Как сделать тампонажный раствор

Тампонажный раствор: свойства, правила приготовления, состав, соответствие требованиям ГОСТ, назначение и применение

В процессе бурения применяются специальные растворы для вымывания шлама и продуктов разработки местной породы. Эта операция необходима для повышения эффективности механического воздействия буровой установки и расчистки забоя. Вымывание производится с помощью тампонажных растворов, которые готовятся по специальным технологиям.

Назначение буровых смесей

Циркуляция воды в скважине способствует прочистке отверстия, чем помогает бурительному и заделочному процессам. При условии, что используется активный состав с дополнительными эксплуатационными свойствами, можно рассчитывать на целый ряд других эффектов, среди которых следующие:

Основа для состава тампонажной смеси

Для создания буровых растворов применяются пластические и тонкодисперсные глины с минимальными включениями песка, которые вместе с водой могут образовывать вязкую суспензию с длительным периодом оседания. При разработке газовых и нефтяных скважин специалисты рекомендуют использовать щелочные виды монтмориллонитовых глин, а также глинопорошки. Кроме того, в состав тампонажного раствора входит техническая вода, гидрогели и солевые компоненты. Современные смеси включают инвертную эмульсию, известково-битумные основы и полимерные компоненты. Соотношения между ингредиентами и конкретный их набор зависит от эффекта, который необходимо достичь, и условий применения раствора. В любом случае к нежелательным компонентам относятся примеси наподобие гипса и растворимых минералов, которые понижают стабильность вязкого глинистого сырья.

Правила создания раствора

Приготовление тампонажных смесей производится с помощью цементосмесительных агрегатов в соответствии с регламентированными режимами. В зависимости от поставленных задач и применяемого сырья в схему приготовления могут вводиться разные технологические решения. К примеру, если используется лежалый цемент, то необходимо предусмотреть его активацию. Сухая смесь в емкость подается при стабильной работе водоподающего насоса. Совмещение жидкости и сухих компонентов должно производиться в условиях поддержания давления на уровне 12-15 МПа. Это оптимальная среда для приготовления тампонажных растворов с точки зрения затворения и схватывания структуры. Далее необходимо выждать период стабилизации смеси, для которой предусматривается специальный режим в цементосмесительной машине.

Свойства тампонажных смесей

Технико-эксплуатационные свойства буровых смесей определяются подобранной рецептурой и на практике применения определяют качества взаимодействия с материалами пластов скважины. Учитываются следующие свойства тампонажного раствора:

Модификация свойств буровой смеси

Корректировка тех или иных качеств не всегда возможна обычными средствами и материалами, поэтому целесообразнее использовать специальные присадки и добавки, которые эффективно и точечно изменяют нужные свойства. В их числе отмечаются следующие модификаторы:

Виды растворов для бурения

В практике применения обычно выделяют следующие виды тампонажных смесей:

Проверка на соответствие ГОСТу

Согласно ГОСТу 26798.1-96, параметры буровых растворов определяются без учета возможных воздействий, которые могут иметь место в процессе эксплуатации материала в реальных условиях с подключением обсадных колонн. На соответствие нормативам проверяется время загустевания смеси, плотность и вязкость. При этом для разных составов и технические показатели, и перечень критериев оценки могут меняться. Так, для определения свойств расширения и прочности в случае с тампонажным цементным раствором используется ГОСТ 1581-96, требующий, чтобы испытания проводились при температуре окружающей среды порядка +30 °С. В процессе затвердевания смесей цементного камня в ограниченном объеме показатели прочности могут быть выше, чем при использовании аналогичной по составу массы при заполнении скважины. И, напротив, проницаемость раствора понижается.

Технология применения тампонажной смеси

Для использования буровых растворов используется специальное оборудование, обеспечивающее техническую возможность операций циркуляции. В процессе применение тампонажные растворы совершают следующий технологический цикл:

Заключение

Тампонажные смеси являются необходимым расходным материалом при разработке и обустройстве скважин. Однако неправильное их использование вместе с положительными эффектами может повлечь и негативные последствия. В частности, ошибки при изготовлении тампонажного раствора в дальнейшем могут обернуться обвалами породы и даже повреждением бурового оборудования. Поэтому изначально составляется проект промывки, состав которой тщательно рассчитывается. В целом же необходимо определить, каким будет объем сухих компонентов, воды, общее количество смеси, характеристики цементировочных агрегатов и т. д.

Источник

Промывочные тампонажные растворы

Цементирование (тампонаж) нефтяной скважины

По мере увеличения глубины скважины требуется проводить цикл работ по укреплению стволового пути, включающий спуск обсадной колонны и тампонаж затрубного сектора. Так как в качестве тампонажного промывочного раствора обычно (но не всегда) применяются рабочие жидкости, содержащие цемент, этот технологический прием получил дублирующее название «цементирование скважины». Для дальнейшей успешной эксплуатации скважины процесс укрепления стенок цементированием и, в частности, качество образующегося цементного камня, играет первостепенную роль. Состав тампонажных промывочных растворов должен обеспечить:

Ввиду того, что цементный камень не подлежит замене и должен обеспечить надежное функционирование скважины во все время эксплуатации цементирование колонны необходимо выполнять в строгом соответствии с разработанными техническими регламентами, обеспечивая наличие и использование качественных тампонажных реагентов.

Цементирование колонны включает в себя цикл работ по приготовлению промывочного тампонажного раствора и нагнетании его в скважину, в затрубный промежуток. Во время проведения работ ведется постоянный контроль за параметрами промывочного тампонажного раствора и его соответствия технологическим характеристикам. После проведения цементажа скважины, через время, требующееся для затвердевания раствора, проводится исследование качества выполненных работ и, при соответствии цементного камня расчетным технологическим параметрам, процесс цементирования объекта считается законченным.

В качестве цементирующей составляющей промывочных тампонажных растворов используются портландцементы и доменные шлаки.

На месторождениях с АВПД (аномально высоким давлением) работы по цементажу скважин производятся многоступенчатым методом, при этом плотность бурового тампонажного раствора увеличивают до максимально возможной величины. Помимо этих технологических приемов, во избежание заколонных нефтегазоводопроявлений, используют седиментационноустойчивые тампонажные компоненты, обеспечивающие ускоренное «схватывание» цементной смеси. В результате обработки стенки скважины успешно противостоят проницаемости пластов.

Добавки, улучшающие свойства тампонажных растворов

Для улучшения рабочих характеристик промывочного тампонажного раствора в качестве дополнительно используемых добавок используются:

Общим недостатком практически всех цементных смесей является низкая коррозионная стойкость полученного цементного камня, усадка его во время дальнейшей эксплуатации и возможность проникновения вод через поры.

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:

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

Тампонажные растворы на основе «Ультрацемета»

Источник

Как сделать раствор цемента своими руками?

Цементно-песочная смесь используется практически во всех сферах строительства: как в качестве кладочного и штукатурного растворов, так и в виде основы для бетона. Эти компоненты рекомендуется разводить непосредственно перед началом работ, ориентировочное время схватывания составляет 1 ч. От того, в каких пропорциях смешивают цемент с песком, определяется прочность и адгезия раствора, так же как его качество и соответствие условиям эксплуатации после застывания. В зависимости от целевого назначения подбираются соотношения от 1:2 до 1:4, вода добавляется по весу вяжущего в равной или чуть меньшей доле.

Технология замеса раствора несложная, главное — выбрать качественные компоненты и развести их в правильной последовательности.

Для того чтобы правильно замесить цементный раствор, необходимо знать, какие существуют марки, требования к консистенции, последовательность смешивания и пропорции основных материалов. Обычно используют:

Виды цементных смесей

В зависимости от состава и целей использования, раствор подразделяется на марки:

Все разновидности различаются между собой количественным содержания песка и пропорциями. Изменение соотношения основных компонентов позволяет применять такой строительный материал для различных работ.

Марка раствора – показатель прочности конструкции, построенной с его использованием. Пропорции ингредиентов зависят, как правило, от того, какой марки нужен цементный раствор. Часто инструкция по приготовлению печатается производителем на упаковке.

Конечно, можно заказать готовую массу нужной марки (в настоящее время реализуются сухие готовые смеси для фундамента, штукатурки или стяжки, в которые необходимо просто добавить нужное количество воды). Но самостоятельный замес поможет сэкономить деньги.

Правила определения нужной марки песчано-цементной массы

По технологии требуется, чтобы марка раствора соответствовала марке используемого материала (кирпич, блоки). Например, если кладка возводится из кирпича марки 100, то и цементная масса должна быть М100. При соблюдении данного правила в результате вы получите цельную однородную кирпичную конструкцию.

В том случае, если марка используемого материала высока, например 350, то стремиться к совпадению не стоит, так как это значительно удорожит строительство. Общепринятые пропорции – 1 часть (например, ведро) цемента и 3 – песка (1 к 3). При приготовлении бетона для заливки фундамента к данной пропорции добавляют 3-5 частей щебня.

В продаже имеется огромный ассортимент различных видов цемента, отличающихся маркой, производителем, свойствами и сроком годности. У профессиональных строителей особой популярностью пользуется портландцемент, характеризующийся высоким уровнем водонепроницаемости, морозостойкости и прочности. Он хорошо затвердевает практически при любой погоде.

Правила приготовления смеси

При ручном замесе разводить цемент рекомендуют в металлической или пластмассовой емкости: корыте, тазике, старой ванне, ведре. Для перемешивания потребуется лопата, мастерок, шпатель или дрель с насадками. При больших объемах приготавливаемого цементного раствора (от 1 м3) целесообразно использовать бетоносмесители. Все оборудование и площадка для замеса подготавливаются заранее, как и вводимые компоненты. Жизнеспособность цементной основы составляет 1–1,5 ч, смесь применяют непосредственно после приготовления.

Песок предварительно промывается и просушивается, влажный наполнитель добавлять нельзя — это приводит к нарушению соотношения В/Ц. Характеристики цементно-песчаного состава зависят от свойств вяжущего и выбранных пропорций (для проверки соответствия разделяют заводскую марку прочности на число долей песка). Разводить цемент лучше всего чистой водой (подойдет талая, дождевая или питьевая), брать ее из открытых источников не рекомендуется. Для придания пластичности допускается введение добавок (жидкого мыла, извести, пластификаторов), но не более 4–5 % от общей доли вяжущего.

Последовательность загрузки компонентов зависит от способа замеса: при ручном вначале в емкость просеивается песок и цемент, затем они затворяются жидкостью. При использовании бетономешалки, наоборот, — в чашу заливается вода, потом — наполнители. Разводить добавки и примеси лучше сразу, исключение делается лишь для армирующей фибры. В любом случае — цементный раствор замешивается не более 5 минут, за это время он должен достичь однородной консистенции. Правильно приготовленный состав остается на мастерке или шпателе и плавно стекает при переворачивании, комков и неразведенных частиц в нем не наблюдается.

Соотношение наполнителей

Основной мерой является доля вяжущего. В зависимости от назначения состава используются следующие пропорции вводимых компонентов:

1. Для приготовления штукатурки: 1:3, соотношение В/Ц не превышает 1, разводить состав рекомендуется порционно. При проведении работ внутри помещения минимальная марка прочности цемента — М150, фасадных — М300. Для придания штукатурке пластичности допускается введение извести (не более 50 % от доли песка).

2. При замесе кладочного раствора: 1:4, марка прочности вяжущего — не ниже М300. Известь вводится исключительно в гашенном виде и не более 0,3 от доли цемента. Идеальное соотношение В/Ц — в пределах 0,5, для придания пластичности добавляют 50 г жидкого мыла. Кладочные составы готовятся в строгой последовательности: сначала в емкость или бетономешалку вводится вода, затем — наполнители.

3. Для фундаментных работ: 1:2:4 (цемент, песок, щебень, соответственно), доля воды берется равной объему вяжущего. Используется портландцемент от М400 и крупнофракционный наполнитель из твердых горных пород, замес осуществляется в бетономешалке.

4. При заливке бетонной стяжки пола необходимо развести цемент высокой марки с песком, в пропорции 1:3, при соотношении В/Ц = 0,5. Состав должен тянуться за мастерком и заполнять мелкие пустоты, его лучше замешивать принудительно.

5. При железнении полов готовится смесь цемента и песка в пропорции 1:1. Жидкое стекло или известь следует развести заранее в воде, при соотношении не более 0,1 к доле вяжущего.

При приготовлении бетонов и составов с различными наполнителями, в раствор вводится цемент без смешивания с песком, во всех остальных случаях их целесообразно просеивать вместе. Помимо засыпания четко отмеренных долей, правильность пропорций определяется маркой вяжущего (не ниже требуемой, при сомнении в качестве или свежести его расход увеличивают), чистотой и сухостью песка, прочностью и лещадностью щебня (для бетонов). Сложнее всего подобрать водно-цементное соотношение, рекомендуется вначале использовать 85 % воды, затем постепенно вводить остаток.

Часто возникает вопрос: как развести цемент с жидким мылом. Эта добавка очень популярна в частном строительстве, она является самым дешевым пластификатором. Но избыток пены вреден, лучше подождать 3–4 минуты для ее усадки и только затем вводить цементно-песочную смесь (причем — малыми порциями). Время замеса при этом увеличивается примерно на 5 минут. Общая доля любых примесей (включая красящие минералы) не должна превышать 10 % от массы вяжущего, в противном случае качество приготавливаемого раствора резко снижается (нивелируются адгезивные свойства).

Советы специалистов

Разводить нужно при температуре окружающего воздуха от +5 °C. По возможности пользуются бетономешалкой, это повышает однородность и качество раствора. При автоматическом замесе последовательность загрузки компонентов зависит от размера фракций: от мелких к крупным. Готовый раствор выгружается и используется сразу, чем выше марка прочности цемента, тем быстрее он схватывается. Для улучшения характеристик рекомендуется:

Особенности смешивания

Перед началом работы ингредиенты рекомендуется вместе просеять через строительное сито, таким образом состав приобретает однородность. Смешивать цемент с песком лучше не руками, а с помощью инструментов: бетономешалки или дрели с насадкой. Желательно, чтобы размер фракций был в пределах 0–2 мм, любые примеси отрицательно влияют на характеристики раствора. Проверить песок на наличие глины очень просто: достаточно его развести в стеклянной емкости с водой, если наблюдаются мутные взвеси — стоит купить другой. Также следует определить качество цемента: свежий просыпается сквозь пальцы и имеет светлый серый или зеленоватый оттенок, в нем нет комков.

Чтобы правильно развести раствор из этих компонентов рекомендуется придерживаться такой технологии:

Нарушение пропорций приводит к растрескиванию раствора после застывания или его рассыпанию. Важно выбрать их заранее, рассчитать и купить требуемое количество материла. Жизнеспособность готового раствора лежит в пределах 1 ч, за это время его необходимо полностью использовать по назначению. Застывшую в емкости смесь повторно разводить недопустимо.

Общие рекомендации для приготовления растворов

Условно все цементные растворы можно разделить на: штукатурные (с маркой прочности от М10 до М50), кладочные (от М50 до М200, соответственно), применяемые для заливки стяжек или в качестве основы для бетонирования строительных конструкций (М150 и М200). Выбранные пропорции ощутимо влияют на данный показатель, в частности — каждая добавочная доля мелкофракционного наполнителя снижает его. Для примера: если развести портландцемент М400 с песком в соотношении 1:4, то итоговая марка раствора составит М100. Чем меньше цемента, тем рыхлее и пористее он будет.

Существует требование: используемый для соединения кирпича или бетона раствор не должен уступать в прочности марке самого изделия. В идеале они совпадают, тогда возводимая конструкция будет монолитной и однородной. Это правило касается в основном кладочных смесей, желательно также учесть такие характеристики, как морозостойкость и водостойкость. То есть, при монтаже фундаментных блоков в соединительный раствор целесообразно ввести гидрофобные добавки.