77. Утяжеленные тампонажные цементы и шлако-баритовые растворы.

В некоторых районах при отсутствии утяжеленного цемента в качестве утяжеляющей добавки к цементам используют немо­лотый магнетитовый песок. Введение магнетита дает возмож­ность получить растворы высокой плотности. При высоких температурах и давлениях водоотделение (ха­рактеризующее седиментационную устойчивость) цементно-и шлако-баритовых растворов на 20-30 % меньше, чем рас­творов, утяжеленных магнетитовым песком. Хорошая устойчи­вость утяжеленных баритом растворов объясняется большими дисперсностью и гидрофильностью баритовых частиц, чем магнетитовых. Образующиеся вокруг баритовых частиц сольватные оболочки способствуют их большой «плавучести» и, следова­тельно, седиментационной устойчивости системы. Таким образом, при отсутствии специального утяжеленного цемента заводского производства для утяжеления тампонажных растворов лучше использовать технический барит, чем немолотый магнетитовый песок. Смеси с баритом предназна­чаются для цементирования нефтяных и газовых скважин с аномально высокими градиентами давлений до 0,021 МПа/м при 20-200 °С. Для цементирования скважин с забойными температурами 20-100 °С рекомендуются смеси цемент - барит с массовым соотношением от 2 : 1 до 1 : 1, а для скважин с температурой 100-200 °С - шлак - барит с таким же соот­ношением. Смеси состава 2 : 1 используются для получения тампонажного раствора плотностью 2000-2100 кг/м³, а со­става 1 : 1 - плотностью 2100-2180 кг/м³. Смеси шлак-барит (2:1 и 1:1) с добавками ССБ и хром­пика при температуре 120-200°С имеют прочность камня при изгибе свыше 3 МПа. Добавки ССБ и хромпика в 1,9-2,4 раза увеличивают прочность шлако-баритового камня (при изгибе). Установлено, что диспергирующее влияние ССБ больше прояв­ляется на лежалых шлаках, чем на шлаках свежего помола. Добавками пластификаторов типа ССБ и дубителей можно повысить активность лежалых шлаков до исходной и выше.

78. Дисперсно-армированные тампонажные цементы (состав, свойства и применение).

При разработке высокопрочных материалов применяют не­сколько компонентов, обладающих различными физико-меха­ническими свойствами (особенно упругопластическими). На ос­новании этого принципа во ВНИИКРнефти разработаны дисперсноармированные тампонажные (на базе портландцементов и шлаков) материалы, представляющие собой смесь вяжущего и коротких волокон, произвольно ориентированных и равномерно распределенных по всему объему, работающих совместно с мат­рицей за счет сил сцепления.

Дисперсная арматура отличается от обычной тем, что про­извольно ориентированные по всему объему смеси отрезки во­локон при достаточной равномерности распределения и опреде­ленном количестве более эффективно воспринимают и перерас­пределяют часть нагрузки практически любого направления. Если трещины все же образуются вследствие преодоления со­противления дисперсноармирующей добавки или нарушения сцепления волокна в тампонажном камне, то начинает прояв­ляться вторая, не менее важная функция волокон. Охватывая каждую из образовавшихся трещин со всех сторон, волокна пре­пятствуют дальнейшему их росту и развитию, сохраняя целост­ность цементного камня.

В качестве армирующих добавок используют волокна трех типов: искусственные (нейлон, полипропилен, полиэтилен и др.), минеральные (шлаковые, кварцевые, асбестовые, базальтовые и др.) и органические (хлопок и др.). В качестве армирующей добавки наиболее целесообразно использовать минеральные волокна. Введение в цементную матрицу отрезков волокон опреде­ленных размеров повышает прочность при растяжении (изгибе) за счет использования собственной прочности волокон. В этом случае важными факторами являются не только прочность выбранных волокон на разрыв, но и их размеры (диаметр, длина).

Дисперсноармированные тампонажные материалы с улуч­шенными деформативными свойствами, как показал опыт их применения, рекомендуются для повышения качества цементи­рования обсадных колонн в зоне перфорации, при ремонтных работах, установке мостов в нефтяных и газовых скважинах.