Обоснование возможности использования отходов в технологии тампонажных цементов

Abstract

Рассмотрены характеристики тампонажного цемента, исходя из влияния среды, в которой его используют. Тампонажные цементы должны характеризоваться необходимой прочностью в первые двое суток твердения. Прочность затвердевшего цементного раствора в краткие сроки твердения должна обеспечить закрепление колонны в стволе скважины, необходимую ее устойчивость при разбуривании и перфорации, эффективную изоляцию от проницаемых пород. Рассмотрено влияние состава фазового клинкера на свойства тампонажного цемента, влияние добавок для улучшения его физико-химических характеристик, особенности формирования цементного камня при гидратации. Влияние водоцементного отношения на скорость твердения достаточно существенно. При постоянном фазовом составе клинкера уменьшенное содержание воды приводит к более быстрому образованию необходимого пересыщения раствора и возникновению "стесненных" условий, а, следовательно, к ускорению сроков схватывания растворов. Таким образом, анализ применяемых тампонажных композиций показывает, что их расширение в основном происходит за счет увеличения объема продуктов гидратации цемента. Расширение происходит тогда, когда окружающей средой растущего кристалла является твердая фаза или жидкость в замкнутых порах. Величины расширения и самонапряжения определяются прочностью и пластичностью твердеющей структуры. Сравнение эксплуатационных характеристик указывает на возможность замены части цементного клинкера на отходы химической промышленности. Введение в структуру цементного клинкера хромитных и ферритных добавок улучшает его физико-химические характеристики, а на многих промышленных предприятиях образуются отходы, которые по своему химическому составу могут быть использованы в качестве исходного сырья при производстве вяжущих материалов специального назначения с комплексом заданных свойств. Утилизация таких отходов позволит не только улучшить экологическую обстановку, но и сэкономить природные ресурсы. Поскольку для многих газоносных регионов характерными являются высокие температуры в скважинах, то актуальным является разработка тампонажных цементов с повышенными температурами эксплуатации, что требует введения в состав цемента жаростойких фаз.