Свойства цементного раствора (ЦР)

Водосодержание. Многие свойства тампонажных растворов (подвижность, плотность, седиментационная устойчивость и др.) определяются водосодержанием, которое, в свою очередь, зависит от химической природы цементного порошка, его удельной поверхности и конфигурации смачиваемой поверхности.

Водосодержание косвенно характеризуется водоцементным отношением (В/Ц).

Для цементов типа I и II (бездобавочного и с минеральными добавками) В/Ц=0,4÷0,6 (но при оценке их качества В/Ц строго регламентировано и должно быть 0,5);

для облегченного цемента В/Ц=0,6÷1,3;

для утяжеленного цемента В/Ц=0,3÷0,4.

Подвижность. Для подбора рецептуры тампонажного раствора и оценки времени сохранения его прокачиваемости в условиях проведения тампонажных работ применяют реологические характеристики, которые легко определить. Это определение растекаемости по конусу, основанное на измерении диаметра расплыва тампонажного раствора, который помещают в коническую форму стандартных размеров, установленную на стеклянную поверхность, после того как форму поднимают с поверхности вертикально вверх.

Растекаемость портландцементного раствора при В/Ц=0,5 должна быть не ниже 200 мм.

Также для определения подвижности тампонажных растворов широко используют метод измерения вязкости по сопротивлению, оказываемому цементным раствором перемешиванию лопастной мешалкой при неизменяемом градиенте скорости сдвига (интенсивности перемешивания). Измеряемую при этом величину называют консистенцией и выражают в единицах консистенции Бердена (Вс).

Через некоторое время после затворения и механического перемешивания начинает проявляться способность цементного раствора к структурообразованию, которая выражается в его загустевании и затем в схватывании. Существенное влияние на загустевание цементного раствора оказывают температура и давление. Загустевание (увеличение консистенции) определяют на консистометрах КЦ-3 и КЦ-5. В ГОСТе регламентируется время загустевания до консистенции 30Вс – 90 минут.

Плотность – с помощью АБР-2 или рычажных весов.

Фильтрационные свойства ТР характеризуются:

1) величиной седиментационного водоотделения, характеризующей объемную долю жидкой фазы, выделяющуюся из единицы объема ТР, помещенного в сосуд определенных геометрических размеров, за два часа.

2) Водоотдачей, определяемой с помощью ВМ-6 или с помощью установки УВЦ, позволяющей имитировать условия скважины (максимальное рабочее давление 100 МПа и максимальная температура до +250^OC). ТР имеют высокую водоотдачу, которую можно понизить путём увеличения удельной поверхности цемента, уменьшением В/Ц, а также вводом полимерных понизителей фильтрации.

Скорость затвердевания

После окончания закачки и продавки тампонажного раствора его структурообразование происходит в покое. Для определения скорости затвердевания пользуются иглой Вика. Метод заключается в измерении глубины погружения в испытуемый материал, помещённый в сосуд стандартных размеров, иглы диаметром 1 мм под действием стержня массой 0,3 кг. Фиксируют начало схватывания, когда игла не доходит до дна сосуда (кольцо Вика) на 1 мм, и конец схватывания, когда игла погружается в тело не более, чем на 1 мм.

Для условий высоких давлений и температур сроки схватывания определяют с помощью специальных автоклавов.