Лекции по учебной дисциплине "Тампонажные композиции" вве­дены в высшие учебные заведения для подготовки бакалавров и инженеров

Седиментационная устойчивость цементных растворов
В течение первых минут в цементном растворе цементные зерна остаются разрозенными и происходит водоотделение: цементная масса сдвигается вниз, вода поднимается вверх. Практически крупные и мелкие цементные зерна падают с одинаковой скоростью. Вода, проходя через опускающуюся цементную массу, остается поч­ти чистой, свободной от мелких частиц.
Распределение воды в осевшей цементной массе не везде оди­наково. В нижней части сосуда, в который налит цементный раствор, количество воды в цементной массе будет меньше, чем в верхней части сосуда. Масса цементного раствора по высоте при этом не­однородна.
Максимальное количество воды, способное выделяться из це­ментного раствора в результате седиментации частиц цемента, на­зывается водоотделением цементного раствора. Оно зависит от природы цемента, его химической обработки, водоцементного отноше­ния и дисперсности порошка.
Водоотделение приводит к образованию водяных поясов, измене­нию свойств цементного раствора и камня в затрубном пространс­тве скважины.
Понижения водоотделения цементного раствора может быть обес­печено введением в него материалов-структурообразователей (бен­тонита, некоторых химических реагентов), повышением удельной поверхности цемента и снижением водоцементного отношения.
Водоотдача цементного раствора
Процесс водоотделения цементного раствора при действии на него перепада давления принято называть водоотдачей. Скорость ее в значительной мере зависит от принятого водоцементного от­ношения; она обратно пропорциональна квадрату удельной поверх­ности, тонкости помола и количеству наполнителя. Скорость водо­отдачи обратно пропорциональна вязкости жидкой фазы цементного раствора.
Для цементирования скважин лучшими тампонажными растворами следует считать растворы, водоотдача которых близка к нулевой. В этом случае предупреждаются многие возможные осложнения и предотвращается вероятность загрязнения призабойной зоны про­дуктивного пласта фильтратом раствора.
При постоянной температуре и повышении перепада давления до 5 МПа водоотдача цементного раствора увеличивается. Температура влияет на скорость водоотдачи, изменяя вязкость воды и скорость гидратации. Поэтому начальная скорость водоотдачи должна увели­чиваться с повышением температуры, затем она снижается в ре­зультате роста скорости гидратации цемента. С повышением темпе­ратуры от 20 до 250 С скорость водоотдачи растворов из боль­шинства тампонажных портландцементов обычно увеличивается.
Величина водоотдачи цементного раствора существенно зависит от перепада давления и величины абсолютного давления над филь­трами и под ними. При отсутствии противодавления, т.е. когда под фильтрами давления равно атмосферному, водоотдача остается почти неизменной для перепадов 10, 15, 20 и 25 МПа. Скорость водоотдачи увеличивается с ростом перепада давления и абсолют­ного давления, а при перепадах 30-40 МПа процесс водоотдачи за­канчивается ориентировочно в течение 1-2 мин.
Наиболее эффективным методом понижения водоотдачи цементных растворов является метод одновременного введения в них глин и химических реагентов.
Вопросы:
1. От каких свойств зависит качество цементного раствора?
2. Как определяется водоотдача цементного раствора?