Cementy i zaczyny cementowe do cementowania w otworach wiertniczych

PN-85/G-02320

1. Podstawowe definicje:

1. współczynnik wodno-cementowy (w/c) - stosunek masy wody do masy cementu ( i wypełniaczy). Wielkość tego czynnika wyznacza się doświadczalnie

2. zaczyn cementowy do cementowania w otworach wiertniczych - mieszanina cementu, wody i ewentualnie wypełniaczy, o ustalonym w/c, dobrze przetłaczana w czasie potrzebnym do wykonania zabiegu cementowania, dająca po związaniu nieprzepuszczalny, przylegający do rur i skał kamień cementowy

3. kamień cementowy - sztywne, wytrzymałe mechanicznie, sztucznie utworzone ciało stałe, powstałe wskutek stwardnienia zaczynu cementowego, zbudowane z produktów hydratacji cementu

2. Wymagania stawiane cementom wiertniczym:

1. gęstość: 2,9 - 3,2 Mg/m³

2. rozlewność: minimum 180 mm

3. sedymentacja: maksimum 10%

4. początek wiązania: nie może być krótszy od obliczonego czasu potrzebnego do przeprowadzenia zabiegu cementowania

5. czas wiązania: nie dłuższy niż 5 h

3. Wymagania stawiane kamieniom cementowym:

1. wytrzymałość na ściskanie po 2-óch dniach utwardzania: minimum 2 MPa

2. przepuszczalność mierzona powietrzem po 2-óch dniach utwardzania: maksimum 10^-9 m²

3. przyczepność do stali po 2-óch dniach utwardzania minimum 0,5 MPa

Badania obejmują badanie cementu, zaczynu cementowego i kamienia cementowego

4. Sporządzanie zaczynu cementowego

1. przyrządy:

• waga techniczna minimum do 2000 g

• cylindry pomiarowe o objętościach umożliwiających odmierzenie potrzebnej ilości wody z dokładnością do 0,2%

• stoper

• mieszadło

• naczynia do mieszania zaczynu cementowego

2. sposób przygotowania zaczynu cementowego

Odmierzoną ilość wody należy wlać do naczynia, uruchomić mieszadło. Następnie dozuje się odważoną ilość cementu lub mieszaniny cementu z wypełniaczami.
Ilość wody, cementu i ewentualnie wypełniaczy dobiera się na podstawie warunków geologiczno-technicznych panujących w otworze wiertniczym.

5. Rozlewność zaczynu cementowego

Określenie rozlewności oznacza się w celu określenia płynności zaczynu cementowego. Polega ono na pomiarze rozlewu zaczynu na arkuszu, na którym naniesiono koncentryczne okręgi.

a) przyrządy:

• stożek ścięty, z wypolerowaną powierzchnią wewnętrzną, o objętości 120 cm³, masie nie mniejszej niż 300 g, wykonany z metalu (rys.)

• płytka szklana

• arkusz z koncentrycznie naniesionymi okręgami o średnicach 100 - 300 mm co 100 mm

• wcześniej przygotowany zaczyn cementowy

b) przebieg oznaczenia:

Na środku poziomo ułożonej suchej płytki szklanej leżącej na arkuszu ustawia się czysty i suchy w środku stożek. Zaczyn cementowy wlewa się po brzegi stożka. Następnie stożek podnosi się do góry i odczytuje średnicę rozlewu na dwu wzajemnie przecinających się kierunkach.
Za wynik oznaczenia przyjmuje się średnią arytmetyczną najmniejszej i największej średnicy rozlewu.

6. Pomiar gęstości za pomocą wagi Baroid (rys.)

Oznaczenia dokonuje się tak jak w przypadku oznaczania gęstości płuczki wiertniczej.

7. Wiązanie zaczynu cementowego

Parametr ten określa się w celu określenia czasu, po którym zaczyn cementowy zaczyna wiązać, a następnie tworzy się kamień. Umożliwia on orientacyjne określenie czasu oczekiwania na związanie zaczynu w otworze wiertniczym. Metoda polega na okresowym pomiarze głębokości zanurzenia igły Vicata w wiążącym zaczynie cementowym.

1. przyrządy:

• aparat Vicata z pierścieniem (rys.)

• łaźnia wodna

2. przebieg oznaczenia:

Przyrządy przygotowuje się. Pierwszy pomiar dokonuje się po upływie 1 h od sporządzenia zaczynu. Następne pomiary prowadzi się w odstępach 10-15 minut notując czas, po którym igła zagłębia się w zaczynie 2-4 mm od podstawki, a następnie 1-2 mm od powierzchni.

Początek wiązania zaczynu - czas od sporządzenia zaczynu do momentu, kiedy igła zatrzymuje się 1-2 mm od powierzchni próbki. Czas wiązania - różnica między końcem a początkiem wiązania zaczynu cementowego.

---