Как известно [70, 71, 72], материал «Кварц» представляет собой высокодисперсный порошок белого цвета с низкой насыпной плотностью 0,2 0,8 г/см3, по данным гранулометрического анализа основная доля индивидуальных частиц находится в пределах 10-50 мкм, причем отмечается сильное электростатическое взаимодействие частиц, приводящее к образованию конгломератов, практически не смачивающихся водой. В результате чего возникли трудности по введению и равномерному распределению порошка в сухой цементной смеси и затворение цементного раствора водой. Для определения наиболее оптимального метода затворения, были проведены несколько серий экспериментов. Необходимое процентное количество «Кварца» вводилось в сухую смесь: при ручном перемешивании; при смешивании в дезинтеграторе при 6000 оборотах в минуту; в углеводородных жидкостях. Результаты приведены в таблице 4.5. Как видно из таблицы 4.5, при введении реагента вручную (первая серия экспериментов), происходит повышение водопотребности, с одновременным снижением плотности раствора и прочности цементного камня при твердении в нормальных условиях. Но это, видимо, взаимосвязанные процессы, т.к., например, при введении «Кварца» в количестве 0,5 % от массы цемента прочность цементного камня на изгиб практически не снижается. Испытания составов с добавкой Кварца на скорость водоотдачи под давлением на приборе ВМ-6, показали, что с увеличением доли добавки несколько снижается скорость водоотдачи. Однако тампонажный раствор с добавкой Кварца при подготовке только перемешиванием вручную имел структурную неоднородность, что, повидимому, является результатом несмачиваемости частичек Кварца водой, а также недостаточной однородности сухой смеси цемента и «Кварца». Визуальный анализ образцов, сформированного при таком способе затворения цементного камня показывает, что цементный камень имеет большое количество пор в виде маленьких воздушных пузырьков, следовательно, снижение плотности раствора с увеличением количества добавки Кварца связано с воздухововлекающей способностью реагента. Гомогенизация раствора в миксере «Воронеж» при скорости вращения вала 2 тыс. об/мин, позволяет снизить содержание в растворе воздуха, вовлекаемого и удерживаемого «Кварцом», в результате чего уменьшение плотности раствора было не столь интенсивным. Отмечено, что «Кварц» не оказывает существенного влияния на сроки схватывания тампонажного раствора, хотя время между началом и концом схватывания несколько сокращается. 113 |
ного каналообразования сопряжены с ускорением структурообразования тампонажного раствора на начальном этапе твердения. Для повышения изоляционных свойств тампонажных растворов нашли применение также минеральные высокодисперсные материалы, вводимые в тампонажный цемент или раствор, и органические высокомолекулярные соединения, растворимые в жидкости затворения. Однако такая обработка ухудшает другие технологические параметры тампонажных растворов и цементного камня, а некоторые из них вызывают существенное увеличение реологических и прочностных параметров тампонажных растворов с момента их приготовления [69]. С целью повышения изоляционных характеристик тампонажного раствора и создания водонепроницаемого тампонажного камня, нами было исследовано влияние на его свойства гидрофобного реагента «Кварц» [70, 71]. Реагент уже нашел практическое применение как в процессе эксплуатации месторождения для интенсификации добычи нефти, так и в процессе заканчивания скважин для вскрытия продуктивных пластов. Так как «Кварц» является гидрофобным материалом, исходя из его свойств, можно предполагать, что введение его в тампонажный материал может оказывать, прежде всего, влияние на скорость водоотдачи, седиментационную устойчивость раствора, а также водопроницаемость образующегося камня. Испытания тампонажного цемента марки ПЦТ-Д0-50 с добавкой «Кварца» проводились в соответствие с требованием ГОСТ 26798,0 85 «Цементы тампонажные. Методы испытаний. Общие положения». Как известно [70, 71, 72], материал «Кварц» представляет собой высокодисперсный порошок белого цвета с низкой насыпной плотностью 0,2 0,8 г/см3, по данным гранулометрического анализа основная доля индивидуальных частиц находится в пределах 10-50 мкм, причем отмечается сильное электростатическое взаимодействие частиц, приводящее к образованию конгломератов, практически не смачивающихся водой. В результате чего возникли трудности по введению и равномерному распределению порошка в сухой цементной смеси и затворение цементного раствора 92 водой. Для определения наиболее оптимального метода затворения, были проведены несколько серий экспериментов. Необходимое процентное количество «Кварца» вводилось в сухую смесь: при ручном перемешивании; при смешивании в дезинтеграторе при 6000 оборотах в минуту; в углеводородных жидкостях. Результаты приведены в табл.3.5. Таблица 3.5. Влияние гидрофобной добавки на свойства цементного . раствора камня, в зависимости от способа его вве93 дения в сухую смесь Способ смешиСостав, массовые доли Растекаемость, мм ПлотПрочность на изгиб через 2 суток при Условная водоотдача (УВО), см3 за 30 мин. вания сухой смеси ПЦТ Ква РЧ УВ добавки В/Ц ность, кг/м3 температуре 22±2°С / (75 °С), МПа 100 0,5 205 1840 4,60 230 100 0,5 0,575 195 1660 4,12 220 Р* 100 1.0 0,6 190 1600 3,80 210 100 2,0 0,625 178 1480 2,64 180 100 0,5 215 1840 6,3/(10,0) 190 100 0,5 0,5 213 1810 100 1,0 0,53 218 1760 Д-6000* 100 2,0 0,53 205 1740 3,7/(3,7) 110 100 4.0 0,566 180 1640 / (6.6) 100 100 4,0 0,6 200 1580 100 6,0 0,68 180 1400 / (3,5) 110 100 0,5 215 1830 6,03 К* 100 2 10 0,5 210 1770 5,00 100 10 0,5 230 1785 6,04 ДТ* 100 2 8 05 210 1770 3,70 100 • 8 0,5 215 1780 3,18 Примечание: Р ручное перемешивание; Д-6000 смешивание в дезинтеграторе при 6000 об/мин; К и ДТ предварительное смачивание «Кварца» керосином и дизельным топливом (их количество приведено в процентах по объему к жидкости затворения. Водосмесевое соотношение определялось только относительно воды затворения). Как видно из таблицы 3.5., при введении реагента вручную (первая серия экспериментов), происходит повышение водопотребности, с одновременным снижением плотности раствора и прочности цементного камня при твердении в нормальных условиях. Но это, видимо, взаимосвязанные процессы, т.к., например, при введении «Кварца» в количестве 0,5 % от массы цемента прочность цементного камня на изгиб практически не снижается. Испытания составов с добавкой Кварца на скорость водоотдачи под давлением на приборе ВМ-6, показали, что с увеличением доли добавки несколько снижается скорость водоотдачи. Однако тампонажный раствор с добавкой Кварца при подготовке только перемешиванием вручную имел структурную неоднородность, что, по-видимому, является результатом несмачиваемости частичек Кварца водой, а также недостаточной однородности сухой смеси цемента и «Кварца». Визуальный анализ образцов, сформированного при таком способе затворения цементного камня показывает, что цементный камень имеет большое количество пор в виде маленьких воздушных пузырьков, следовательно, снижение плотности раствора с увеличением количества добавки Кварца связано с воздухововлекающей способностью реагента. Гомогенизация раствора в миксере «Воронеж» при скорости вращения вала 2 тыс. об/мин, позволяет снизить содержание в растворе воздуха, вовлекаемого и удерживаемого «Кварцом», в результате чего уменьшение плотности раствора было не столь интенсивным. Отмечено, что «Кварц» не оказывает существенного влияния на сроки схватывания тампонажного раствора, хотя время между началом и концом схватывания несколько сокращается. Во второй серии экспериментов, для повышения однородности сухой смеси цемента с «Кварцом» смесь подвергалась дезинтеграторному смешению в режиме б тыс. об/мин и гомогенизации раствора в миксере. Очевидно, что показатели тампонажного раствора отличаются от варианта ручного смешения (см. табл.3.5.). При этом произошло дальнейшее увеличение прочности цементного камня и повышение плотности тампонажного раствора, по сравнению с ручным смешением. Необходимо отметить, что при таком варианте обработки тампонажного материала и раствора изме94 |