АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПРОЧНОСТЬ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ

Ф. А. Агзамов, Ди У, Юйфэй Ли, М. Н. Хабиров

Аннотация


Твердение тампонажных материалов в высоко - температурных условиях глубоких скважин неизбежно сопровождается снижением прочности, ростом проницаемости цементного камня и потерей изоляционных свойств. Причём, чем выше температура, тем быстрее в камне происходят деструктивные явления, обусловленные термической коррозией, основой которой является перекристаллизация продуктов твердения. В статье приведен краткий анализ фазового состава и продуктов твердения портландцемента, образующихся при температурах от 20 до 200 оС. Сни¬жение прочности цементного камня при температурах 20-75 оС, связывается с внутрифазовой перекристаллизацией, а быстрое снижение проч¬ности при температурах более 100 оС связано с межфазовой перекристаллизацией высокоосновных продуктов твердения. Показано, что температуры 110 и 150 оС являются двумя критическими точками температуры начала спада прочности цементного камня. Наиболее эффективным способом предупреждения термической коррозии является уменьшение С/S в самом цементе. Рассмотрена прочность продуктов твердения цементов с добавкой 30% молотого песка при различных температурах. При температурах 110-150 оС на начальном этапе набор прочности камня из цементно-песчаных цементов связан с гидратацией клинкерных минералов, поскольку скорость реакции между кварцевым песком и гидроксидом кальция замедлена. Именно гидратация цемента является причиной первоначального повышения прочности цементного камня. При более высоких температурах твердения цементо-песчаных цементов набор прочности связан с тем, что в пределах температур 160-200 оС, скорость реакции кварцевого песка с гидроксидом кальция ускоряется, и приближается к скорости процесса гидратации цемента. При температуре 190 оС, уже через 12-15 часов прочность камня из цементно-песчаных смесей снижается, что может свидетельствовать о незавершенности процессов перекристаллизации в затвердевшем камне, из-за недостатка кремнеземистого компонента, и образование на первой стадии твердения высокоосновных продуктов твердения, которые начинают переходить в низкоосновные. Это свидетельствует о необходимости учета стадийности образования низкоосновных продуктов в процессе гидратации и твердения цементов с добавкой кремнеземистых компонентов.

Ключевые слова


высокотемпературный цемент;фазовые превращения;термическая коррозия;основность продуктов твердения;гидросиликаты кальция;состав продуктов твердения;high-temperaturecement;phase transformations;thermic corrosion;maturing products basicity;calcium hydrosilicates;maturing products composition;

Полный текст:

PDF

Литература


Данюшевский В.С., Алиев Р.М., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным скважинам. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1987.373 с.

Данюшевский В.С. Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов. М.: Недра, 1978. 293 с.

Агзамов Ф. А., Измухамбетов Б.С., Токунова Э.Ф.. Химия тампонажных и промывочных растворов. С-Пб.: ООО "Недра", 2011. 245 с.

Крепление высокотемпературных скважин в коррозионно - активных средах/ Кравцов В.М.[и др.] М.: Недра, 1987, 190 с.

Бутт Ю.М., Рашкович Л.Н. Твердение вяжущих при повышенных температурах. М.:Стройиздат, 1965. 224 с.

Тейлор Х.Ф. Гидросиликаты кальция. Химия цементов. Москва, Стройиздат, 1969. 404 с.

Кузнецова Т.В., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов: учебник для вузов. М.: Высш. шк., 1989. 384 с.

Агзамов Ф.А., Измухамбетов Б.С. Долговечность тампонажного камня в коррозионноактивных средах. С-Пб.: ООО «Недра», 2005. 318 с.

Ян Чжигунь, Цуй Хайчи энь. Исследование изменения прочности цементного камня в глубокой скважине при высокой температуре. //Китайский науч. нефт. журн. 2008. С.21. Danushevskii V.S., Aliev R.M., Tolstyh I.F. Reference guide on grouting materials. M.: Nedra, 1987. 373 p. [in Russian]. Danushevskii V.S. Grouting cements optimal compositions engineering. M.: Nedra, 1978. 293 p. [in Russian]. F.A. Agzamov, B.S. Izmukhambetov, E.F. Tokunova. Chemical plugging and washing solutions. JSC “Nedra",2011.245 p. [in Russian]. High-temperature wells clamping in corrosion-active environments /Kravcov V.M., [i dr.] M.: Nedra, 1987. 190 p.[in Russian]. Butt Y.M., Rashkovich L.N. Binding materials maturing at high temperatures. M.:Stroyizdat, 1965. 224 p. [in Russian]. H.F.U. Taylor. Calcium hydrosilicates. Chemistry cements. Moscow, Stroiizdat 1969. 404 p.[in Russian]. Kuznetsova T.V, Kudryashov I.V, Timashev V.V. Physical chemistry of binders: Studyfor universities. M.: Executive. wk., 1989. 384 p. [in Russian]. Agzamov, F.A., Izmukhambetov B.S. «Durabilitypluggingstone incorrosiveenvironments», JSC “Nedra", 2005. 318 p. [in Russian]. Yang Zhi Gun, Cui Hi Chen. Investigation of changes in the strength of cement in deep borehole at high temperature. Chinese Journal of Petroleum Science. 2008. 435 p. [in Russian].

Danushevskii V.S., Aliev R.M., Tolstyh I.F. Reference guide on grouting materials. M.: Nedra, 1987. 373 p. [in Russian].

Danushevskii V.S. Grouting cements optimal compositions engineering. M.: Nedra, 1978. 293 p. [in Russian].

F.A. Agzamov, B.S. Izmukhambetov, E.F. Tokunova. Chemical plugging and washing solutions. JSC �Nedra",2011.245 p. [in Russian].

High-temperature wells clamping in corrosion-active environments /Kravcov V.M., [i dr.] M.: Nedra, 1987. 190 p.[in Russian].

Butt Y.M., Rashkovich L.N. Binding materials maturing at high temperatures. M.:Stroyizdat, 1965. 224 p. [in Russian].

H.F.U. Taylor. Calcium hydrosilicates. Chemistry cements. Moscow, Stroiizdat 1969. 404 p.[in Russian].

Kuznetsova T.V, Kudryashov I.V, Timashev V.V. Physical chemistry of binders: Studyfor universities. M.: Executive. wk., 1989. 384 p. [in Russian].

Agzamov, F.A., Izmukhambetov B.S. �Durabilitypluggingstone incorrosiveenvironments�, JSC �Nedra", 2005. 318 p. [in Russian].

Yang Zhi Gun, Cui Hi Chen. Investigation of changes in the strength of cement in deep borehole at high temperature. Chinese Journal of Petroleum Science. 2008. 435 p. [in Russian].




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2014-2-41-53

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2014 Ф. А. Агзамов, Ди У, Юйфэй Ли, М. Н. Хабиров

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

УФА, УГНТУ, 2017