69. Способы получения расширяющихся тампонажных цементов.

цементный камень представляет собой пористое тело. Изменение внешнего объема его может происходить без изменения истинной плотности отдельных фаз за счет изменения соотношения объемов фаз с различной плот­ностью, а именно, за счет увеличения объема норового прост­ранства. Такое расширение цементного камня может быть следствием действия собственных напряжений, вызывающих деформацию структуры. Если эти напряжения возникают в достаточно малых объемах и дезориентированы, то происходит равномерное всестороннее «раздвижение» элементов структуры цементного камня, называемое расширением.

Проблема получения расширяющегося цементного камня сво­дится к созданию и регулированию его напряжений. Для того чтобы собственные напряжения привели к значительному рас­ширению без ухудшения свойств цементного камня, последний должен быть способен к своеобразной пластической деформа­ции, при которой нарушенные смещением контакты между эле­ментами структуры восстанавливались бы в ходе последующего твердения.

значительное рас­ширение при небольшом давлении расширения может быть по­лучено на определенной стадии твердения цементного камня.

Известны два способа придания цементному камню свойства расширения. По первому способу в состав цементного раствора можно ввести вещества, образующие при химической реакции между собой или с веществами цементного раствора газообраз­ные продукты. Увеличение количества газа в ходе реакции (а также повышение температуры) вызывает расширение пу­зырьков газа и возникновение собственных напряжений. Этот путь широко используется для цементов, твердеющих на по­верхности, однако при применении тампонажных растворов на большой глубине расширению пузырьков газа, как правило, препятствует гидравлическое давление. Исключение составляют некоторые случаи цементирования зон поглощений, где такое расширение возможно.

По второму способу вводят вещества (расширяющие до­бавки), которые при химической реакции между собой или с другими веществами цементного раствора образуют кристал­лические продукты. Рост кристаллов этих веществ в порах цементного камня является причиной появления собственных напряжений, вызванных кристаллизационным давлением. На ранней стадии твердения цементному камню присуща откры­тая пористость, поэтому гидравлическое давление не препят­ствует деформации среды и существенно не влияет на расши­рение. Собственные напряжения в этом случае регулируются кинетикой развития и величиной кристаллизационного давле­ния и определяются выбором расширяющей добавки примени­тельно к свойствам цемента и условиям твердения.

70. Способы получения расширяющихся тампонажных цементов из портландцемента.

Портландцементный клинкер, содержащий свободный оксид кальция, может быть получен двумя способами: кратковремен­ным обжигом при температуре 1100—1350 °С сырьевой смеси, составленной с расчетом на получение не менее 60 % трехкаль-циевого силиката (остаток свободной извести в клинкере в пре­делах 3—15%), и обычным обжигом сырьевой смеси с КН>1.

На основе таких клинкеров могут быть получены расши­ряющиеся цементы для скважин с температурой от 50 до 120 °С Клинкеры с КН>1 можно применять при температуре не менее 80 °С.

Преимущество расширяющихся тампонажных цементов па базе клинкера, содержащего свободный СаО, состоит в том, что наряду с обеспечением большой величины расширения при высоких температурах значительно упрощается технологиче­ский процесс изготовления такого цемента. Он может быть легко получен на любом из цементных заводов без существен­ных изменений технологических процессов. Такие цементы об­ладают лучшей сохранностью, чем с добавкой молотой нега­шеной извести. Следует добавить, что предпочтительно приме­нять этот клинкер в составе термостойкого песчанистого це­мента.