Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине Физикохимические процессы твердения и коррозии цементного камня для студентов специальности 090800 Бурение нефтяных и газовых скважин очной и заочной (полной и сокращенной) форм обучения
 Скачать 2.86 Mb.
|
Таблица 4 - Требования к физико-механическим показателям, характеризующим тампонажно-технические свойства цементов типов типов I-G и I-H
Таблица 5 - Требования к химическому составу цементов
Таблица 6 – Предельное отклонение от требований к цементам
В документе о качестве должно быть указано: наименование изготовителя, его товарный знак и адрес; наименование и (или) условное обозначение цемента по ГОСТ 1581-96 номер партии и дата отгрузки; вид и количество добавок для цементов типов II и III; прочность при изгибе в возрасте 1, 2 сут или на сжатие через 8 ч: водоотделение; плотность цементного теста для цемента типа III; время загустевания; значение удельной эффективной активности естественных радионуклеидов по результатам периодических испытаний; гарантийный срок, сут; знак соответствия при поставке сертифицированного цемента (если это предусмотрено системой сертификации). Стандарты для различных портландцементов тампонажных Кроме цементов, предусмотренных ГОСТом, выпускаются специальные цементы: для высокотемпературных скважин, для скважин с низкими положительными или отрицательными температурами (по техническим условиям ТУ). Помимо вяжущих материалов при приготовлении тампонажных растворов широко применяют различные наполнители и химические реагенты: облегчающие, утяжеляющие, пластифицирующие, расширяющие, ускорители и замедлители схватывания тампонажных растворов, добавки придающие температурную и коррозионную стойкость и т.д. Для цементирования скважин следует применять тампонажные материалы (таблица 7), удовлетворяющие требованиям соответствующих стандартов и технических условий. Таблица 7 - Тампонажные цементы
Контрольные вопросы 1. Вещественный состав портландцементов тампонажных типов I, II, III, I-G, I-H. 2. Какие методы испытаний устанавливает ГОСТ 1581-96 для цементов типа I, II, III? 3. Какие методы испытаний устанавливает ГОСТ 1581-96 для цементов типа I-G, I-H? 4. Требования к каким химическим параметрам портландцементов тампонажных устанавливает ГОСТ 1581-96? 5. Требования безопасности. 6. Правила приемки. Документ о качестве. 7. Стандарты для тампонажных портландцементов. 3. Методы контроля физико-механических свойств тапонажных портландцементов Физико-механические свойства цементов определяют по ГОСТ 26798.1-96 и ГОСТ 26798.2-96 . ГОСТ 26798.1-96 .Этот стандарт распространяется на все тампонажные цементы, кроме цементов типов I-G и I-H, и устанавливает методы испытаний для определения: тонкости помола, растекаемости, плотности цементного теста, времени загустевания, водоотделения, прочности. ГОСТ 26798.2-96 . Этот стандарт распространяется на тампонажные цементы типов I-G и I-H и устанавливает методы испытаний для определения: консистенции и времени загустевания, водоотделения, прочности. Химический анализ клинкера и цемента определяют по ГОСТ 5382. 3.1. Требования техники безопасности при работе с тампонажными портландцементами При работе в лаборатории тампонажных материалов студенты должны придерживаться следующих правил техники безопасности. - содержание рабочего места в чистоте и порядке: -пролитые на стол или пол тампонажные растворы, жидкости следует вытирать мокрой ветошью, а сыпучие вещества надо стряхнуть со стола щеткой, стол замыть водой и протереть насухо; - во время проведения лабораторных испытаний не класть на рабочее место посторонние предметы. На рабочем столе должны быть только реактивы, лабораторная посуда, приборы, необходимые для работы, а также рабочая тетрадь, куда записываются результаты лабораторных испытаний; - все приборы и реактивы необходимо располагать на столе в определенном порядке, и после работы ставить их вновь на предназначенные им места. - для защиты органов дыхания при работе с тампонажными портландцементами и сыпучими веществами следует применять марлевые повязки или респираторы ШБ-1 типа “Лепесток” по ГОСТ 12.4.028 или респиратор У-2К по ТУ 6-16-2267-86. Также используются халаты, противопылевые очки для защиты глаз и для защиты рук резиновые перчатки. Запрещается !!! выполнять лабораторные испытания в отсутствии преподавателя; брать без разрешения преподавателя различные химреагенты и реактивы; включать приборы, находящиеся под напряжением без разрешения преподавателя; сливать остатки нефти и тампонажных растворов в канализацию; производить какие-либо работы по исправлению неисправностей электрооборудования; нарушать дисциплину. 3.2. Общие указания к выполнению лабораторных работ При приготовлении образцов цементного раствора необходимо придерживаться заданной рецептуры. Для этого следует отобрать среднюю пробу цементного порошка, точно выдерживать водоцементное отношение, тщательно перемешать цементный порошок с водой. Для стандартных испытаний цементные растворы затворяют на пресной воде. При подборе рецептуры раствора для цементирования конкретной скважины следует применять ту воду, которая будет использована при цементировочных работах. Тампонажный цемент выдерживают в помещении до принятия им комнатной температуры. Испытания следует проводить в помещениях с температурой воздуха (202)0С и относительной влажностью не менее 50%. Пробы цемента до испытаний хранят в сухом месте при относительной влажности не более 50%. Перед испытанием каждую пробу цемента просеивают через сито с сеткой № 09 по ГОСТ 6613. Остаток на сите взвешивают и отбрасывают. Массу остатка в процентах, а также его характеристику (наличие комков, кусков дерева, металла и пр.) регистрируют. После просеивания пробу цемента перемешивают. Для испытания при низких положительных и отрицательных температурах перед затворением тампонажный материал или его компоненты выдерживаются в холодильной камере до полного набора необходимой температуры испытания (50,5; 00,5; -20,5 и -50,5С). Температура жидкости затворения - воды или водных растворов противоморозных добавок при температурах испытания 22+2 и 30,5°С составляет соответственно 22+2 и 50,5С, а при температурах твердения 00,5; -20,5 и –50,5С не должна превышать 100С. Приготовление тампонажного раствора осуществляется в холодильных камерах. Средой твердения образцов цементного камня при низких положительных температурах служит вода и увлажненный (до 50%) песок, при отрицательные температурах - воздух. Взвешивать тампонажные материалы нужно на технических весах с точностью до 1 г, реагенты на лабораторных весах - с точностью до 0,01 г. Воду взвешивают или отмеряют с погрешностью 1 г или 1 мл соответственно. Масса жидкости затворения при заданном водоцементном отношении включает добавки реагентов, массовая доля каждого из которых берётся в процентах массы тампонажного цемента в пересчете на сухое вещество. Отклонение в результатах параллельных определений не должны превышать 15 % от среднего значения. Средства контроля, применяемые при испытаниях, должны быть изготовлены из материалов, не реагирующих с цементом. Применение алюминиевых и оцинкованных форм, чаш, лопаток и т.п. не допускается. 3.3. Приготовление цементного теста Средства контроля весы типа ВЛКТ - 2 кг по ГОСТ 24104; мерный цилиндр 500 см3; сито № 90 с сеткой 09; чашка сферическая (ГОСТ 310.3), лопатка для затворения; для механизированного приготовления раствора необходима мешалка, объем которой 500-900 см3, частота вращения (1500100) об/мин; секундомер; .смеситель для приготовления цементного теста, вместимостью 1,14 л с пропеллерной мешалкой и нижним приводом со скоростями вращения 4000 и 12000 об/мин (для цементов типа I-G, I-H ГОСТ 26798.2-96) Порядок приготовления цементного теста Просеивают пробу тампонажного цемента на сите с сеткой №09. Масса пробы цемента и воды, используемой при приготовлении цементного теста для каждого вида испытания, должна соответствовать значениям, указанным в таблице 8. Цемент и воду для конкретного типа цементов и вида испытания в количестве, указанном в таблице 8, помещают в стакан лопастного смесителя и перемешивают в течение 1805 с для цементов типа I, II, III. Цементное тесто готовят в соответствии с инструкцией, прилагаемой к смесителю. В случае ручного приготовления цемент высыпают в чашку, предварительно протертую влажной тканью. Затем делают в цементе углубление и в один прием заливают воду. Углубление засыпают цементом через 30 с после смешивания с водой сначала осторожно перемешивают, а затем энергично растирают тесто лопаткой. Для всех тампонажных цементов типа I, II, III, за исключением гидрофобизированных, продолжительность перемешивания и растирания с момента приливания воды составляет (18010)с; для гидрофобизированных цементов – (30010)с. для цементов типа I-G, I-Н перемешивание продолжают в течение (351)с. Таблица 8 - Масса пробы цемента и воды, используемой при приготовлении цементного теста для каждого вида испытания
Расчет количества компонентов в 1 м3 облегченного тампонажного раствора и выхода раствора из 1 т цемента или 1 т сухой смеси цемента Пример 1. Расчет количества компонентов в 1 м3 облегченного тампонажного раствора плотностью 1,38 г/см3 и выхода раствора из 1 т цемента (сухой смеси цемента и микросфер). Тампонажный раствор плотностью 1,38 г/см3 содержит следующее количество компонентов в весовых частях: тампонажный портландцемент - 0,75 микросферы - 0,25 вода - 0,5 В 1 м3 раствора 1,5 вес.ч. составляют 1380 кг, из них: портландцемент  кгмикросферы  кгвода  кг1.3. Выход раствора плотностью 1,38 г/см3 составит: из 1 т. цемента 1000: 690,0 = 1,45 м3 из 1 т сухой смеси: 1000 : 920,00 = 1,05 м3 Пример 2. Расчет количества компонентов в 1 м3 облегченного тампонажного раствора (с добавкой микросфер стеклянных) Тампонажный раствор плотностью 1450 г/см3 содержит следующее количество компонентов в весовых частях: Вес компонентов: тампонажный портландцемент - 0,94 микросферы - 0,6 Раствор СаС12 плотностью 1032 кг/м3 - 0,6х1032=619 при ж/с (отношение жидкости затворения к весу сухой смеси) 0,6. Вес раствора: 940+60+619=1619 кг Объем компонентов, м3 тампонажный портландцемент - 940:3100=0,3 , где 3100 кг/м3 плотность сухого цемента; микросферы - 60:300=0,2, где 300 кг/м3 плотность стеклянных микросфер. Объем раствора СаС12 плотностью 1032 кг/м3 0,6 м3 Объем раствора 0,3+0,2+0,6=1,1 м3 Для приготовления 1 м3 облегченного тампонажного раствора плотностью 1450 кг/м3 требуется: портландцемент - 940 : 1,1 = 854,5 кг; микросферы - 60 : 1,1 = 54,5 кг; раствор СаС12 - 0,6 : 1,1 = 0,545 м3. (плотностью 1032 кг/м3) Контрольные вопросы 1. Общие положения по проведению испытаний с тампонажными портландцементами. 2. Средства контроля и требования к ним. 3. Порядок приготовления цементного теста. 4. Что такое водоцементное отношение (В/Ц). Рассчитать В/Ц – 0,5; 06; 0,38 при массе цемента 600 г. 5. Как рассчитывается количество добавки к тампонажному портландцементу. 6. Правила техники безопасности при работе с тампонажными портландцементами. Задание 1. Рассчитать необходимое количество тампонажного портландцемента типа II для определения: растекаемости, плотности, прочности, времени загустевания и водоотделения с В/Ц 0,5 и добавки микросфер 15%. 2. Рассчитать необходимое количество тампонажного портландцемента типа I-G для определения: прочности, времени загустевания и водоотделения с добавкой микросфер 10%. 3. Рассчитать количество компонентов в 1 м3 облегченного тампонажного раствора и выхода раствора из 1 т цемента или 1 т сухой смеси цемента если известно:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||