Тампонажный цемент: состав и область применения

Тампонажный цемент является разновидностью портландцементов. Это специализированный вяжущий компонент. Он востребован в качестве изоляции газовых и нефтяных скважин труб, обеспечения их защиты от давления со стороны грунтовых вод, сдвижек пластов почвы, воздействия агрессивных сред в процессе активной эксплуатации. Цементный раствор после полного твердения образуют безупречную рубашку монолитного типа. Она непроницаема не только для жидкостей, но и для химически агрессивных газовых сред. Материал крепко сцепляется со стенками ствола внутри породы и трубой из металла. Применение данного строительного материала обеспечивает безопасные рабочие условия и продлевает срок полезной эксплуатации. Такой портландцемент в традиционном строительстве не применяется. Кроме работ по обустройству фундамента из свай бурового типа, если конструкция возведена в сложных с геологической точки зрения условиях.

В общем виде в состав тампонажного цемента входят:

• клинкер – не более 80 %;
• гипс – от 3 до 5 %;
• специализированные добавки. Базовый состав клинкера такой же, как у классического типа портландцемента. К его компонентам выдвигаются высокие требования. Если предполагается эксплуатация в холодных скважинах, то трехкальциевого алюмината должно составлять от 10 до 13 %, алита – 50 %. Для скважин «горячего» типа важно, чтобы в клинкере находилось минимальное содержание трехкальциевого алюмината. Особенности тампонажного цемента:
• тонкий помол;
• способность твердеть под водой;
• твердение происходит быстро;
• прекрасная совместимость с разными добавками.

Если требуется обеспечить изоляцию буровых скважин, то применяют разные виды этого типа связующего: 1. Гигроскопический. Отличается добавкой в клинкер триэтаноламина. Это жидкость бесцветного типа, является слабым основанием; 2. Облегченный. Отличается присутствием трепел, зола, иные добавки с низким плотностью; 3. Утяжеленный. Разнообразные железорудные минералы; 4. Песчанистый. В клинкер вводится кварцевый песок и гипс; 5. Солестойкий. Содержит кварцевый тонкодисперсный песок. Они защищают трубы из металла от появления коррозии, когда идет постоянный контакт с грунтовыми водами с высоким содержанием солей воде.

Специализированные добавки позволяют получать утяжеленный или облегченный тампонажный цемент.

Облегченный тип

Такие растворы применяют для обустройства глубоких скважин, когда они обустроены в сложных геологических условиях, когда высока вероятность появления гидроразрывов. Плотность цементного раствора снижают алюмосиликатные микросферы, зола, трепел, диатомит. Если требуется ремонт оболочки, применяют минимально плотные составы. В клинкер добавляют смесь алюмосиликатных полых сфер и каолина. Их легко закачивать в трубу или створ скважины. Они идеально сцепляются с разными поверхностями и прежней оболочки. Они безупречно устраняют пустоты, сколы и трещины.

Утяжеленный

Данный ТПЦ востребован для цементных работ высокотемпературного типа скважин. Для утяжеления раствора доставляется специализированный железорудный концентрат. Он не влияет на сроки схватывания. Они определяются только свойствами тампонажного портландцемента. Требуется обязательное добавление пластификтаоров. В их роли применяют ацетально-спиртовый стабилизатор.

Выделяют несколько типов: I – без добавок; I-G – без добавок со строго нормированными требованиями, водоцементное соотношение составляет 0,44; I-H – без добавок с нормируемыми требованиями, соотношение воды и цемента – 0,38; II – с добавками минерального типа; III – со специализированными добавками, которые влияют на плотность готового цементного теста.

По плотности теста вяжущее типа III разделяют на:

• облегченное (Об);
• утяжеленное (Ут).

По температуре эксплуатации:

• для пониженных и нормальных температур – от + 15 до + 500 C;
• для умеренных температурных условий – от + 51 до + 1000 C;
• для повышенных температур – +101…+150 °C.

Разновдности вяжущего по сульфатостойкости:

• обычное применяют для условий, где не существует никаких требований к наличию сульфатостойкости;
• СС – сульфатостойкое;
• СС1 – высокой сульфатостойкости;
• СС2 – умеренной сульфатостойкости.

В условном обозначении на маркировке тампонажного цемента в соответствии с ГОСТом указываются следующие данные:

• ПЦТ. Портландцемент тампонажный;
• тип: I, I-G, I-H, II, III;
• степень сульфатостойкости;
• среднюю плотность для вяжущего типа III – Об или Ут;
• максимально допустимая температура эксплуатации;
• ГФ или ПЛ – добавки пластифицирующие или гидрофобизирующие;
• ГОСТ в соответствии с требованиями которого произведена конкретная партия тампонажного цемента.

Эксплуатационные свойства могут существенно различаться их в соответствии с минералогическим составом клинкера, что позволяет выбрать оптимальный вариант.

Базовые технические показатели:

• показатель удельной насыпной плотности: от 800 до 1200 кг/м3;
• насыпная поверхность: от 250 до 1500 кг/м2;
• соотношение воды и цемента: от 0,35 до 0,45;
• прочность: от 27 до 62 кг/см2. Измерение показателя проводятся на вторые сутки после процедуры заливки раствора. Тестирование в возрасте 28 не производят.

Тип конкретный ТПЦ выбирают с учетом ряда значимых моментов:

При выборе подходящего типа учитывают:

• глубину скважины и температуру в ней;
• свойства геологических пластов;
• количество и состав солей в грунтовых водах. Обеспечить полное соответствие требованиям ГОСТа может только свежий тампонажный цемент, при хранении которого были соблюдены нормативные условия.