Сразу после спуска обсадной колонны пространство между стенкой скважины и трубами заполняется тампонажным раствором, который, затвердев, образует тампонажный камень. Назначение камня не допустить сообщение между пластами по затрубному пространству и затормозить коррозию обсадных труб. Поэтому эта операция получила название разобщение пластов.
В настоящее время для различных условий в скважинах разработан целый ряд тампонажных материалов, но основным материалом остается тампонажный портландцемент.
Получение и состав портландцемента
Портландцемент получают из мергелей или из смеси известняка и глинистых минералов в соотношении (75…80 %)/(20…25 %). Вначалеизмельчается и готовится сырьевая смесь, которая затем загружается в наклонную вращающуюся печь для обжига. По мере продвижения смеси по печи ее температура повышается. При температуре около 500 °С начинается термическое разложение глинистых минералов на оксиды:
глина ® Al2O3 + SiO2 + Fe2O3 + … + H2O.
При температуре около 900 °С начинается термическое разложение известняка:
|
|
CaCO3 ® CaO + CO2.
Вода и углекислый газ уходят в атмосферу, а оксиды вступают в твердофазную реакцию с образованием следующих основных соединений:
2CaO× SiO2 – двухкальциевый силикат;
3CaO× SiO2 – трехкальциевый силикат;
3CaO× Al2O3 – трехкальциевый алюминат;
4 CaO× Al2O3× Fe2O3 – четырехкальциевый алюмоферрит и др.
Эти соединения образуют клинкер (материал, выходящий из печи). Клинкер охлаждают и размалывают в порошок с добавками для регулирования свойств. Основными характеристиками цементного порошка (сухого цемента) являются химический состав и тонкость помола.
Цемент существует в трех состояниях: первое – цементный порошок на стадии приобретения, хранения и доставки на скважину; второе – цементный раствор на стадии закачки в скважину; третье – цементный камень при выполнении своих функций. Для контроля качества сухого цемента, цементного раствора и камня на буровых предприятиях имеются лаборатории цементных растворов. Они выполняют две функции: первая – определение соответствия ГОСТ сухого цемента перед цементированием; вторая – подбор рецептуры цементного раствора в соответствии с конкретными условиями в скважине.