Aprospect.ru

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

Геокем — Тампонажные смеси ЛП,Гидроизоляция,тампонирование скважин

Геокем — Тампонажные смеси ЛП ,Гидроизоляция,тампонирование скважин

extra-img

Наиболее распространенным видом осложнений в практике бурения геологоразведочных скважин является поглощение промывочной жидкости. Потеря циркуляции чревата вероятностью прихвата бурового снаряда по причине нарушения гидростатического баланса и скопления шлама в скважине. От возможности оперативно ликвидировать указанный вид осложнения зависит как скорость бурения скважины, так и качество проводимых работ.

— частичные поглощения (с выходом циркуляции промывочной жидкости)

— полные поглощения (без выхода промывки и при наличии статического уровня воды в скважине)

В зависимости от назначения скважины и от применяемого бурового инструмента технология ликвидации поглощения промывочной жидкости с помощью Тампонажной смеси ЛП-С осуществляется следующим образом.

Ликвидация поглощения промывочной жидкости

при бурении скважин комплексом со съемным керноприемником (ССК).

  1. При возникновении поглощения промывочной жидкости остановить бурение, извлечь керноприемник. В случае необходимости (добурить рейс) допускается углубка скважины, но не более чем на 3 м от возникновения зоны поглощения.
  2. После извлечения керноприемника приподнять снаряд от забоя на 0,5-0,8 м.
  3. Тампонажную смесь ЛП-1С развести водой в соотношении 1/7 – 1/12. Соотношение смесь/вода тем меньше, чем интенсивнее поглощение.
  4. В зависимости от вязкости и прокачиваемости полученного раствора возможны два способа доставки смеси в зону:

— заливом в бурильные трубы расчетного количества с последующей продавкой менее вязким раствором или водой с разделительным пыжом;

— закачкой смеси через насос с последующей продавкой промывочным раствором..

  1. Для активации Тампонажной смеси и равномерного распределения ее в поглощающем интервале, произвести вращение снаряда с минимальной частотой в течение 2-3 мин.
  2. Желательно произвести «выстойку» изолированного интервала в течение 1-3 часов для лучшей структуризации смеси.
  3. Продолжить бурение, предварительно счистив возможные остатки смеси на внутренней поверхности бурильных труб. Чистка производится продавкой бумажного или иного легко разбуриваемого пыжа.

Ликвидация поглощения промывочной жидкости

при бурении скважин одинарными колонковыми снарядами.

  1. При возникновении поглощения промывочной жидкости остановить бурение, извлечь керн из колонковой трубы. В случае необходимости добурки рейса допускается углубка скважины, но не более чем на 3 м от возникновения зоны поглощения.
  2. Определить вид поглощения и в зависимости от интенсивности выбрать соотношение смесь/вода от 1/7 до 1/12.
  3. Тампонажную смесь ЛП-1С развести водой в соотношении 1/7 – 1/12. Соотношение смесь/вода тем меньше, чем интенсивнее поглощение.
  1. В зависимости от вязкости и прокачиваемости полученного раствора возможны два способа доставки смеси в зону:

— заливом в контейнер из колонковой трубы с разделительными верхним и нижним пыжами;

— закачкой смеси через насос с последующей продавкой промывочным раствором.

  1. Перед доставкой смеси приподнять снаряд от забоя на 0,5-0,8 м.
  2. Для активации Тампонажной смеси и равномерного распределения ее в поглощающем интервале, произвести вращение снаряда с минимальной частотой в течение 2-3 мин.
  3. Желательно произвести «выстойку» изолированного интервала в течение 1-3 часов для лучшей структуризации смеси.
  4. Продолжить бурение.

Крепление неустойчивых интервалов скважин

склонных к обрушению и вывалообразованию.

Бурение всухую для инженерно-геологических изысканий.

Немаловажную роль при бурении скважин инженерно-геологического назначения играет представительность кернового материала. Образцы керна должны иметь ненарушенную структуру, естественную влажность, отсутствие посторонних примесей в керновом материале. Указанные требования исключают использование буровых промывочных растворов – бурение ведется «всухую». Однако, наличие слабонапорных и напорных грунтовых вод осложняет задачу по выполнению вышеуказанных требований.

Для решения проблемы устойчивости стенок инженерно-геологических скважин нами разработан способ крепления стенок заключающийся в следующем:

  1. развести тампонажную смесь ЛП-1С в соотношении 1/8 (смесь/вода);
  2. забуриться «всухую» до возникновения проблем с устойчивостью;
  3. доливать смесь наливом через устье, формируя стенки скважины.

Крепление несвязных пород в зоне вывалов.

Как только вы убедились, что после бурения по осложненному интервалу стенки скважины обрушаются, а применяемый промывочный раствор не способствует закреплению стенок и формированию ствола скважины, следует воспользоваться Тампонажной смесью ЛП-С.

Технология изоляции и крепления стенок скважины при бурении по несвязным горным породам и насыпным грунтам, заключается в следующем.

  1. Извлечь буровой снаряд;
  2. Развести Тампонажную смесь ЛП-С водой в соотношении 1/7-1/12 (зависит от проницаемости горных пород и диаметра скважины).
  3. Через устье скважины залить Тампонажную смесь ЛП-С в расчетном объеме (не менее 60 литров).
  4. Собрать тампонирующий снаряд, состоящий из колонковой трубы стандартного диаметра, приближенного к диаметру скважины, и шарошечного долота с заглушенным отверстием для промывки. Длина снаряда должна незначительно превышать мощность интервала крепления.
  5. Опустить снаряд в скважину, с минимальной частотой вращения без подачи промывочной жидкости, разбурить заваленный интервал до забоя. При этом, тампонажная смесь, смешиваясь с вывалившейся породой, формирует «новый» ствол скважины.
  6. При необходимости дать выстойку в течение от 30мин до 3 часов.
  7. Продолжить бурение.

Примечание.

  • Бурение по таким породам должно осуществляться с использованием, в качестве промывочной жидкости, глинистого раствора, обработанного полимерными реагентами.
  • В том случае, когда мощность интервала неустойчивых пород составляет 10 и более метров, Тампонажную смесь, предварительно разбавленную водой до состояния, прокачиваемого буровым насосом (поршневым или плунжерным) можно применять (использовать) в качестве промывочной жидкости, с тем же эффектом крепления стенок скважины.

Изоляция обсадных колонн и разобщение горизонтов.

Процент извлечения обсадных труб после окончания бурения не превышает 30-40 %. Оставленные в скважине трубы после завершения ее бурения оказывают негативное воздействие на чистоту водоносных горизонтов, вскрытых при проходке скважины. Кроме того, перекрытие обсадными трубами неустойчивых интервалов в трещиноватых породах не обеспечивает надежной изоляции скважины, вследствие чего высока вероятность выхода промывочной жидкости в затрубное пространство обсадной колонны, что чревато размывом устья и «провалом» обсадной колонны.

Читайте так же:
Промышленные пылесосы для уборки цементной пыли

Для решения вышеозначенных разработан способ изоляции заколонного пространства Тампонажной смесью ЛП-С.

Нетвердеющая, гигроскопичная масса, образованная Тампонажной жидкостью ЛП, заполняя заколонное пространство обсадных труб, обеспечивает 100% изоляцию последних и значительно облегчает процесс извлечения труб из скважины после окончания бурения. Предлагаемая технология позволяет увеличить процент извлечения колонн обсадных труб выше 80 %.

Технология изоляции заколонного пространства скважины осуществляется аналогично процессу цементирования колонны обсадных труб и заключается в следующем:

  1. Опустить в скважину колонну обсадных труб до забоя, а затем приподнять их на 10-15 см;
  2. Рассчитать объем заколонного пространства, учитывая коэффициент разработки ствола скважины;
  3. Развести Тампонажную смесь ЛП-С с водой в соотношении 1/10 в рассчитанном количестве;
  4. При необходимости, довести полученную консистенцию до состояния текучести добавлением воды;
  5. Закачать смесь насосом в скважину или залить через устье вручную.
  6. Расчетное количество залитой в скважину тампонажной смеси продавить в затрубное пространство промывочной жидкостью до выхода смеси на устье скважины из заколонного пространства.
  7. Провернуть обсадную колонну для избежания образования «языков»;
  8. Продолжить бурение.

ОЧИСТКА ЗАБОЯ ОТ ШЛАМОВОЙ ПОДУШКИ

Если выбуренная порода вовремя не удаляется из-под породоразрушающего инструмента, она подвергается дополнительному механическому разрушению. Между коронкой и забоем скважины появляется слой разрушенной породы, т. е. образуется шламовая подушка. Для очистки забоя от скопившегося шлама требуется:

А Вы знаете, как проходит тампонирование скважин

Заключительный этап бурения, это тампонажные работы. Процесс заключается в том, что в затрубное пространство обсадной колонны вводится цементный (тампонажный) состав, после чего в течение нескольких суток происходит его затвердевание. В результате раствор превращается в камень – монолитную «рубашку», в которой заключена обсадная колонна скважины. Технология цементирования скважин сложная, требует специальных знаний и опыта, а в работе используется специальное оборудование для цементирования скважин. Работа проводится несколькими методами, в зависимости от назначения сооружения, типа грунтов и глубины залегания водяных жил.

Завершающий этап бурения скважин - это цементирование, данная операция влияет на всю работоспособность сооружения

Зачем проводить цементирование

Тампонирование скважин позволяет вытеснить буровой раствор цементным, обеспечить прочность конструкции и довести ее до рабочего состояния.

Цементирование скважин преследует три основные цели:

  1. Укрепление обсадной трубы;
  2. Предотвращение коррозии трубы под действием почвенных вод;
  3. Предупреждение смешивания воды разных уровней.

Когда заполнение труб раствором производится с целью ликвидации скважины, а не запуска ее в действие, производится ее цементация – процесс, имеющий различия с цементированием. Хотя это два типа работ с отличиями в технологическом процессе, оборудование для цементации и цементирования может использоваться одинаковое.

Подготовка к цементированию

Еще на этапе проектирования, до начала буровых работ, производятся все технические расчеты, благодаря которым можно заготовить в необходимом количестве все материалы для цементирования.

Расчет труб для обсадных колонн

Расчет обсадных колонн необходим, чтобы правильно выбрать трубы: диаметр, прочность материала и толщину стенок. В зависимости от технологических условий эксплуатации конструкции (геологическая структура, давление со стороны грунта и возможность его смещения) используются пластиковые или металлические трубы.

При расчете обсадной колонны используются максимальные значения внутреннего и наружного давлений. Запас прочности позволит использовать конструкцию с предельно возможными нагрузками в конкретных условиях.

Состав для цементирования

Рассчитать заполнение трубы цементным раствором можно по формуле, с использованием конкретных данных: глубина скважины, диаметр трубы, ширина затрубного пространства. Также в расчетах учитывается коэффициент (K1), обозначающий расход цементного раствора на заполнение трещин, каверн и погрешности в диаметре обсадной колонны.

Стандартный цементно-песчаный раствор может применяться для тампонажа скважин, которые устроены в плотном глинистом грунте

Формула для расчета количества цементного раствора выглядит так: Vц = (π/4)*[К1*(D2 – d1 2 )*Нц d2 2 *h], м 3 .

В силу сложности проведения вычислений, ведения работ по тампонированию, а также необходимость использовать профессиональное оборудование, технологически грамотный тампонаж скважины может обеспечить только центр цементирования скважин.

Рекомендации по выбору тампонажных смесей

Состав раствора подбирается с учетом структурного строения грунтовых слоев. Чтобы тампонажная смесь более плотно контактировала с трубой, в ее состав должны входить компоненты, увеличивающие раствор в объеме.

Если предварительное исследование грунта показало, что некоторые геологические слои имеют пористую структуру, использование обычного цементного раствора не рекомендуется. Причина – он станет проникать в мелкие пустоты в толще грунта, а это перерасход тампонажного материала. Чтобы избежать этого, цементирование обсадных колонн на таких почвах производится с добавлением волокнистых компонентов, например, асбест, тростник и подобные им материалы.

Составляющие технологического процесса

Цементаж скважин проводятся в определенной последовательности, не зависимо от выбранного метода тампонирования, и выполняется в пять этапов.

  • Приготовление цементирующего состава;
  • Заполнение трубы раствором;
  • Продавливание тампонажного состава в затрубное пространство;
  • Затвердение цементной смеси;
  • Проверка качества цементации.

Тампонирование проводится по заранее составленной программе, в которой учитываются особенности горно-геологических условий, глубина скважины или отдельной ее части, подвергающейся цементированию, состояние ствола и другие особенности конструкции.

Ключевое оборудование, которое применяется при цементировании скважин - это цементно-строительный агрегат и цементировочная машина

Если в данной местности ранее уже проводилось цементирование скважин, расчеты и процесс тампонирования могут опираться на уже имеющийся опыт, но с коррекцией на новые технические данные.

Способы закачивания тампонажного раствора в затрубное пространство

Введение тампонажного материала в затрубное пространство осуществляется по двум схемам: обратный и прямой методы. Цементация затрубного пространства обратным способом проводится путем заливки смеси непосредственно между трубой и почвой. По мере заполнения пространства тампонажным составом, буровой раствор вытесняется через нижний конец трубы.

Прямой метод в свою очередь разделается на разные способы цементирования скважин, и каждый из них применяется в зависимости от технических возможностей и цели, которую нужно достичь цементированием.

Основные способы прямого способа тампонирования:

  1. Одноступенчатое цементирование производится за один подход. Готовится полный объем цементирующего состава, вводится в трубу и накрывается пробкой. После этого в скважину под давлением запускается промывочная жидкость, пробка медленно опускается, и выдавливает цемент за пределы трубы;
  2. Двухциклевое, или двухступенчатое цементирование скважин проводится, если по техническим причинам (большая глубина) приготовление полного объема раствора невозможно. При этом способе процесс осуществляется в два захода: цементирующий раствором заполняется сначала нижняя часть затрубного пространства, а затем верхняя. Второй этап работ может проводиться со значительным временным интервалом после окончательного схватывания первой порции раствора, или сразу же, без перерыва во времени;
  3. Метод манжетного цементирования применяют в том случае, если нижний фрагмент трубы нужно изолировать, а цементированию подвергается только верхний участок скважины. Между обсадной колонной и почвой монтируется кольцо-манжетка, а в пространство над ним через отверстия в трубе нагнетаются тампонажные материалы.
Читайте так же:
Стяжка цементная основит fc41 h 25 кг

Оборудование для цементирования

Технологический процесс невозможно провести без специализированного оборудования. Это громоздкие механизмы, которые имеются в распоряжении центра цементирования скважин.

Оборудования для тампонажных работ:

  • Смесительные машины для замешивания раствора;
  • Цементировочные механизмы для продавливания раствора в ствол;
  • Цементировочная головка для промывки ствола;
  • Заливочные пробки.

Кроме этого, используются другие инструменты и приспособления, выполняющие подсобную, но не менее важную роль в цементировании. К ним относятся шланги, манометр и краны высокого давления, вибраторы и прочее. Оборудование транспортируется на платформах грузового автотранспорта, а для его запуска и работы с ним используется двигатель машины.

Тампонаж горизонтальных скважин

Гораздо реже проводится тампонирование горизонтальных скважин. Они имеют более сложное устройство, так как включают в себя элементы вертикальных и наклонных конструкций. В экономическом плане устройство горизонтальных скважин обходятся в 3-4 раза дороже, чем вертикальные, поэтому технология тампонажа горизонтальных труб должна обеспечить максимальную надежность цементных «рубашек» обсадных колонн и длительность эксплуатации выработки. Чтобы она была рентабельной, нужно, чтобы доход от добычи превышал вложенные в ее создание средства.

Тампонажный цемент в строительстве: что это такое, где применяют, состав, технические характеристики

Раствор для тампонажных работ приготавливают из цемента со специфическими свойствами. Материал:

  • имеет тонкий помол;
  • затвердевает в короткие сроки, при этом смесь цемента с водой долго сохраняет текучесть, что позволяет ее свободно закачивать;
  • схватывается и затвердевает, несмотря на контакт с водой;
  • совместим с разнообразными добавками.

Монолитная конструкция, выполненная из тампонажного раствора, на протяжении многих лет сохраняет целостность и не теряет прочности благодаря устойчивости к влиянию окружающих сред, в том числе агрессивных.

Cостав

Основой для производства тампонажного цемента служит измельченный клинкер (от 80%) и гипс (2-3,5%). К ним добавляются различные минеральные вещества для приготовления рабочих смесей с заданными свойствами. Применяется несколько видов тампонажных растворов:

  • Гигроскопический. Добавкой служит триэтаноломин.
  • Песчанистый. К основному составу добавляют гипс, кварцевый песок.
  • Утяжеленный. В число утяжеляющих добавок входят железнорудные минералы (магнетит, гематит, шпальт).
  • Солестойкий. Тонкоизмельченный кварцевый песок, добавленный в раствор, позволяет создать материал, защищающий трубы от коррозии под воздействием грунтовых вод с высоким содержанием соли.

К специальным тампонажным портландцементам относят сульфатостойкую смесь, устойчивую к агрессивным средам.

В сложных геологических условиях, в том числе если в разрезе имеются пласты поглощающие или склонные к гидроразрыву, цементирование глубоких скважин осуществляется с использованием облегченных растворов. Облегченный тампонажный цемент изготавливается путем введения добавок, снижающих плотность состава – золы, трепела, диатомита, алюмосиликатных микросфер и т.д.

Тампонажный цемент - свойства и сферы применения

Еще ниже плотность легких тампонажных цементов, предназначенных для работ на большой глубине и для ремонта разрушенных участков оболочки. Такие материалы проще закачивать, они обладают высокой адгезией и хорошо сцепляются со старой цементной оболочкой трубы, способны заполнять пустоты и трещины. Добавками служит каолин, полые алюмосиликатные микросферы и т.д.

Отличие тампонажного и расширяющегося цемента. При цементировании скважин в пористых и рыхлых горных породах требуется создать оболочку из цементного камня, не склонного к усадке.

Расширяющийся цемент содержит добавки, благодаря которым в цементном растворе происходят химические реакции с образованием кристаллических продуктов. Таким образом, раствор в процессе застывания увеличивается в объеме, при этом получившийся камень имеет плотную структуру. Обычные тампонажные цементы не расширяются при твердении.

Маркировка тампонажного цемента

Тампонажный цемент производится в соответствии с ГОСТ 1581-96. Материал имеет маркировку ПТЦ (портландцемент). В зависимости от характеристик и свойств, тампонажный цемент бывает:

  • Бездобавочным (I, I-G, I-H), с добавлением минеральных веществ (II), с примесями, регулирующими плотность состава (III).
  • Утяжеленным (Ут), облегченным (Об);
  • Для применения при низких и нормальных (15-50°С), умеренных (51-100°С) и повышенных (101-150°С) температурах;
  • Обычным и сульфатостойким (СС).

В стандартной маркировке указывается тип цемента, его сульфатостойкость, средняя плотность, максимально допустимая температура применения, степень пластификации (ПЛ) или гидрофикации (ГФ), номер ГОСТа.

Рабочие характеристики зависят от марки тампонажного цемента и особенностей его изготовления. В таблице ниже приведены пределы, в которых могут варьироваться показатели материала.

Удельная поверхность, м2/кг

Данные характеристики тампонажного цемента приводятся в сертификате на продукцию вместе с информацией о дате изготовления и объеме партии материала.

Основные технические характеристики

Тампонажный в мешках

Свойства тампонажного портландцемента строго регламентированы государственным стандартом, которым должны руководствоваться производители вяжущей смеси.

Основными техническими показателям ТП по ГОСТу 26798.1-96 являются:

  • Удельная насыпная плотность — 800 -1200 кг/м.
  • Насыпная поверхность — 250-1500 м2/кг (зависит от тонкости помола, минералогического состава раствора и добавок, включенных в раствор).
  • Подвижность около 18-25 см при в/ц=0,5. Нижний уровень — 16 см, когда смесь сохраняет пластичность.
  • Водосодержание — 0,35 -0,4 (практически). Теоретически — 0,2 — 0,25. Чтобы получить пластичный раствор, нужно добиться 18 см расплыва материала по АзНИИ-конусу. Это означает, что для каждой партии цемента и раствора количество жидкости больше нормы.
  • Сроки схватывания на начальной стадии — не раньше 1 часа 45 минут. Окончание затвердевания — не позднее 10 часов.
  • Прочность — 27-62 кг/см2.
  • Усадка — не допускается.
  • Водоотделение — не больше 7,5-10 мл.

Указанные технические характеристики должны содержаться в сертификате наряду со сведениями о партии и дате изготовления.

Как и у обыкновенного, у тампонажного сохраняются все свойства в течение 6 месяцев. Активность раствора теряется при взаимодействии с влагой и контакте с открытым воздухом. Сроки затвердевания после затворения жидкостью зависят от температурного режима в скважине, количества натрия хлора, хлористого калия в составе смеси. Если температура выше 60 °С, диапазон колеблется от 10 минут до 10 часов. Если ниже — от 2 до 12 часов.

Читайте так же:
Редуктор для цементного насоса

Сферы применения

Применение тампонажного цемента обусловлено его главным качеством: материал имеет высокие показатели прочности с самого начала затвердевания. Данный вид цемента в первую очередь предназначен для тампонирования нефтегазовых скважин. В процессе цементирования одновременно вытесняется буровая смесь.

Тампонажный цемент - свойства и сферы применения

Тампонажный цемент для скважин закачивается с помощью насосного оборудования – чтобы обеспечить текучесть раствора объем воды должен превышать объем сухих компонентов в два раза. Получившаяся масса (пульпа) характеризуется высокой подвижностью, после затвердевания она образует плотный монолит, не склонный к усадке, между обсадной трубой и стенками скважины. При этом материал плотно сцеплен как с трубой, так и со стенками пробуренного в горных породах ствола.

Цементная оболочка служит защитой обсадной трубы от сдвижек пластов, от контакта с грунтовыми водами, агрессивными газообразными средами. Тампонажный цемент применяется для укрепления дна скважины и сокращения ее глубины, для устранения повреждений самой обсадной колонны.

В строительстве данный вид цемента практически не используется. Исключением служит применение тампонажного цемента для фундамента из буровых свай, которые устанавливаются на сложных грунтах.

Устройство тампонажного слоя

При сооружении фундамента мелкого заложения в случае большого притока грунтовых вод в котловане приходится укладывать тампонажный слой бетона под фундаментом (рис. 2.8).

Технология укладки тампонажного бетонного слоя методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) состоит в следующем:

  • на подмостях (размещенных, например, на ограждении), устанавливают бетонолитные трубы, состоящие из звеньев длиной 3–4 м, которые соединяют фланцевыми стыками; в верхней части трубы снабжены воронками, каждая емкостью по 1,2–1,5 м;
  • в горловине воронки устраивают пробку (например, из мешковины, заполненной паклей), прикрепленную проволокой к верху воронки;
  • бетонолитную трубу опускают нижним концом в воду на дно котлована;
  • в приемный бункер подается порция литой бетонной смеси с осадкой конуса 16–18 см, полностью заполняющая бункер;
  • проволоку, соединяющую пробку с верхом воронки, обрубают. Масса бетонной смеси, вытесняя воду, устремляется по трубе вниз. При большой длине бетонолитной трубы одновременно с открытием заслонки в горловине бункера над воронкой открывают бадью с бетонной смесью. В противном случае отжатия воды из трубы может не произойти;
  • если бетонная смесь не доходит до нужного уровня, трубу немного приподнимают краном и сразу же осаживают на дно котлована;
  • в приемный бункер подается новая порция бетонной смеси.

По мере бетонирования литая бетонная смесь постепенно растекается по котловану. С водой соприкасается только верхний слой бетона, т.к. бетонная смесь подается внутрь ранее уложенного объема. После откачки воды из котлована слабый верхний слой бетона необходимо удалить. В процессе укладки бетона методом ВПТ бетонолитную трубу после загрузки в нее порции бетонной смеси слегка наддергивают и быстро осаживают. Это делается, чтобы в любом случае обеспечить заглубление трубы в бетонную смесь не менее чем на 0,8 м и не более чем на 2 м. Мастер обязан непрерывно делать промеры уровня бетона и контролировать достаточность погружения конца трубы в слой бетона.

Подводное бетонирование по методу ВПТ

Рис. 2.8 – Подводное бетонирование по методу ВПТ: a – общая схема; б – порядок работ; 1 – бетонолитная труба; 2 – воронка; 3 – подводный бетон; 4 – клапан; 5 – пробка

Для бетонирования водозащитной подушки в котловане используют несколько бетонолитных труб, которые размещают так, чтобы обслуживаемые ими площади участков перекрывали бетонируемую площадь, накладывала, одна на другую.

Радиус действия бетонолитной трубы R, м, определяется из выражения

где К – показатель сохранения подвижности бетонной смеси, – время, за которое осадка конуса уменьшается до 0,15 м (К = 0,65 ч);

I – интенсивность бетонирования, принимаемая для котлованов не менее 0,3 м3/м2ч (желательно, чтобы эта величина составляла 1–1,2 м3/м2ч, тогда R = 3–4,5 м).

Бетонирование начинают с одной из труб, расположенных у края котлована. Следующая труба включается в работу после того, как бетонная смесь, растекаясь по площади котлована, покроет нижний конец трубы на 30–40 см. При бетонировании несколькими трубами укладка бетонной смеси осуществляется последовательно. Расстояние между соседними трубами не должно превышать 0,7 радиуса действия трубы.

Осуществляя подводное бетонирование, нельзя допускать прорыва воды внутрь трубы. Если же это случилось, надо прекращать процесс бетонирования. Его можно возобновить немедленно, если перерыв не превысил время сохранения подвижности бетонной смеси. Если это время превышено, бетонирование можно продолжать только после достижения подводным бетоном прочности 2–2,5 МПа,

При укладке литой бетонной смеси получается подводный бетон низкой прочности (если расход цемента составляет 400 кг/м3, бетон получится прочностью всего в 10–15 МПа).

Читайте так же:
Цементная стяжка пола технические характеристики

Когда есть необходимость получить подводный бетон более высокой прочности, надо резко увеличить расход цемента до 600 кг/м3 и повысить жесткость бетонной смеси. Но жесткая бетонная смесь плохо растекается по котловану, поэтому при ее укладке необходимо применять вибрирование. Для получения жестких бетонных смесей с осадкой конуса 6–10 см к концевому (нижнему) звену трубы длиной до 20 м жестко крепится один вибратор (вибробулава) или два, если длина трубы превышает 20 м. Вибрирование облегчает прохождение смеси по трубе и ее растекание по площади котлована. Максимальный радиус распространения жесткой бетонной смеси при подводном бетонировании с вибрированием составляет 3 м. Вынужденный перерыв в бетонировании не должен превышать 1,5 ч.

Минимальная толщина тампонажного слоя бетона, укладываемого на грунтовое дно, определяется по расчету из условия (hбabγб + G = hwγwab) – равенства веса подушки и гидростатического выталкивающего воздействия воды (с коэффициентом запаса 1,1), но не менее 1,5 м. Водоотлив из котлована разрешается только после набора подводным бетоном прочности не менее 5 МПа. Подводный массив, сооружаемый методом ВПТ, следует доводить до отметки, на 10 см превышающей проектную отметку, чтобы была возможность удалить верхний слабый слой бетона после откачки воды из котлована.

Тампонажный цемент – свойства и сферы применения

Раствор для тампонажных работ приготавливают из цемента со специфическими свойствами. Материал:

  • имеет тонкий помол;
  • затвердевает в короткие сроки, при этом смесь цемента с водой долго сохраняет текучесть, что позволяет ее свободно закачивать;
  • схватывается и затвердевает, несмотря на контакт с водой;
  • совместим с разнообразными добавками.

Монолитная конструкция, выполненная из тампонажного раствора, на протяжении многих лет сохраняет целостность и не теряет прочности благодаря устойчивости к влиянию окружающих сред, в том числе агрессивных.

Виды тампонажного цемента

Несмотря на узкое применение тампонажной цементной смеси, эта разновидность портладцемента имеет несколько подвидов, а именно:

  • Песчанистый, стандартный, с вкраплениями гипса и кварцевого песка;
  • Солестойкий, с кварцевым песком особого, тонкодиперсного типа. Он препятствует возникновению коррозии, если в грунтовых водах наблюдается повышенное содержание солей;
  • Низкогигроскопический, в состав которого, помимо гипса и клинкера, входит триэтаноламин, препятствующий быстрому схватыванию и формирующий более пористую структуру при застывании;
  • Утяжеленный, с добавками железорудных материалов.

Часто производители используют более простую классификацию и предлагают клиентам тампонажный цемент для «холодных» и «горячих» скважин. В первых, неглубоких, температура не превышает 40 градусов по Цельсию. Во вторых, температура нередко доходит до 90 С. Существуют еще и сверхглубокие скважины: тут температура часто превышает 100С. Тампонирование скважины возможно в каждом из случаев, главное – правильно подобрать цементную смесь.

Cостав

Основой для производства тампонажного цемента служит измельченный клинкер (от 80%) и гипс (2-3,5%). К ним добавляются различные минеральные вещества для приготовления рабочих смесей с заданными свойствами. Применяется несколько видов тампонажных растворов:

  • Гигроскопический. Добавкой служит триэтаноломин.
  • Песчанистый. К основному составу добавляют гипс, кварцевый песок.
  • Утяжеленный. В число утяжеляющих добавок входят железнорудные минералы (магнетит, гематит, шпальт).
  • Солестойкий. Тонкоизмельченный кварцевый песок, добавленный в раствор, позволяет создать материал, защищающий трубы от коррозии под воздействием грунтовых вод с высоким содержанием соли.

К специальным тампонажным портландцементам относят сульфатостойкую смесь, устойчивую к агрессивным средам.

В сложных геологических условиях, в том числе если в разрезе имеются пласты поглощающие или склонные к гидроразрыву, цементирование глубоких скважин осуществляется с использованием облегченных растворов. Облегченный тампонажный цемент изготавливается путем введения добавок, снижающих плотность состава – золы, трепела, диатомита, алюмосиликатных микросфер и т.д.

Тампонажный цемент - свойства и сферы применения

Еще ниже плотность легких тампонажных цементов, предназначенных для работ на большой глубине и для ремонта разрушенных участков оболочки. Такие материалы проще закачивать, они обладают высокой адгезией и хорошо сцепляются со старой цементной оболочкой трубы, способны заполнять пустоты и трещины. Добавками служит каолин, полые алюмосиликатные микросферы и т.д.

Отличие тампонажного и расширяющегося цемента. При цементировании скважин в пористых и рыхлых горных породах требуется создать оболочку из цементного камня, не склонного к усадке.

Расширяющийся цемент содержит добавки, благодаря которым в цементном растворе происходят химические реакции с образованием кристаллических продуктов. Таким образом, раствор в процессе застывания увеличивается в объеме, при этом получившийся камень имеет плотную структуру. Обычные тампонажные цементы не расширяются при твердении.

Классификация

Портландцемент тампонажный по ГОСТ 1581-96 имеет несколько классификаций, этот же документ регламентирует технические условия для изготовления ТЦ. В зависимости от состава, материал разделяют на 3 типа. Бездобавочный относится к типу I, который в свою очередь имеет подтипы I-G и I-H. Первый характеризуется водоцементным соотношением 0,44, а для I-H это значение составляет 0,38. Второй тип имеет в своём составе дополнительные минеральные добавки и маркируется как тип II. В последний тип III при производстве добавляют компоненты, которые регулируют плотность цементного раствора.

Также существует классификация тампонажного цемента по удельному весу раствора: УТ — утяжелённый и Об — облегчённый. В зависимости от температурных условий применения, ТЦ классифицируют для: повышенных температур до 150 °С, умеренных — от 51 °С до 100 °С, а также низких и нормальных температур в пределах между 15 °С и 50 °С. Кроме того тампонажный портландцемент может быть сульфатостйким и обычным.

Для проведения капитального ремонта скважины или её изоляции в условиях трещиноватых пород, используется волокнистый тампонажный цемент. В смесь включают 2-3% асбеста, отходов текстильной промышленности или других волокнистых добавок. В процессе бурения проницаемых пород применяется гельцемент. Эта разновидность ТЦ имеет в своём составе от 5% до 15% процентов бентонитовой глины, которая поглощает большое количество воды и делает раствор более пластичным.

Читайте так же:
Что такое мокрый помол цемента

Маркировка тампонажного цемента

Тампонажный цемент производится в соответствии с ГОСТ 1581-96. Материал имеет маркировку ПТЦ (портландцемент). В зависимости от характеристик и свойств, тампонажный цемент бывает:

  • Бездобавочным (I, I-G, I-H), с добавлением минеральных веществ (II), с примесями, регулирующими плотность состава (III).
  • Утяжеленным (Ут), облегченным (Об);
  • Для применения при низких и нормальных (15-50°С), умеренных (51-100°С) и повышенных (101-150°С) температурах;
  • Обычным и сульфатостойким (СС).

В стандартной маркировке указывается тип цемента, его сульфатостойкость, средняя плотность, максимально допустимая температура применения, степень пластификации (ПЛ) или гидрофикации (ГФ), номер ГОСТа.

Рабочие характеристики зависят от марки тампонажного цемента и особенностей его изготовления. В таблице ниже приведены пределы, в которых могут варьироваться показатели материала.

Наименование показателя, ед.измеренияВозможный диапазон, численное значение
Прочность на сжатие через 8 ч, МпаПри твердении при температуре 38°С – 2,1 60 °С – 10,3
Прочность на изгиб, МПаОт 0,7 до 3,5 в зависимости от марки ПЦ
Тонкость помола:
Остаток на сите с сеткой №008, %, не более

Удельная поверхность, м2/кг

Данные характеристики тампонажного цемента приводятся в сертификате на продукцию вместе с информацией о дате изготовления и объеме партии материала.

Цементы

Общее понятие о тампонажном цементе

Под термином цемент подразумеваются вяжущие составы, используемые в строительстве совместно с наполнителями – песком и щебнем. При затворении цемента водой получается пластичная масса, затвердевающая до состояния камня.

Тампонажный цемент (портландцемент), при производстве которого тонко измельчают клинкер и гипс, принадлежит к категории портландцемента для цементирования газовых и нефтяных скважин. Производители предлагают два вида тампонажного цемента, отличающиеся температурным режимом применения: для низкой температуры от +15 до +50°С (марка ПЦТ-I-50) и для умеренной температуры от +50 до +100°С (марка ПЦТ-I-100).

Аббревиатура бездобавочного тампонажного цемента

Для примера расшифруем аббревиатуру тампонажного цемента марки ПЦТ-I-50: ПЦТ обозначает «портландцемент тампонажный», I — «бездобавочный», цифра 50 (как вариант – 100) отображает температурный режим (для низких или умеренных температур).

Тампонажный цемент ПЦТ-I-50

Бездобавочный портландцемент тампонажный ПЦТ-1-50 для низких температур используется с целью изоляции газовых и нефтяных скважин от воздействия грунтовых вод в температурном диапазоне от +15 до +50°С, а также при выполнении общестроительных работ (кроме гидротехнических сооружений).

Цемент тампонажный ПЦТ-I-100, ПЦТ-II-100

Цемент(портландцемент) ПЦТ I-100, ПЦТ II-100, предназначен для изоляции нефтяных и газовых скважин от действия грунтовых вод при температуре от 51 до 100°С для общестроительных работ, за исключением гидротехнических сооружений.

Цемент тампонажный ПЦТ-I-G-CC-1

Низкое содержание алюминатов кальция и щелочных соединений наделяет этот цемент высокой коррозионной стойкостью, благодаря чему он применяется для крепления глубоких и сверхглубоких нефтяных и газовых скважин при повышенных температурах и давлениях. Он обеспечивает высокую прочность, газо- и водонепроницаемость даже при наличии в тампонажном растворе большого количества заполнителей и минеральных компонентов.

Упаковка, хранение и отгрузка цемента тампонажного

Упаковка цемента производится в МКР по 1 тн со вкладышем. Отгрузка навалом обсуждается в каждом случае индивидуально. Хранится цемент тампонажный на крытом складе на паллетах. Отгрузка цемента тампонажног производится авто и жд транспортом, по России, странам СНГ и странам дального зарубежья.

ООО ПКФ «ВППК» предлагает следующие виды цемнтов к поставке.

  • Цемент тампонажный ПТЦ I-50
  • Цемент тампонажный ПТЦ I-100
  • Цемент тампонажный облегченный ПЦТ 3(об) 4-50
  • Цемент тампонажный ПЦТ I-G-CC-1

Сферы применения

Применение тампонажного цемента обусловлено его главным качеством: материал имеет высокие показатели прочности с самого начала затвердевания. Данный вид цемента в первую очередь предназначен для тампонирования нефтегазовых скважин. В процессе цементирования одновременно вытесняется буровая смесь.

Тампонажный цемент - свойства и сферы применения

Тампонажный цемент для скважин закачивается с помощью насосного оборудования – чтобы обеспечить текучесть раствора объем воды должен превышать объем сухих компонентов в два раза. Получившаяся масса (пульпа) характеризуется высокой подвижностью, после затвердевания она образует плотный монолит, не склонный к усадке, между обсадной трубой и стенками скважины. При этом материал плотно сцеплен как с трубой, так и со стенками пробуренного в горных породах ствола.

Цементная оболочка служит защитой обсадной трубы от сдвижек пластов, от контакта с грунтовыми водами, агрессивными газообразными средами. Тампонажный цемент применяется для укрепления дна скважины и сокращения ее глубины, для устранения повреждений самой обсадной колонны.

В строительстве данный вид цемента практически не используется. Исключением служит применение тампонажного цемента для фундамента из буровых свай, которые устанавливаются на сложных грунтах.

Особенности использования

Тампонажный цемент – незаменимый материал для цементирования нефтяных скважин. Такая процедура проводится при разведочном бурении, а также при ремонте скважин, когда необходимо отделить слой нефти от воды или других составляющих.

Использование такого специализированного цемента при разведочных работах позволяет оценить количество запасов нефти и процент эффективности эксплуатации скважины в общем.

Процесс цементирования включает в себя механический замес раствора и его подачу в скважину с помощью насосной установки. Заливка чаще всего выполняется прямым способом, при этом специалисты строго контролируют:

  • Скорость подъема цементного раствора, ведь от этого зависит стойкость созданного цементного кольца;
  • Объемы смеси, которые обычно просчитываются заранее.

Качественный тампонажный цемент должен быть достаточно подвижным и текучим, особенно на начальных этапах цементирования. Такое свойство дает возможность быстро закачать его в колонну, а затем продавить в затрубное пространство.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector