный раствор проходит в затрубное простран­ство.

— перфорация цементного камня в скважине также влияет на его прочность, снижая ее в зависимости от многих факторов, в тч от вида перфорации пулевой или торпедной.

— скорость подъема цементного раствора в затрубном пространстве при це­ментировании должна составлять не менее 1,5 м/сек, что способствует лучшей очистке сте­нок скважины от глинистой корки и образованию более стойкого цементного кольца.

— нужно точно контролировать объемы цементного раствора и продавочной жидкости, закачиваемых в колонну, и изменение давления раствора. Экзотермия цемента способствует повышению этого давле­ния.

Условия службы тампонажного цемента в скважинах:

— осмотр и точное обследование состояния скважины невозможны, что затрудняет изуче­ние цемента в условиях службы;

— по мере углубления нефтяной скважины в ней повышаются температура и давление, что влияет на процесс цементи­рования и качество получаемого цементного камня. Повышение температуры с глубиной бурения неодинаково в разных нефтяных месторожде­ниях. При измерении тем­пературы в ряде скважин, значение геотер­мического градиента составило 16,5-18,3 м/град. Диапазон колебаний объясняется различной силой притока верхних и нижних вод, причем температура нефтяных пластов всегда ниже темпе­ратуры водоносных. В США на некоторых скважинах при глубине примерно 7 тыс м температура на забое до­ходила до 473 К при давлении 12,5 МПа.

— в скважине создается высокое давление в результа­те напора воды, газов, нефти, которое при повышенной температуре влияет на сроки схватывания цементного раствора и формирование цементного камня. Условия для твердения цемента в скважине сложные. Коллекторы имеют различную пори­стость, трещинноватость и кавернозность. Избы­точное давление, испытываемое пластом в результате гидростатического давления, создаваемого столбом промывочной жидкости, увеличивает естественные тре­щины в породе и может привести к уходу глинистого, а затем и цементного раствора при цементировании им скважины. При гидравли­ческом разрыве пласта (ГРП), переток пластовых вод с верхних па нижние водоносные горизонты — обычное явление. Бывают случаи обезвоживания цементного раствора из-за отсоса воды пористыми пластами породы.

Пластовые воды на многих месторождениях имеют высокую концентрацию солей.

Хлоркальциевые, хлормагниевые, сульфатно-натриевые, сульфатно-сульфидные воды оказывают коррозионное воздействие на цементный камень, осо­бенно при повышенных температурах и давлении, когда возможна существенная водопроницаемость це­ментного кольца.

Еще более влияет на условия службы в газовых скважинах происходящая после окончания цементиро­вания диффузия газа из пласта в скважину, часто вызывающая выбросы и фонтаны.

1 е опыты крепления обсадных труб для изоля­ции нефтяного пласта от водоносного путем цементиро­вания портландцементным раствором были выполнены в 1907-1908 гг и дали положительные результаты в сравнительно неглубоких скважинах.

Портландцемент того времени характеризовался сравнительно медленным схватыванием, низкой прочностью и грубым помолом, поэтому приходилось долго «выжидать», пока цемент­ный камень приобретет необходимую прочность.

Для ускорения процесса тверде­ния цемента использовался более тонкий помол цемента.

Важнейшие требованияе к качеству тампонажного цемента:

-цементный раствор (шлам) должен обладать достаточной текучестью, обеспечивающей возможность быстрого его закачивания в колонну труб, а затем продавливания в затрубное пространство:

— раствор должен оставаться подвижным определенное время, пока идет цементирование. Это достигается при ВЩ — 0,4-0,5. В зависимости от температуры скважины дифференци­руются сроки схватывания цемента.

— тампонажный цемент должен характеризоваться необходимой прочностью в первые 2 суток тверде­ния. Прочность затвердевшего цементного раствора в краткие сроки твердения должна обеспечить закрепле­ние колонны в стволе скважины, необходимую ее устой­чивость при разбуривании и перфорации, эффективную изоляцию от проницаемых пород. Прочность должна составлять не ме­нее 2,3 МПа и приближаться к 3,5 МПа при коэффи­циенте запаса прочности в 2-5.

— вязкость цементного раствора, характеризующая его текучесть. Цемент дол­жен обеспечить получение раствора хорошей текучести и оставаться подвижным в течение времени, необходи­мого для его закачки и вытеснения в затрубное прост­ранство при температуре и давлении, соответствующих дайной глубине. После закачки в скважину цементный раствор должен в кратчайший срок приобретать соот­ветствующую прочность и сохранять ее .

— цементный камень должен быть стоек по отношению к агрессивным пластовым водам на глубоких горизон­тах и водонепроницаемым, чтобы защитить продуктив­ные нефтяные пласты от пластовых вод и обсадную ко­лонну от проникновения корродирующих жидкостей, со­держащих большое количество различных солей, а за­частую и сероводород. В начальный период твердения цементный камень должен быть достаточно пластич­ным, чтобы при перфорации скважин в нем не образо­вались трещины, и вместе с тем достаточно долговеч­ным в условиях, когда ему приходится противостоять воздействию не только агрессивных пластовых вод, но и высокой температуры и давления. Необходимо учиты­вать и водоотдачу, которая вполне возможна при нали­чии проницаемых пластов, отсасывающих часть воды из цементного раствора. Это заметно снижает водоцементиое отношение, что влияет на вязкость и сроки схватывания цемента. Кроме того, серьезное значение имеет газопроницаемость цементного камня, особенно в газовых скважинах.

Читайте так же:
Через сколько можно ходить по цементной стяжке 4 сантиметра

Цемент 1 й разновидности не может удовлетво­рять всем требованиям, связанным с различными усло­виями его работы в скважинах, поэтому цементная промышленность выпускает 2 основных ис­ходных вида тампонажного цемента:

— цемент, пред­назначенный для цементирования «холодных» скважин до 40 о С(295К);

— цемент, пред­назначенный для цементирования «горячих» скважин свыше 40 о С(348 К).

Требования к цементам для «холодных» и «горячих» скважин высоки. Стандарт регламентирует же­сткие пределы для сроков схватывания: начало не ра­нее 2 ч для применения цементов в «холодных» скважи­нах и не ранее 1 ч 45 мин для «горячих» скважин.

Ко­нец схватывания после затворения должен наступать в цементе для «холодных» скважин не позднее 10 час и в цементе для «горячих» скважин — не позднее 5 час.

Это время необходимо для того, чтобы успеть закачать це­ментный раствор в скважину и продавить его на нуж­ную высоту в затрубное пространство.

Предел прочно­сти при изгибе призм 4X4X16 см из цементного теста с В/Ц=0,5 должен составлять через 2 суток — при холодных скважинах-2,7 МПа, при горячих через 1 сутки — 3,5 МПа. Цементное тесто должно обладать такой растекаемостью, при которой расплыв образца в виде конуса из этого теста был бы не менее 180 мм.

К тампонажным цементам предъявляются такие же требования в отношении допустимого содержания SO3 и MgO, а также по тонкости помола и равномерности изменения объема, что и к портландцементу.

К клинке­ру цемента для «холодных» скважин при измельчении можно добавлять: гранулированный доменный шлак (не более 20%), активные минеральные добавки (не более 12% массы цемента) или инертные добавки (не более 10%)-кварцевый песок или кристаллический известняк, в тч должен содержать повышенное количество трехкальциевого алюмината 10 — 13%, алита — до 50% для обеспечения нужной скорости схватывания раствора и повышенного уровня прочности его на ранних сроках твердения, а также повышенное содержание трехкальциевого силиката 57 — 60% в сочетании с пониженным содержанием СзА 4 — 7%, дози­ровка гипса повышенная 3-3,5% so3, что обеспечивает требуемую скорость схватывания, высокую активность цемента на ранних сроках твердения.

Тампонажный цемент для «холодных» скважин изготавливают главным образом путем тонкого помола (до удельной поверхности 3000-3500 cм 2 / 1 г клинкера).

Качественный тампонажный цемент должен быть так тонко помелен, чтобы во время просеивания его через сито № 008 не меньше 25% веса пробы проходило.

В целях замедления схватывания тампонажный це­мент для «горячих» скважин должен быть преимущест­венно низкоалюминатным. Он предназначается для службы при температуре примерно 348 К — Выпускают­ся тампонажные цементы, которые содержат 3-4% С3А н пригодны как для «холодных», так для «горячих» скважин. Однако эти стандартизованные цементы не всегда позволяют обеспечить качественное цементиро­вание нефтяных и газовых Скважин, пробуриваемых зачастую в разнообразных сложных условиях. Так, на­пример, часто в глубоких и сверхглубоких скважинах температура на забое бывает выше 348 К, доходит и до 473 К при давлении до 70 МПа.

В скважинах многих нефтяных районов пластовые воды оказывают на цемент сильное корродирующее действие, цементный раствор поглощается трещинова­тыми или дренированными пластами. Для цементирова­ния скважины в таких условиях необходимы цементные растворы с плотностью, превышающей плотность про­мывочного глинистого раствора.

В других случаях тре­буются, наоборот, цементные растворы с пониженной плотностью для того, чтобы поднять цементный раствор па большую высоту. Специфические условия создаются в газовых скважинах, в которых наблюдается прорыв газа через цементное кольцо и резьбовое соединение об­садной трубы п др.

Для службы в таких специфических условиях разработаны специальные виды тампонажных цементов, эффективность которых подтверждена на практике (ГОСТ 1581-96), но производство ограничено.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector