С помощью какого прибора определяется водоотдача цементного раствора
Обновлено: 02.05.2024
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДООТДЕЛЕНИЯ
Cements. Method of water separation determination
__________________________________________________________________
Текст Сравнения ГОСТ 310.6-85 с ГОСТ 310.6-2020 см. по ссылке.
- Примечание изготовителя базы данных.
___________________________________________________________________
Дата введения 1986-01-01
1. РАЗРАБОТАН Министерством промышленности строительных материалов СССР
Государственным комитетом СССР по делам строительства
Министерством энергетики и электрификации СССР
ВНЕСЕН Министерством промышленности строительных материалов СССР
2.УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 26.02.85 N 19
3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка
5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2003 г.
Настоящий стандарт распространяется на цементы, для которых установлены требования по водоотделению, и устанавливает метод определения этого показателя.
Фарфоровый стакан вместимостью 1 дм.
Весы квадрантные ВЛКТ-2 кг-М.
Градуированный стеклянный цилиндр вместимостью 500 см по ГОСТ 1770.
2. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ
2.1. Общие условия проведения испытания и точность отвешивания материалов должны соответствовать требованиям ГОСТ 310.1.
2.2. Отвешивают 350 г цемента и 350 г воды. Воду выливают в фарфоровый стакан, затем в стакан в течение 1 мин высыпают навеску цемента, непрерывно перемешивая содержимое металлическим шпателем. Полученное цементное тесто перемешивают еще 4 мин и осторожно переливают в градуированный цилиндр. Цилиндр ставят на стол и тотчас же отсчитывают объем цементного теста. В течение всего времени испытаний цилиндр должен стоять неподвижно и не подвергаться толчкам и встряхиваниям.
Объем осевшего цементного теста (см) отмечают через 2 ч после первого отсчета и через каждые 30 мин при дальнейших наблюдениях. При совпадении двух последних отсчетов дальнейшее наблюдение прекращают, а содержимое цилиндра выливают.
3. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Коэффициент водоотделения (объемный) () в процентах вычисляют по формуле
,
где - первоначальный объем цементного теста, см;
- объем осевшего цементного теста, см.
Проводят два параллельных определения. Водоотделение определяют как среднее из двух определений. Отклонение в результатах параллельных определений не должно превышать 1%.
Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
Цементы. Методы испытаний: Сб. ГОСТов.
ГОСТ 310.1-76-ГОСТ 310.3-76, ГОСТ 310.4-81,
ГОСТ 310.5-88, ГОСТ 310.6-85. -
М.: ИПК Издательство стандартов, 2003
Водоотдача цементного раствора существенно зависит от перепада давления и абсолютного давления над фильтрами и под ними. 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. [2]
Водоотдача цементных растворов может быть уменьшена путем повышения тонкости помола клинкерных частиц, а также вводом водоудерживающих присадок или реагентов, которые уменьшают количество свободной воды или повышают вязкость дисперсионной среды. [3]
Водоотдача натуральных цементных растворов очень высока и зависит от минералогического состава и тонкости помола цемента, водоцементного отношения, температуры, состояния фильтрующей поверхности и перепада давления на ее границах. В этом случае при формировании цементного экрана под действием перепада давления из цементного раствора в окружающие его проницаемые породы отфильтровывается часть воды затворения, что почти равносильно уменьшению начального водоцементного отношения. [4]
Водоотдачу цементных растворов измеряют с помощью таких же фильтр-прессов, что и водоотдачу промывочных растворов, но, как правило, при более высоком перепаде давлений. [5]
Величина водоотдачи цементного раствора существенно зависит от перепада давления и температуры. Так, с ростом перепада давления скорость водоотдачи увеличивается, а при перепаде 30 - 40 МПа процесс водоотдачи заканчивается ориентировочно в течение 1 - 2 мин. При повышении температуры от 20 до 250 С скорость водоотдачи раствора из большинства тампонажных портландцементов также увеличивается. [6]
Величина водоотдачи цементного раствора существенно зависит от перепада давления и температуры. [7]
Зависимость водоотдачи цементного раствора из карадагского цемента при перемешивании от концентрации соли в воде затворения при 22 С и перепаде давления 2 кГ / см ( рис. 2) указывает на уменьшение объема фильтрации во времени при увеличении концентрации соли. [8]
Определим водоотдачу цементного раствора исходя из первого положения. [9]
При этом водоотдача цементного раствора повышается, образуются труднопрокачиваемые, смеси-пробки, коллектор засоряется фильтратом цементного раствора, что влечет за собой сложности в освоении скважины. Глинистую корку рекомендуется удалять над продуктивным пластом. [10]
Максимальное снижение водоотдачи цементного раствора с добавкой 10 % глины до 7 5 - 7 см3 / 30 мин достигается при гипана в количестве 1 8 - 2 % от массы. При добавке в раствор ко гипана в количестве 1 5 - 2 % от веса цемента водоотдача снижается до 36 - 40 см3 за 30 мин. [11]
Для регулирования водоотдачи цементных растворов в настоящее время используют расширяющиеся цементы и такие добавки, как водорастворимые полимеры и бентонитовая глина. [12]
Результаты измерения водоотдачи цементного раствора при температурах от 25 до 100 С, перепаде давления 15 МПа и различных абсолютных давлениях над и под фильтром показаны на piic. Перемешивание и абсолютное давление оказывают существенное влияние на водоотдачу тампонажного раствора. Водоотдача цементно-глинистого раствора также в значительной степени зависит от его перемешивания перед фильтрованием. [14]
Для исследования водоотдачи цементных растворов была принята следующая методика. [15]
ЦЭКМЦ снижает водоотдачу цементного раствора до 4 - 10 см3 за 30 мин и замедляет время начала схватывания раствора до 10 - 12 ч при температуре 75 С. Цементный камень с добавкой ЦЭКМЦ имеет меньшую прочность, чем камень без добавок реагента, что объясняется замедлением процесса гидратации цементного порошка в результате обработки раствора этим препаратом. В качестве добавок, снижающих водоотдачу тампонажных растворов, на практике широкое распространение получили глина игипан. [17]
Вместе со снижением водоотдачи цементных растворов вводимые реагенты, как правило, замедляют сроки схватывания цементных растворов. Критериями для установления предельно допустимой водоотдачи могут служить три основных положения [7]: сохранение прокачиваемости раствора в течение всего процесса цементирования, способность к седиментационной устойчивости и влияние проникновения фильтрата раствора на изменение коллек-торских свойств продуктивного пласта. Предельные нормы водоотдачи цементного раствора могут быть установлены на основе изучения времени прокачиваемости раствора в зависимости от количества отфильтровавшейся воды и влияния количества проникшего фильтрата цементного раствора на изменение проницаемости коллектора. [18]
При добавке понизителя водоотдачи цементных растворов необходимо выбирать реагенты с максимальной величиной вязкости 1 % - ного водного раствора. [19]
Установку для определения водоотдачи цементного раствора можно модернизировать, снабдив ее дополнительной емкостью высокого давления для получения необходимого объема сжатого раствора ( 700 см3) и перепускным клапаном. Стакан измерительного прибора следует дополнительно герметизировать, только тогда можно измерить фильтрацию аэрированных тампонажных растворов. [20]
Наиболее эффективным методом понижения водоотдачи цементных растворов является метод одновременного введения в них глин и химических реагентов. [21]
С) способно увеличить водоотдачу цементных растворов . [22]
С увеличением добавки модифицированного крахмала водоотдача цементного раствора уменьшается. Эта закономерность сохраняется и при содержании в растворе 2 % ГХ, вводимого совместно с МК. Наиболее эффективно снижается водоотдача раствора при добавлении более 1 5 % МК. [23]
Большой практический интерес как понизитель водоотдачи цементных растворов представляет оксиэтилцеллюлоза. [24]
Повышение концентрации солей несколько снижает водоотдачу цементного раствора . Введение комбинированных реагентов КССБ и КМЦ в засоленные цементные растворы позволяет снизить их водоотдачу почти вдвое. Более эффективно снижается водоотдача тампонажных растворов, засоленных карналлитом. Наиболее эффективное понижение водоотдачи обеспечивается введением в растворы или цементы бентонитовой глины. [25]
Повышение концентрации солей приводит к снижению водоотдачи цементного раствора . [27]
Выведена эмпирическая формула, выражающая зависимость водоотдачи цементного раствора от концентрации соли во времени. [28]
КМЦ-500 является значительно более эффективным реагентом-понизителем водоотдачи цементных растворов , чем КМЦ-350 или КМЦ-250. В последнее время КМЦ-500 все шире применяется для этих целей, а также в качестве замедлителя сроков схватывания цементных растворов, применяемых для цементирования обсадных колонн в скважинах с высокими забойными температурами. [29]
В табл. 22 приведены данные по водоотдаче цементных растворов ( при. Добавка глины способствует снижению водоотдачи цементных растворов. Могут быть другие рецепты. Практически с помощью указанных добавок могут быть получены тампонажные растворы с весьма незначительной водоотдачей. [30]
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 портланд-цементов обычно увеличивается. [33]
При постоянной температуре и повышении перепада давления до 5 МПа водоотдача цементных растворов увеличивается. С повышением температуры от 20 до 250 С водоотдача также возрастает и достигает максимума в интервале 50 - 100 С. [34]
ВНИИКРнефтью совместно с Всесоюзным объединением Пласто-полимер разработан полимер СПВС - эффективный понизитель водоотдачи цементных растворов при температуре до 75 С. Испытания этого реагента, проведенные в объединениях Татнефть, Оренбург-нефть и Главтюменнефтегазе, показали его высокую эффективность: во всех скважинах получен приток безводной нефти, несмотря на пересечение стволами зоны водонефтяного контакта и наличия только двухметровых перемычек между нефтяными и водоносными пластами. [35]
Величина AY в значительной степени зависит также от структурно-механических свойств и особенно от водоотдачи цементного раствора . Известно [140], что при закачке в скважину в цементном растворе содержится воды примерно в 2 раза больше, чем это необходимо для гидратации сухого цемента. При этом исследованиями [60 ] установлено, что под большим давлением, возникающим при продавке цементного раствора, последний за очень короткое время сильно обезвоживается. [37]
Дальнейшие исследования должны идти по изысканию эффективных полимерных добавок, дающих возможность регулирования водоотдачи цементного раствора особенно для холодных скважин. [38]
Как в отечественной [2, 6, 8, 10, 11], так и в зарубежной практике [4, 5, 12] исследованию снижения водоотдачи цементных растворов уделяют серьезное внимание. [39]
В табл. 19 указаны некоторые химические вещества и наполнители, применяемые для снижения водоотдачи цементных растворов при цементировании скважин в Советском Союзе. [40]
Для повышения седиментационной устойчивости тампонажных растворов может быть рекомендован весь комплекс мероприятий по снижению водоотдачи цементных растворов . [41]
Для повышения седиментационной устойчивости тампонаж-ных растворов может быть рекомендован весь комплекс мероприятий по снижению водоотдачи цементных растворов . [43]
Если процесс цементирования осуществляется с очищением стенок скважины от глинистой корки, необходимо резко снижать водоотдачу цементного раствора . [44]
Таким образом, регулирование седиментационного свойства тампонажной смеси требует осуществления комплекса мероприятий, связанного со снижением водоотдачи цементных растворов . Высокая седиментационная устойчивость тампонажного раствора является одним из условий успешного цементирования и качества крепления скважины. [45]
В данной работе представлено краткое описание важности качественного процесса цементирования. Рассмотрен ряд реагентов, регулирующих фильтрацию цементного раствора.
Цементирование, бурение, водоотделение, цемент, реагент
При строительстве скважин один из основных этапов является крепление скважин. Данный этап состоит из спуска обсадной колонны и дальнейшего его цементирования. Это позволит избежать обрушения скважины, сохранить коллекторские свойства продуктивных пластов и формировать герметичный и долговечный изоляционный комплекс крепи скважин, надежно разобщающий флюидосодержащие пласты [1, c. 5].
Важность качественного цементирования обусловлена тем, что это заключительный этап строительства скважин, поэтому неудачи при его выполнении могут свести к минимуму ожидаемый эффект, стать причиной неправильной оценки перспективности разведываемых площадей, появления «новых» залежей нефти и особенно газа в коллекторах, перетоков флюидов, грифонообразования, газопроявлений и т. д. Стоимость скважин, особенно глубоких, высока, а ущерб от некачественного их крепления, может быть еще большим. Процесс цементирования скважин — операция необратимая, ремонт и восстановление их связаны со значительными затратами средств и времени.
Широко распространенные в настоящее время технологии первичного вскрытия и разобщения пластов не во всех случаях обеспечивают необходимую сохранность их коллекторских свойств на этапах заканчивания скважин. Особенно эта проблема актуальна применительно к цементированию эксплуатационных колонн, когда загрязнение продуктивных пластов происходит фильтратом тампонажных растворов. Все это приводит к дополнительным затратам на восстановление проницаемости пластов и достижение потенциального дебита скважин, к снижению объема добываемой продукции [3, c. 7].
Наиболее перспективным направлением предупреждения загрязнения продуктивных пластов при их креплении является снижение водоотдачи тампонажных материалов.
Когда тампонажный раствор закачивается в скважину, перепад давления между раствором и пластом приводит к фильтрации. Жидкая фаза цементного раствора проникает в пласт, оставляя позади твердые частицы. В зависимости от относительной важности эрозионных сил во время течения жидкости и сил прилипания, вызванных фильтрацией, твердые частицы могут образовывать внешнюю фильтрационную корку на стенке скважины или остаются во взвешенном состоянии в цементном растворе. Небольшое количество твердых частиц может также проникнуть в более крупные поры пласта, создавая внутреннюю корку [1, c. 15].
Во время первичного цементирования, цементный раствор движется вдоль стенки скважины, и происходит динамический процесс фильтрации. В большинстве случаев, буровой раствор, буферная жидкость сталкиваются с пластом, прежде чем цементный раствор; таким образом, уже произошла некоторая фильтрация. Позже, когда закачка прекращается, происходит статический период фильтрации. Во время вторичного цементирования, процесс фильтрации в основном статический.
Недостаточное количество управления водоотдачи может быть ответственным за неудачи первичного цементирования вследствие чрезмерного увеличения вязкости в суспензии при закачке, закупоривание пор твердыми частицами, или ускоренное снижение давления во время ОЗЦ. Кроме того, проникновение фильтрата цемента в пласт может привести к повреждению и сокращению производства [1, c. 54]. С другой стороны, процесс водоотдачи может иметь некоторые положительные эффекты, такие как повышение прочности сцепления и увеличение давления гидроразрыва. Но они обычно не перевешивают недостатки.
На протяжении многих десятилетий применяется методика добавления специальных реагентов, регулирующих водоотдачу цементного раствора, и в промышленности уже давно признано, что они могут существенно улучшить качество как первичного, так и вторичного цементирования. Различные простые критерии фильтрации уже давно используются, чтобы обеспечить необходимый уровень управления водоотдачей, для достижения хороших результатов цементирования [2, c. 20].
Методика экспериментальных исследовании заключается в проведении опытов с тампонажными растворами с различными добавками, до достижения наименьшей водоотдачи.
Водоотдачу цементного раствора считают «низкой», если объем фильтрата, выделившегося за 30 мин, не превышает 50 см 3 , и «средней», когда за 30 мин выделяется фильтрата больше 50 и меньше 500 см 3 .
На практике, с достаточной точностью и относительно просто, водоотдачу можно оценивать по прибору ВМ-6, который предназначен для измерения показателя фильтрации (ПФ) глинистых растворов.
Условная водоотдача за 30 мин значительно превышает количество воды, содержащейся в испытуемой пробе цементного раствора. У обычных цементных растворов, приготовленных на основе стандартного тампонажного портландцемента, условная водоотдача находится обычно в пределах 300–500 см 3 за 30 мин.
В представленной работе были использованы портландцемент, а также такие добавки, как полиэлектролит ВПК-402 и полиакрилат PAG.
Полиэлектролит ВПК-402 выглядит как бесцветная или с желтым оттенком однородная жидкость без посторонних добавок и примесей, используется в роли коагулянта и диспергатора (для снижения вязкости дисперсных систем на водной основе с высокой концентрацией).
PAG — представляет собой белый или желтоватый сыпучий гранулированный порошок, обеспечивающий высокую эффективность образования флоккул в мелкодисперсной среде с отрицательно заряженными частицами.
Первоначально при проведении экспериментов по определению растекаемости и показателя фильтрации цементного раствора был использован тампонажный цемент ПЦТ — 1–50 и понизитель фильтрации ВПК — 402 при В/Ц=0,5. Результаты экспериментов показаны в таблице 1.
Значения растекаемости ипоказателя фильтрации ВПК— 402
Параметры
Концентрация ВПК— 402,%
Читайте также: