Marketokon.ru

Маркет Окон и замков
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Время загустевания

время загустевания

Время загустевания — – время от момента затворения до достижения цементным тестом заданной консистенции. [ГОСТ 1581 91] Время загустевания (thickening time) – время, по истечении которого степень густоты раствора становится настолько высокой, что его… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

время загустевания — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN pumpability time … Справочник технического переводчика

Время загустевания — 14. Время загустевания Время от момента затворения до достижения цементным тестом заданной консистенции Источник: ГОСТ 1581 91: Портландцементы тампонажные. Технические условия оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

время загустевания цементного раствора — Время от начала затворения до момента, когда цементный раствор начинает терять способность прокачиваться насосом. [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN thickening… … Справочник технического переводчика

время загустевания (раствора) — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN jelling time … Справочник технического переводчика

время — 3.3.4 время tE (time tE): время нагрева начальным пусковым переменным током IА обмотки ротора или статора от температуры, достигаемой в номинальном режиме работы, до допустимой температуры при максимальной температуре окружающей среды. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 1581-91: Портландцементы тампонажные. Технические условия — Терминология ГОСТ 1581 91: Портландцементы тампонажные. Технические условия оригинал документа: 11. Водоотделение Расслоение цементного теста вследствие осаждения (седиментации) твердых частиц цемента Определения термина из разных документов:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Камера для цементного раствора — Камера для цементного раствора, чаша для цементного раствора (slurry container, slurry cup) – емкость в атмосферном консистометре или в консистометре для замеров под давлением, используемая для хранения цементного раствора в целях… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Свойства цемента — Термины рубрики: Свойства цемента Активация цемента Активность цемента Активность цемента при пропаривании Алюминаты кальция … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Битум — (Asphalt) Определение битума, свойства битума, применение битума Информация об определении битума, свойства битума, применение битума Содержание Содержание 1. Свойства 2. Методы испытания и соответствующие виды классификаций Пенетрация… … Энциклопедия инвестора

Архив WinRAR_1 / Лекции_ХИМИЯ

Метод основан на измерении показания угла поворота цилиндра вискозиметра при различных скоростях вращения, при увеличении скорости θ УВ , а затем, обратно, при снижении скорости θ УМ . После снятия показаний на разных скоростях определяют статическое напряжение сдвига (СНС) при 3 об/мин после 10 сек и 10 мин состояния покоя

Ротационный вискозиметр имеет три константы:

k 1 — торсионная константа на единицу отклонения, зависит от жесткости пружины

k 2 — константа напряжения сдвига для эффективной площади внутри цилиндра [см -3 ]

k 3 — константа скорости сдвига [сек -1 /об/мин]

Используя эти константы и снимаемые с прибора показания можно рассчитать ряд реологических параметров исследуемого раствора:

Скорость сдвига [сек -1 ] γ=k 3 n Напряжение сдвига [Па] τ= k 1 k 2 θ Вязкость [Па*сек] η=

Для каждой скорости можно вычислить отношение углов закручивания.

то раствор считается неосаждающимся, свойства не зависят от времени при средней температуре теста;

, то раствор считается склонным к осаждению;

, то раствор считается склонным к гелеобразованию;

Для расчета в полевых условиях применяют следующие формулы:

Кажущаяся вязкость [сПз] Пластическая вязкость [сПз] η пл = θ 600 — θ 300

Приблизительное значение динамического напряжения сдвига [Па]

τ 0 =0,479 ( θ 300 — η пл )

Читайте так же:
Бетон м200 пропорции песка щебня цемента

Точное значение динамического напряжения сдвига [Па] τ 0 =0,51 (

Где θ 300 и θ 600 — показание вискозиметра при 300 и 600 об/мин соответственно

Растекаемость цементного раствора

В течение времени, пока цементный раствор закачивают в заданный интервал скважины, он должен оставаться легкоподвижным. Растекаемость

— это условная мера подвижности или прокачиваемости свежеприготовленного раствора. Ее измеряют по ГОСТ 26798.1-96 с помощью прибора, называемого КР-1 (конус АзНИИ).

Цементный раствор наливают в конус вровень с верхним торцом. Затем конус без промедления плавно поднимают вверх. Раствор растекается по стеклу, покрывающему шкалу. Средний диаметр круга расплыва цементного раствора характеризует растекаемость раствора.

Цементный раствор считают достаточно подвижным, если его растекаемость равна не менее 18 см. Растекаемость зависит от тонкости помола цемента. Увеличить ее можно повышением водоцементного отношения или введением в раствор реагента-понизителя вязкости (пластификатора).

Консистенция и сроки загустевания цементного раствора

Спустя некоторое время после затворения и механического перемешивания начинает проявляться способность цементных растворов к структурообразованию, которое выражается последовательно в загустевании и схватывании растворов. Время загустевания должно быть несколько больше времени, потребного для приготовления, закачивания и продавливания тампонажного раствора в тампонируемую полость.

Определение сроков загустевания и времени схватывания цементного раствора основано на методе измерения консистенции при создании условий,

приближенных к условиям внутри скважины, с помощью консистометра высокого давления модели CHANDLER 7222. Диапазон изменений давления

– от атмосферного до 154 МПа, диапазон изменения температур – от 0 до 205°С. Консистометр высокого давления CHANDLER 7222 имеет встроенный графопостроитель, который рисует кривые изменения давления, температуры, консистенции.

Сроки схватывания цементного раствора — время теста между моментом запуска температуры и давления на консистометре высокого давления и моментом, при котором консистенция раствора достигает 100 В с .

Сроки загустевания цементного раствора — Время теста между моментом запуска температуры и давления на консистометре высокого давления и моментом, при котором раствор оказывается не прокачиваемым. По спецификации 10А АНИ это время соответствует значению консистенции равном 70 В с , а по ГОСТ 26798.1-96 это время соответствует значению консистенции 30 УЕК.

Примечание: 1Вс=1УЕК=0,1 Па*с=1cPs.

Cроки схватывания цементного раствора

При проведении цементировочных работ необходимо знать срок, в течение которого цементный раствор в условиях данной скважины сохраняет подвижность (прокачиваемость), а также срок, необходимый для превращения раствора в камень. Эти сроки называют соответственно началом и концом схватывания и определяют с помощью прибора Вика путем периодического измерения глубины погружения в образец твердеющего раствора иглы стандартного размера под действием постоянной нагрузки. Промежуток времени от момента затворения до момента, когда игла при погружении в образец не доходит до дна кольца с раствором на 1-2 мм, называют сроком начала схватывания . Промежуток времени от момента затворения до момента, когда игла погружается в раствор не более чем на 1

мм, называют сроком конца схватывания .

Прибор Вика ОГП-1 предназначен для определения сроков схватывания цементного раствора при атмосферном давлении.

Для определения сроков схватывания при температурах до 250°С и давлениях до 100 МПа предназначена установка УС-1М. Также для различных термобарических условий используют ультразвуковой анализатор прочности цементного камня CHANDLER 4262.

Водоудерживающие свойства Седиментационная устойчивость цементного раствора

Под седиментационной устойчивостью подразумевают способность частиц тампонажного раствора удерживаться в жидкости затворения во взвешенном состоянии под действием сил тяжести. Раствор не обладающий удовлетворительной седиментационной устойчивостью, способен в покое расслаиваться на твердую и жидкую фазы, в нем могут образовываться каналы и трещины в различном направлении.

Читайте так же:
Добавить жидкое стекло цементный раствор

Седиментационную устойчивость цементного раствора оценивают по:

Коэффициенту водоотделения цементного раствора

Седиментации цементного раствора

Водоотделение цементного раствора

В составе цементного раствора всегда присутствует дисперсионная среда и дисперсная фаза. В качестве дисперсной фазы выступает цементный порошок и добавки, нерастворимые в дисперсионной среде. Дисперсионной средой является жидкость затворения. При затворении цементного раствора примерно третья часть жидкости затворения идет на реакцию с компонентами цементного порошка. Остальная часть в виде свободной воды позволяет раствору иметь ту или иную подвижность.

Со временем эта свободная вода может выделяться из раствора, и возможно его расслоение на пачки цемента и воды, образование каналов, по которым поднимается вверх жидкость затворения. В реальных условиях скважины это означает, что по этим каналам и расслоениям в процессе

дальнейшей эксплуатации может поступать пластовый флюид. Таким

образом, прочного надежного сцепления и герметизации в заколонном пространстве скважины мы не получим.

Этот процесс, проходящий в статических условиях, назван

водоотделением , его характеризует коэффициент водоотделения

цементного раствора (n в %).

Методы измерения коэффициента водоотделения основаны на измерении количества (Vв) выделившейся воды из цементного раствора через два часа покоя. Измерения проводят с помощью 500 мл конической колбы (в соответствии со спецификацией 10А АНИ) или 250 мл мерного цилиндра (в соответствии с ГОСТ 26798.1-96)

Коэффициент водоотделения (n в %) для цементного раствора при любом способе тестирования

где Vв — объем выделившейся жидкости, мл

Vцр — объем испытуемого цементного раствора, мл

Чтобы в заколонном пространстве создавался прочный и надежный камень, и была бы обеспечена герметичность крепи, цементный раствор должен выделять не более 2% воды от общего объема раствора. Такое требование предъявляют на цементный раствор все применяемые в мире стандарты и спецификации по техническим условиям и методам испытаниям цементных растворов.

Для снижения количества выделяющейся воды в раствор вводят специальные добавки, связывающие воду.

Седиментация цементного раствора

Для качественной оценки седиментационной устойчивости используются два цилиндра 250 мл, установленные один вертикально, другой под углом 10-15 C. Если цементный раствор седиментационно неустойчив, в нем образуются каналы, трещины или пояса, заполненные дисперсионной средой, причем по каналам дисперсионная среда поднимается вверх, пока не

завершится процесс седиментации. Результатами наблюдений является запись характера изменения структур в течение времени, а также различия в характере изменения структуры столбов растворов в вертикальном и наклонном цилиндрах.

Водоотдача цементного раствора

Вода, выделившаяся из цементного раствора в проницаемый пласт, называется фильтратом цементного раствора. В результате выделения фильтрата изменяются все важные свойства цементного раствора, сокращается срок загустевания, вязкость повышается, уменьшается выход раствора. Если выделение фильтрата происходит в зоне продуктивного пласта, возможно ухудшение коллекторских свойств пласта. Добавки, контролирующие водоотдачу, в большинстве случаев предотвращают выделение большого количества фильтрата из раствора.

В цементных растворах с высокой водоотдачей могут возникать водо- и/или газоперетоки, мгновенное схватывание в результате дегидратации, или повышение вязкости раствора. Последнее неизбежно ведет к повышению давления прокачки и возможно в результате к потере циркуляции.

Специалисты в области цементирования скважин предлагают следующие нормы для количественной оценки водоотдачи, при различных операциях по цементированию.

Гидратация цемента

Гидратация цемента — химическая реакция цемента с водой с образованием кристаллогидратов. [2] В процессе гидратации жидкий или пластичный цементный клей превращается в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием, или схватыванием, вторая — упрочнением, или твердением. [3]

Читайте так же:
Время полного схватывания цемента

Содержание

Химические реакции [ править | править код ]

Безводные минералы клинкера при реакции с водой превращаются в гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты кальция. Все реакции являются экзотермическими, то есть протекают с выделением теплоты. На скорость гидратации влияют: степень помола цемента и его минеральный состав, количество воды, которой замешивается цемент, температура, введение добавок. [5] Степень гидратации зависит от водоцементного соотношения, и достигает своего максимального значения только через 1—5 лет. [6] [

1] Степень гидратации определяется различными способами: по количеству Ca(OH)2, по тепловыделению, по удельному весу цементного теста, по количеству химически связанной воды, по количеству негидратированного цемента, [

2] либо косвенно по показателям прочности цементного камня. [7] Продукты гидратации различаются по прочности. Основными носителями прочности являются гидросиликаты кальция. [6] В процессе гидратации клинкеров C3S и C2S помимо гидросиликатов кальция образуется гашёная известь Ca(OH)2, сохраняющаяся в цементном камне и препятствующая коррозии стали внутри цементного камня. [8]

Уравнения реакций для четырёх основных клинкерных минералов выглядят следующим образом [9] :

Изменения физических свойств [ править | править код ]

При смешивании цемента и воды цементные частицы окружаются водой, которая составляет 50—70 объёмных процентов смеси. В результате химической реакции гидратации начинается образование иглообразных кристаллов. Спустя 6 часов образуется достаточное количество кристаллов и между цементными частицами формируются пространственные связи. Так происходит загустевание (схватывание) цементной смеси. [3] Процесс схватывания, вероятно, обеспечивается избирательной гидратацией клинкерных минералов C3A и C3S, а также развитием оболочек вокруг цементных зёрен и взаимной коагуляцией составных частей цементного теста. [11] Через 8—10 часов объём цементной смеси заполняет скелет иглообразных кристаллов, образованный преимущественно продуктами гидратации алюминатов C3A, поэтому такая структура называется алюминатной. С этого момента начинается застывание и набор прочности, которые связаны с формированием силикатной структуры, образующейся в процессе гидратации клинкерных минералов C3S и C2S. Результатом реакции силикатов и воды становятся очень малые кристаллы, объединяющиеся в гомогенную тонкопористую структуру, которая и определяет итоговую прочность цементного камня. Примерно через сутки силикатная структура начинает вытеснять алюминатную, а спустя 28 суток — полностью вытесняет её. [5] На практике формирование рыхлой алюминатной структуры из гидросиликата кальция в процессе схватывания отрицательно влияет на прочностные характеристики цементного камня. Поэтому в цементный клинкер вводится гипс, количество которого ограничивается допустимой концентрацией ангидрида серной кислоты SO3 в цементе по весу. [

3] Гипсовая добавка замедляет образование гидроалюмината кальция и каркас гидратированного цементного теста формируется за счёт гидросиликата кальция. [11]

Гидратация цемента в период схватывания характеризуется выделением теплоты: в начале схватывания происходит быстрый подъём температуры, а в конце схватывания наблюдается температурный максимум. Скорость схватывания находится в зависимости от температуры окружающей среды. При низких температурах схватывание замедляется. При повышении температуры скорость схватывания увеличивается, однако при значениях температуры выше 30 °C может наблюдаться обратный эффект. [11]

Для полной гидратации цементного зерна необходимо количество воды, составляющее 40 % от его массы. При этом из указанного количества воды 60 % (или 25 % от массы цемента) будут химически связаны с цементом, а 40 % (или 15 % от массы цемента) останутся в порах геля. [12] Средняя величина удельного веса продуктов гидратации в насыщенном водой состоянии составляет 2,16. [13] Та часть воды (25 % от массы цемента), которая вступает в химическую реакцию с цементом, претерпевает объёмную контракцию (сжатие) в процессе реакции, составляющую примерно 25 % от её объёма. В итоге образующийся цементный камень частично уменьшается в объёме. Этот процесс называется усадкой, а величина уменьшения объёма — объёмом усадки. [12]

Читайте так же:
Госты цемента пц 400 до

При полной гидратации цементного клея объём пор будет составлять примерно 28 [15] —30 [12]  % от объёма образующейся структуры геля. При этом величина пористости геля в основном не зависит от водоцементного отношения смеси и степени гидратации, а является характерным показателем для марки цемента. [16] Размер гелевых пор составляет примерно 1,5—2 [15] (1—3 [17] ) нм в диаметре. [

4] Часть общего объёма цементного теста, которая не заполнена продуктами гидратации, образует взаимосвязанную систему капиллярных пор, беспорядочно распределённых по всему цементному камню. Капиллярная пористость цементного камня находится в прямой зависимости от водоцементного отношения смеси и в обратной зависимости от степени гидратации. Чем больше величина водоцементного отношения, тем больше капиллярных пор. В то же время по мере роста степени гидратации цемента будет уменьшаться объём капиллярных пор. Размер капиллярных пор составляет примерно 1,27 мкм. [19]

Структурно продукты гидратаци представляет собой гель, а сам процесс гидратации классифицируется как гелеобразование. [5] В процессе гидратации значительно увеличивается площадь поверхности твёрдой фазы цементного геля, что влечёт за собой повышение адсорбции свободной воды. При этом сохраняется расход воды в реакциях гидратации. Следствием этих двух процессов становится самовысушивание — явление уменьшения относительной влажности в цементном тесте. Самовысушивание снижает степень гидратации, поэтому для нормального протекания процессов твердения цементного теста необходимо поддерживать уровень влажности, как одно из условий нормального набора прочности. Процесс самовысушивания также компенсируется избытком воды при затворении цементной смеси (при значениях водоцементного отношения 0,5 и более). [20]

Цементирование обсадной колонны скважины и тампонаж

Цементирование обсадной колонны — одна из самых ответственных операций, от успешности которой зависит долговечность и дальнейшая нормальная эксплуатация скважины.
Цементирование — закрепление обсадной колонны на стенке ствола скважины и отсечение избыточных флюидов от попадания в ствол скважины посредством нагнетания цементного раствора по обсадной трубе и вверх по кольцевому зазору.
Это процесс закачивания тампонажного раствора в пространство между обсадной колонной и стенкой скважины.
Способ цементирования выбирают в зависимости от вида колонны, спущенной в пробуренный ствол (сплошной или хвостовика).

Рис 1. Схема этапов выполнения 1- циклового цементирования обсадной колонны:I — начало подачи цементного раствора в скважину, II — подача закачанной порции цементного раствора по обсадной колонне, III — начало продавки в затрубное пространство, IV — окончание продавки;
1 — манометр, 2 — цементировочная головка, 3 — верхняя пробка, 4 — нижняя пробка, 5 — цементируемая обсадная колонна, 6 — стенки скважины, 7 — стоп-кольцо, 8 — продавочная жидкость, 9 — буровой раствор, 10 — цементный раствор.

  • колонну обсадных труб периодически расхаживают,
  • непрерывно промывают скважину для предотвращения прихвата колонны, ее устанавливают на 1-2 м выше забоя, оборудуют цементировочной головкой,
  • закачивают расчетный объем цементного раствора.

Многоступенчатое цементирование
Многоступенчатое цементирование — цементирование нескольких горизонтов (интервалов) пласта за обсадной колонной скважины с использованием соединений с отверстиями.
При этом, обсадная колонна на разных уровнях оснащена дополнительными приспособлениями (заливочными муфтами), позволяющими подавать тампонажный раствор в затрубное пространство поинтервально на разной глубине.

Распространено 2-ступенчатое цементирование — раздельное последовательное цементирование 2 х интервалов в стволе скважины (нижнего и верхнего).

  • позволяет снизить гидростатическое давление на пласт при высоких уровнях подъема цемента,
  • существенно увеличить высоту подъема цементного раствора в затрубном пространстве без значительного роста давления нагнетания;
  • уменьшить загрязнение цементного раствора от смешения его с промывочной жидкостью в затрубном пространстве;
  • избежать воздействия высоких температур на свойства цементного раствора, используемого в верхнем интервале, что позволяет эффективнее подбирать цементный раствор по условиям цементируемого интервала.
Читайте так же:
Ожог глаза цементным раствором

Рис. 2 Заливочная муфта для ступенчатого цементирования:
а — при цементировании первой ступени, б — при цементировании второй ступени;
1 — корпус, 2 — верхнее седло, 3 — верхняя втулка, 4 — заливочные отверстия, 5 — нижнее седло, 6 — нижняя втулка

Для проведения 2-ступенчатого цементирования в обсадной, колонне на уровне, соответствующем низу верхнего интервала, устанавливают специальную заливочную муфту (рис. 2).

Подготовку скважины аналогична 1- ступенчатому цементированию.
После промывки скважины и установки на колонну цементировочной головки приступают к закачке 1 й порции цементного раствора, соответствующей цементируемому объему 1 й ступени. Закачав нужный объем цементного раствора, в колонну вводят верхнюю пробку 1 й ступени, которая проходит через заливочную муфту (рис. 2, а).
Продавочной жидкостью вытесняют раствор в затрубное пространство.

После закачки объема продавочной жидкости, равного внутреннему объему обсадной колонны в интервале между заливочной муфтой и упорным кольцом, освобождают находящуюся в цементировочной головке нижнюю пробку 2 й ступени.
По достижении заливочной муфты, пробка садится во втулку, резко понижая давление нагнетания, но под давлением смещает ее вниз, открывая сквозные отверстия в муфте (рис. 2, б). .

При использовании способа непрерывного цементирования, тампонажный раствор для цементирования второй ступени закачивают тотчас за нижней пробкой второй ступени.
2-ступенчатое цементирование с разрывом — после открытия отверстий в заливочной муфте возобновляют циркуляцию бурового раствора, а тампонажный раствор 2 й ступени подают в скважину спустя некоторое время, к примеру, после схватывания раствора 1 й порции.

Цементирование хвостовика.
После промывки ствола скважины на устье ее устанавливают цементировочную головку, в которую вставляют верхнюю секцию разделительной заливочной пробки.
Закачивают расчетное количество цементного раствора, который продавливают буровым раствором или водой.
Когда раствор будет продавлен в объеме, равном внутреннему объему бурильных труб, верхняя секция пробки войдет в нижнюю и перекроет отверстия кольца.
При этом давление в бурильных трубах резко возрастет.
Шпильки, удерживающие нижнюю секцию в переводнике, срезаются, и обе секции, как одно целое, перемещаются вниз по хвостовику до резкого подъема давления.
После этого колонну необходимо посадить на забой, и путем вращения инструмента по часовой стрелке освободить бурильные трубы с переводником от хвостовика и вымыть излишек цементного раствора.
Через 16-20 часов следует определить высоту подъема цемента за колонной, оборудовать устье скважины, испытать колонну на герметичность и перфорировать в интервале продуктивного пласта.
Заключительный этап процесса восстановления скважины методом зарезки и бурения 2 го ствола — испытание эксплуатационной колонны на герметичность, перфорирование отверстий против продуктивного горизонта и освоение скважины (вызов притока нефти или газа из пласта).

Тампонаж
Тампонирование (цементирование) скважин — технологический процесс упрочнения затрубного пространства и обсадной колонны от разрушающего действия горных пород и грунтовых вод.
В процессе цементирования заданный интервал заполняется раствором вяжущих материалов (цемента), который в состоянии покоя превращается в прочный непроницаемый камень.
Используется специальный тампонажный цемент — модификацию портландце­мента с повышенными требованиями к минералогическому составу клинкера.
В состав цемента введены добавки, замедляющие его застывание.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector