Для чего нужен тампонажный цемент

ГОСТ 26798.2-96. Цементы тампонажные типов I-G и I-H

Тампонажный цемент (ТЦ) используется с целью изоляции скважин для добычи нефти и газа от давления грунтовых вод. Материал имеет очень схожий состав с обычным портландцементом и является одной из его разновидностей. ТЦ получают измельчением специального тампонажного клинкера. В его состав входят минеральные компоненты, соотношение которых зависит от типа тампонажного цемента. Для изолирования холодных скважин используются одни ингредиенты, а для работы в горячих скважинах — другие.

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.

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.

Комбинированные полимерно-цементные растворы

Комбинированные растворы получаются путем сочетания в тампонажном растворе цементной суспензии и раствора полиакриламида или гипана. Для приготовления комбинированной смеси используются следующая пропорция компонентов:

• ¾ тампонажный цемент;
• ¾ вода в соотношении 60% от массы сухого цемента;
• ¾ хлористый кальций (2,5-5%);
• ¾ полиакриламид (0,15-0,20%).

Из-за высокой вязкости полиакриламид предварительно разводят до концентрации трехпроцентного раствора и вводят в цементную массу непосредственно в буровых трубах, чтобы избежать преждевременного схватывания.

Что такое буровой цемент?

В соответствии со своим «народным» и Гостовским названием тампонажные цементы используются для герметизации пространства между пробуренным стволом скважины и обсадными трубами от грунтовых вод или разделения нефтегазоносных горизонтов.

Иногда, тампонажный цемент используют в качестве классического портландцемента в строительстве объектов промышленного и гражданского назначения.

ПЦТ II-СС-50. Портландцемент Тампонажный сульфатостойкий с минеральными добавками, для низких или нормальных температур:

• ПТЦ и – портландцемент тампонажный;
• II – с минеральными добавками;
• СС – сульфатостойкий;
• 50 – для низких и нормальных температур (от 15 до 50 градусов Цельсия).

Специфические особенности

То, чем отличается от портландцемента тампонажный цемент, – состав: для его изготовления в измельченную клинкерную основу с гипсом вносят определенные добавки.

Для нефтяных и газовых скважин изготавливаются разные типы смесей, которые разделяются на следующие подвиды:

1. Гигроскопический. Для получения материала в сухую массу вводят гидрофобизатор триэтаноламина.
2. Утяжеленный. Для изготовления смешивают цементный клинкер с гипсом и утяжеляющими добавками. Таковыми может служить железная руда в виде тяжелых шпальтов, гематитов, магнетитов.
3. Песчанистый. Для получения материала этого подвида в смесь добавляют кварцевый песок с гипсом. Количество компонентов не должно быть больше 50 % для «горячих» скважин и меньше 20 % для «холодных».
4. Солестойкий. Используется там, где соли в грунтовых водах имеют высокую концентрацию. Это приводит к возникновению коррозии, но добавление тонкоизмельченного кварцевого песка устраняет это недостаток.

Технические характеристики каждого вида зависят от пропорций и свойств компонентов. Таковыми могут выступать кварцевый песок, минеральные вещества, известняк, шлак.

Технология и область применения

Этот вид цемента не участвует в строительстве жилых зданий из-за слишком быстрого застывания. В основном используются такие бетонные блоки в нефтегазовых скважинах. Раствор можно применять для заливки свай в сложных условиях.

Он заливается полностью за счет воды при помощи специальных помп, жидкость добавляется к составу в соотношении 2:1. Затем, когда цемент станет подвижным тестом (это состояние, которое получило название «пульпа»), можно закачивать его в отверстие. После полного затвердевания материал становится монолитным и надежно защищает от грунтовых вод.