Тампонажные цементы

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
ТЦ – это продукт,

состоящий из смеси тонкоразмолотых ВВ и добавок, после затворения которого водой получают ТР, а затем ТК.

Тампонажные цементы могут быть классифицированы по следующим основным признакам:
температуре применения;
плотности ТР;
устойчивости ТК в воздействию агрессивных пластовых вод.

Лекция № 12

4. Тампонажные цементы (ТЦ)

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
По температуре применения (ºС)

ТЦ делятся на 7 групп:
для низких температур (ниже + 15);
для нормальных температур (+ 15…+ 50);
для умеренных температур (+ 50…+ 100);
для повышенных температур (+ 100…+ 150);
для высоких температур (+ 150…+ 250);
для сверхвысоких температур (выше + 250);
для циклически меняющихся температур.

Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
По плотности получаемого ТР

(кг/м3) ТЦ делятся на 5 групп:
легкие (< 1400);
облегченные (1400…1650);
нормальные (1650…1950);
утяжеленные (1950…2300);
тяжелые (> 2300).

Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
По устойчивости ТК к

воздействию агрессивных пластовых вод ТЦ делятся на 5 групп:
устойчивые только к хлоркальциево-натриевым водам;
устойчивые к сульфатным, а также к хлоркальциево-натриевым водам;
устойчивые к кислым (углекислым, сероводородным) водам;
устойчивые к магнезиальным водам;
устойчивые к полиминеральным водам.

Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Считается, что портландцемент был

изобретен в Англии каменщиком Аспидом, который получил патент в 1824 году.
Однако в России портландцемент был получен еще в 1817 году начальником военнорабочей команды Е.Г. Челиевым, который в 1825 году издал книгу о вяжущем веществе, аналогичном по составу применяемому ныне портландцементу.

Лекция № 12

4.1. ПТЦ – портландцемент тампонажный (ГОСТ 1581-96)

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
По вещественному составу ПЦТ

подразделяют на следующие типы:
I - ПЦТ бездобавочный;
I-G - ПЦТ бездобавочный с нормированными требованиями при В/Ц = 0,44;
I-H - ПЦТ бездобавочный с нормированными требованиями при В/Ц = 0,38;
II - ПЦТ с минеральными добавками;
III - ПЦТ со специальными добавками, регулирующими плотность ТР.

Лекция № 12

4.1.1. Классификация ПЦТ

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
По плотности тампонажного раствора ПЦТ

типа III подразделяют:
на облегченный (Об);
утяжеленный (Ут).

По температуре применения (ºС) ПЦТ I, II и III типов подразделяют на предназначенные:
для низких и нормальных температур (15…50);
для умеренных температур (51…100);
для повышенных температур (101…150).

Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
По сульфатостойкости ПЦТ I,

II и III типов подразделяют:
на обычный (требования к сульфатостойкости не предъявляют);
на сульфатостойкий (СС).

По сульфатостойкости ПЦТ типа I-G и I-H подразделяют на цемент:
высокой сульфатостойкости (СС-1);
умеренной сульфатостойкости (СС-2).

Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
1. Вещественный состав (без

учета гипсового камня) всех типов ПЦТ должен быть следующим:

Лекция № 12

4.1.2. Технические требования к ПЦТ

* - добавок осадочного происхождения не должно быть более 10 % от массы цемента

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
2. Показатели свойств ТЦ,

ТР и ТК должны удовлетворять следующим требованиям:

Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Лекция № 12
3. Облегчающие

и утяжеляющие добавки должны обеспечивать получение ТР следующей плотности:

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
4. Концентрация добавок, вводимых

в ПЦТ при помоле, не должна превышать следующих значений:

Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Условное обозначение портландцемента тампонажного

должно включать в себя:
буквенное обозначение цемента: ПЦТ;
обозначение типа цемента (I, II, III, I-G, I-H);
обозначение сульфатостойкости цемента (СС, СС-1, СС-2);
для цемента типа III - обозначение средней плотности ТР (Об 4, Об 5, Об 6, Ут 0, Ут 1, Ут 2, Ут 3);
обозначение максимальной температуры применения цемента (50, 100, 150);
обозначение гидрофобизации (ГФ) или пластификации (ПЛ) цемента;
обозначение стандарта (ГОСТ 1581-96).

Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Примеры условных обозначений ПЦТ:

Портландцемент тампонажный с минеральными добавками, сульфатостойкий, для низких и нормальных температур
ПЦТ II-СС-50 ГОСТ 1581-96

Портландцемент тампонажный со специальными добавками, облегченный, с плотностью ТР, равной 1500 кг/м3, для умеренных температур, гидрофобизованный
ПЦТ III-Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581-96

Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Партия ПЦТ может быть

отгружена и принята, если результаты его испытаний по всем показателям соответствуют требованиям ГОСТ 1581-96.
В документе о качестве ПЦТ должно быть указано следующее:
наименование изготовителя, его товарный знак и адрес;
наименование и (или) условное обозначение ПЦТ по ГОСТ 1581-96;
номер партии и дата отгрузки;
номера вагонов или наименование судна;
вид и количество добавок для ПЦТ типов II и III;
σизг в возрасте 1 (2) суток или σсж через 8 часов;
водоотделение;
плотность ТР для цемента типа III;
время загустевания;
гарантийный срок хранения и др.

Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Состав:
портландцемент (ПЦТ типа

I) – до 40 %;
трепел – до 45 %;
гранулированный доменный шлак – до 20 %.

Лекция № 12

4.2. ОЦГ – облегченный цемент для горячих (50…100 ºС) скважин (ТУ 39-01-08-469-79)

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
удельная поверхность ОЦГ, м2/кг -

1000 ± 300
плотность ТР, кг/м3 - 1450…1500
В/Ц - 0,95…1,05
время загустевания (T = 75 ± 3 ºC, Δp = 0,1 МПа)*, мин ≥ 90
σизг через 2 суток (T = 75 ± 3 ºC, Δp = 0,1 МПа)**, МПа ≥ 1,5
σсж через 2 суток (T = 75 ± 3 ºC, Δp = 0,1 МПа)**, МПа ≥ 4,0
гарантийный срок хранения - 2 мес.

Лекция № 12

Технические требования к ОЦГ:

* - режимные параметры испытаний;
** - режим твердения ТК.

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Состав:
Лекция №

12

4.3. ЦТОК – цемент тампонажный облегченный повышенной коррозионной стойкости (ТУ 39-0147009-010-89)

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Выпускают 3 марки ЦТОК:
Лекция

№ 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Состав:
Лекция № 12
4.4.

ЦТО – цемент тампонажный облегченный (ТУ 39-0147009-018-89)

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Выпускают 7 марок ЦТО:

Лекция № 12

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Состав:
ПЦАТ (портландцемент алинитовый

тампонажный);
облегчающая добавка (вспученный перлитовый песок марки М 75-100).

Лекция № 12

4.5. МТО – материал тампонажный облегченный (ТУ 39-08-217-85)

Технические требования к МТО:
плотность ТР, кг/м3 - 1500±50
сроки схватывания (T = 22 ± 2 ºC), ч
- начало ≥ 4
- конец ≤ 8
σизг через 1 сутки (T = 22 ± 2 ºC, Δp = 0,1 МПа), МПа ≥ 0,9

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Состав:
высокопрочный гипс

(α - полугидрат сульфата кальция) - 70…80 %;
портландцемент - 20…30 %;
регулятор твердения (белковосодержащие вещества микробиологического синтеза, обеспечивающие необходимую подвижность ТР при сохранении высокой скорости набора прочности ТК в условиях низких температур) - 0,2…0,5 %.

Лекция № 12

4.6. ЦТН – цемент тампонажный для низкотемпературных (- 2…+ 30 ºС) скважин (ТУ 113-08-565-85)

кафедры бурения скважин П.С. Чубик

Лекция № 12
Технические требования

к ЦТН высшей категории качества:

удельная поверхность ЦТН, м2/кг ≥ 400
плотность ТР, кг/м3 - 1700…1800
В/Ц - 0,42…0,5
время загустевания, мин ≥ 60
σизг через 1 сутки, МПа
- при T = 20 ºC ≥ 2,0
- при T = - 2 ºC ≥ 1,5
растекаемость, мм ≥ 180…200
сроки схватывания (T = 20 ºC, Δp = 0,1 МПа ), ч-мин:
- начало ≥ 1-15
- конец ≤ 3-00
гарантийный срок хранения - 4 мес.

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Получают по НТС-технологии (технологии

низкотемпературного синтеза).
ПЦАТ в отличие от ПЦТ в качестве основного клинкерного минерала содержит не алит, а алинит, который обеспечивает быстрое схватывание, высокую раннюю прочность ТК и его низкую проницаемость.
Рекомендуемая температура применения – 15…50 ºС.

Лекция № 12

4.7. ПЦАТ – портландцемент алинитовый тампонажный (ТУ 21 УзССР-146-89)

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Лекция № 12
Технические требования к ПЦАТ

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Состав:
гранулированный доменный шлак

– до 30 %;
кварцевый песок – до 30 %;
портландцемент – до 60 %.
Предназначен для тампонирования скважин с забойными температурами от 15 до 50 ºC на нефтяных месторождениях, разрабатываемых с применением термических методов повышения нефтеотдачи (паронагнетание, создание внутрипластового движущегося очага горения и др.) с температурой рабочего агента до 300 ºC.

Лекция № 12

4.8. ЦТПН – цемент тампонажный для паронагнетательных скважин (для циклически меняющихся температур). Выпускается по ТУ 39-1057-85.

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
удельная поверхность ПЦАТ, м2/кг

≥ 290
плотность ТР, кг/м3 - 1840±40
растекаемость, мм - 180…220
сроки схватывания (T = 22 ± 2 ºC, Δp = 0,1 МПа ), ч
- начало ≥ 2
- конец ≤ 7
σизг через 2 суток (T = 22 ± 2 ºC, Δp = 0,1 МПа), МПа ≥ 1,5
σсж через 2 суток (T = 22 ± 2 ºC, Δp = 0,1 МПа), МПа ≥ 2,5
рекомендуемое В/Ц - 0,45
гарантийный срок хранения - 3 мес.

Лекция № 12

Технические требования к ПЦАТ:

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Состав:
портландцементный клинкер нормированного

состава – не менее 8,6 %;
никелевый шлак – до 86,3 %;
известняк – до 5,1%.

Рекомендуемая температура применения 100…150 ºС.

Лекция № 12

4.9. Цемент тампонажный сероводородостойкий (до 25 % H2S в продукции скважины). Выпускается по ТУ 21-20-64-85.

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Лекция № 12
Технические требования к цементу

тампонажному сероводородостойкому

растекаемость, мм - 180…200
сроки схватывания (T = 75 ± 3 ºC, Δp = 0,1 МПа ), ч
- начало ≥ 2
конец ≤ 8
σизг через 2 суток (T = 75 ± 3 ºC, Δp = 0,1 МПа), МПа ≥ 2
σсж через 2 суток (T = 75 ± 3 ºC, Δp = 0,1 МПа), МПа ≥ 5
В/Ц - 0,45
гарантийный срок хранения - 2 мес.

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Состав:
ШПЦС – 120 (температура

применения 120 ± 40 ºС)
гранулированный доменный шлак – до 70 %;
кварцевый песок – до 50 %;
портландцемент – до 20 %.
ШПЦС – 200 (температура применения 200 ± 40 ºС)
гранулированный доменный шлак – до 70 %;
кварцевый песок – до 50 %.
Гарантийный срок хранения ШЦПС – 120, 200 - 4 мес.

Лекция № 12

4.10. ШПЦС – шлакопесчаный цемент совместного помола (ОСТ 39-017-80)

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Лекция № 12
Технические требования к ШПЦС:

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Состав:
портландцемент – не

менее 20 %;
железная руда – до 75 %;
гранулированный доменный шлак (не обязательный компонент) - до 25 %.

Рекомендуемая температура применения – 15…100 ºC.
Гарантийный срок хранения – 3 мес.

Лекция № 12

4.11. УЦГ – утяжеленный тампонажный цемент (ТУ 39-01-08-535-80)

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Лекция № 12
Технические требования к УЦГ:

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Состав:
УШЦ 1-120, УШЦ 2-120

гранулированный доменный шлак – не менее 25 %;
железная руда – до 75 %;
портландцемент – до 20 %.

УШЦ 1-200, УШЦ 2-200
гранулированный доменный шлак – не менее 25 %;
железная руда – до 75 %.

Гарантийный срок хранения – 4 мес.

Лекция № 12

4.12. УШЦ – утяжеленный шлаковый цемент (ОСТ 39-014-80)

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Лекция № 12
Технические требования к УШЦ:

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
Состав:
гранулированный доменный шлак

– до 65 %;
кварцевый песок – до 10 %;
парафин (гидрофобизующая добавка) – до 5 %;
барит (утяжеляющая добавка) – до 55 %.

Рекомендуемая температура применения – 100…150 ºС.
Гарантийный срок хранения – до 6 мес.

Лекция № 12

4.13. ЦТУК – цемент тампонажный утяжеленный коррозионностойкий (к полиминеральной , углекислой и сероводородной агрессии). Выпускается по ТУ 39-995-85.

кафедры бурения скважин П.С. Чубик
удельная поверхность ЦТУК, м2/кг

≥ 200
В/Ц
ЦТУК -120-1 - 0,35
ЦТУК -120-2 - 0,30
плотность ТР, кг/м3
ЦТУК -120-1 - 2050…2150
ЦТУК -120-2 - 2160…2300
растекаемость, мм ≥ 180
сроки схватывания (T = 120 ºC, Δp = 60 МПа ), ч
начало ≥ 4
конец ≤ 8
σизг через 1 сутки (T = 120 ºC, Δp = 60 МПа), МПа ≥ 2

Лекция № 12

Технические требования к ЦТУК: