Чем отличается 400 от 500 цемент: Какой цемент лучше 400 или 500: отличия, в чем разница

Опубликовано в Разное
/
17 Июл 2019

Содержание

Какой цемент лучше 400 или 500: отличия, в чем разница

Широким спросом среди строителей пользуется строительный материал М400 и М500 с высокой маркой прочности. Какой цемент лучше, 400 или 500, стоит разобраться детальнее.

Портланд 400 или 500

Портланд 400 или 500

Технические характеристики

Цемент М400 и М500 представляет собой измельченный порошок клинкера с добавлением модифицирующих добавок и гипса не более 5%. По вещественному составу он подразделяется на такие типы:

  1. Портландцемент. Чистая масса без примеси.
  2. Портландцемент с активными наполнителями с долей не более 20%.
  3. Шлакопортландцемент. Содержит гранулированный шлак выше 20%.

Условное обозначение — ПЦ, ШПЦ. При введении разных компонентов в том или ином процентном соотношении во время изготовления состава регулируются свойства и характеристики готового вещества.

Такой стройматериал обладает высокими качествами:

  • антикоррозийностью;
  • влагостойкостью;
  • морозостойкостью;
  • эластичностью;
  • устойчивостью к пониженным температурам и агрессивным средам;
  • высокой скоростью кристаллизации;
  • надежностью;
  • долговечностью.

Массовая доля наполнителей составляет от 0 до 20% и указывается так:

  • Д0 — чистый цемент;
  • Д5 — 5%-ное количество минеральных добавок;
  • Д20 — смесь с большим содержанием наполнителей, до 20%.

Под буквой М подразумевается максимальная нагрузка, которую готов воспринимать стройматериал без разрушения.

В маркировке также могут присутствовать следующие обозначения:

  • Б — добавление компонентов, влияющих на быстрое затвердевание;
  • ПЛ — использование пластификаторов для раствора;
  • ГФ — гидрофобизация, введение водоотталкивающих наполнителей;
  • Н — получение раствора на основе нормированного состава клинкера.

М400

Марка М400 имеет такие технические характеристики:

  1. Временное сопротивление при изгибе — 5,4 МПа (55 кгс/см²).
  2. Предел прочности при сжатии — 39,2 МПа (400 кгс/см²).
  3. Время схватывания — 60 минут.
  4. Окончательное затвердевание — 28 суток.
  5. Плотность:
    • в разрыхленном состоянии — 900-1100 кг/м³;
    • в твердом состоянии — 1400-1700 кг/м³.
  6. Равномерность изменения объема — до 10 мм.
  7. Цикличность полного замораживания или оттаивания — 70 циклов.
  8. Эксплуатационный режим температур -60…+300°С.
Цемент М400
Цемент М400Характеристики цемента М400.

М500

Технико-эксплуатационные параметры цемента марки М500:

  1. Прочность на сжатие — 59,9 МПа (500 кгс/см²).
  2. Предел прочности при изгибе — 5,9-6,4 МПа.
  3. Время схватывания — 45 минут.
  4. Полное высыхание — 8 часов.
  5. Насыпная плотность — 1100-1700 кг/м³.
  6. Действительная плотность — 3000-3200 кг/м³.
  7. Равномерность изменения объема — не более 10 мм.
  8. Потеря массы при прокалывании — до 5%.
  9. Объем нерастворимого остатка — до 5%.
Прочность бетона таблица
Прочность бетона таблица

Таблица прочности бетона.

Отличие цемента марки М400 от М500

Несмотря на высокие эксплуатационные показатели и одинаковый минералогический состав клинкера, существуют отличия между стройматериалами обоих марок. Чтобы узнать, чем отличается цемент М400 от М500, нужно сравнить их характеристики.

Сравнительные физико-механические свойства материалов приведены в таблице:
СвойстваМ400М500
Влагоустойчивость22-25%25-28%
Кристаллизация10-12 часов8-9 часов
Прочность за последними показателями согласно ГОСТу38 МПа47,5 МПа
Максимально допустимое содержание примесей15-20%10-15%
Доля вредных химических соединений4%4,5%
Содержание оксида серы2,67%2,4%
Массовая доля оксид-иона0,001%0%

Основными составляющими М400 являются активные силикаты кальция. Цемент М500 обладает пониженной сульфатостойкостью — способностью цементного камня противостоять разрушающему воздействию водных сред, содержащих сульфат-ионы, что накладывает некоторые ограничения на использование материала. Его лучше не применять для строительных работ в зонах с высоким залеганием грунтовых вод с минерализацией и сильноагрессивных средах. Минерализованная жидкость снизит качество готовой конструкции. М500 меняют на более сульфатостойкий цемент М400.

Индексы затвердевания смеси различны. Раствор 400 схватывается за 60 минут, полное затвердевание наступает через 10 часов, пластичная масса 500 — за 45 минут и 5-8 часов соответственно, поэтому последняя марка из-за хорошей скорости кристаллизации чаще приобретается профессиональными строителями для ремонтно-восстановительных работ.

М500 имеет более высокую прочность, поэтому его рекомендуют использовать в качестве раствора для фундамента и для возведения несущих конструкций. Из строительного материала изготавливают сборный железобетон и балки, готовят разные бетонные растворы.

Цемент М400 относится к среднему классу прочности. Его не используют для строительства объектов повышенной ответственности. Он подходит для штукатурных работ, выполнения стяжки в помещении, мелкого ремонта, заполнения пространства между кирпичами при кладке.

Для строительства малоэтажных домов в частном секторе рекомендуют применять раствор М400 без добавок. Этот материал считается оптимальным в соотношении цена-качество и соответствует всем строительным нормам и требованиям.

Отличия цемента марок М400 и М500

Основным показателем любого вида цемента является его марка. Она наносится при помощи буквенного обозначения «М» и цифр, которые показывают предельную нагрузку в килограммах, способную выдержать строительный материал. Таким образом, цемент М400 выдерживает до четырехсот килограмм веса, а цемент М500 соответственно до полутоны.

Так чем же цемент 400 отличается от цемента 500, кроме максимальной нагрузки?

Характеристики цемента М400

Цемент м400

Цемент м400Данная марка отличается высокой прочностью и противокоррозийными свойствами. Она самая распространенная в бытовом и промышленном строительстве. Чаще всего применяется как основа для строительного бетона и раствора. Показатели этой марки позволяют использовать ее для возведения железобетонных конструкций.

Наибольшее распространение цемент М400 получил в таких видах работ:

  • создание железобетонных изделий, подземных, надземных, а также подводных конструкций;
  • строительство промышленных и сельхоз построек;
  • заливка фундамента.

Одним из основных преимуществ М400 является ее низкие требования к отвердению и регламенту строительства. Кроме этого при незначительных отклонениях от технологических требований отсутствует возникновение трещин. Этот материал отлично переносит низкие температуры, не меняя своих свойств. И, пожалуй, самым главным преимуществом можно считать низкую цену, которая намного ниже материалов с высокими марками. К недостаткам можно отнести относительно невысокую прочность, из-за чего цемент М400 нельзя использовать при строительстве высотных сооружений.

Характеристики цемента М500

Данная разновидность относится к быстроотвердевающим строительным материалам. Максимальная нагрузка составляет до 500 килограмм на квадратный сантиметр. Благодаря высокой скорости отвердения цемент М500 применяется для осуществления ремонтных и восстановительных операций. Промышленность выпускает две разновидности:
  • М500 Д0, которая не содержит примеси и добавки;
  • М500 Д20 содержит до 20% добавок и применяется для ремонтно-восстановительных работ.

Такая марка применяется для изготовления бетонных конструкций и ЖБИ. Кроме этого применяется для производства сборных конструкций, фундамента и растворов различных типов. К преимуществам можно отнести:

  • устойчивость к низким температурам;
  • высокая прочность;
  • водостойкость;
  • низкая деформация при усадке;
  • морозостойкость.

Кроме этого за счет присутствия минеральных добавок цемент М500 обладает высокими антикоррозийными свойствами.

Основные отличия марки М400 от М500

Как видно из приведенных выше характеристик:

  • марка М500 выигрывает за счет возможности применения не только в бытовых целях, но и при возведении высотных монолитных зданий. Кроме этого она имеет лучшие показатели водоустойчивости и меньшим временем затвердевания.
  • Однако если нет необходимости в применении строительного материала с такими высокими характеристиками, то имеет смысл остановиться на М400, стоимость которой существенно отличается в меньшую сторону.

Чем цемент М400 отличается от М500: описание и отличия

Абсолютно любая область строительства не ограничивается без цемента. Он является важным фактором на всех этапах строительного процесса. Материал по своей сути уникальный, так как до сих пор не было обнаружено его аналогов.

Определение и состав цемента

Данный строительный материал представляет из себя измельченный порошок клинкера, в который в свою очередь введены модифицирующие добавки и наполнители. Говоря простыми слова, цемент является самым популярным строительным материалом, который используется для воздвижения конструкций различного рода и для производства высокопрочных изделий. При этом внешне цемент выглядит как серый порошок, состоящий из мелких крупинок. Крупинки же в соединении с водой превращаются в однородную смесь.

Цемент

Виды цемента

Цемент подразделяется на несколько видов:

  1. Портландцемент.
  2. Шлаковый цемент.
  3. Пуццолановый.
  4. Белый вид цемента.
  5. Гидрофобный.
  6. Магнезиальный.
  7. Специальный (кислотоупорный, цветной).

Мешки с цементом

Основной технической характеристикой любого вида цемента является марка. Марка цемента условно обозначается буквой «М» и цифровым показателем. Цифры в свою очередь указывают на цифровой максимальный показатель нагрузки в килограммах на определенный объем застывшего цемента, то есть его прочность на сжатие. Иными словами, на практике это означает вес, который способен удержать цемент без разрушения. Так, к примеру известный цемент марки М400 способен вынести массу весом 400 кг, а М500, соответственно массу весом в 500 кг.

Так в чем же отличие, помимо весовой категории, между двумя марками цемента М400 и М500?!

Цемент марки М400

Цемент данной марки имеет достаточно высокую прочность и антикоррозийное свойство. Данная марка считается одной из самых распространенных, как при промышленном так и при бытовом строительстве. Цемент М400 используется в качестве основания в строительном бетоне или бетонном растворе. Также прочность данного цемента позволяет применять его при строительстве ЖБИ.

Данная марка цемента получила свое применение в следующих отраслях строительных работ:

  • При строительстве ЖБИ, железобетонных подземных, надземных и подводных строений.
  • При промышленном, сельскохозяйственном строительстве.
  • При изготовлении фундамента, балок.

Цемент М400

Главным и первым преимущественным фактором данного цемента является низкая требовательность к твердению и регламенту строительства. Также отсутствие трещин при некоторых отклонений от технологии, что является еще одним преимуществом цемента данной марки. И естественно, тот неоспоримый факт, как цена. Цемент данной марки стоит намного дешевле нежели высоких марок, что позволит значительно сэкономить бюджет. Также стоит сказать и о таких преимуществах, как морозоустойчивость.

Единственным недостатком цемента марки М400 является прочность, а именно, данная марка цемента не подходит для строительства высотных зданий.

Цемент марки М500

Цемент данной марки является быстро затвердевающим строительным материалом. Данный цемент способен выдержать нагрузку до 500 кг на см. Благодаря своему быстро затвердевающему свойству данная марка цемента используется при проведении аварийных восстановительных и ремонтных работ. Существует два вида цемента данной марки, это:

  1. М500 Д0, представляет из себя смесь без примесей и добавок. Применена в строительстве промышленного рода.
  2. М500 Д20, в данном случае содержание добавок составляет 20%. Данный тип цемента используется для ремонтно-строительных работах.

Цемент М500

Данная марка получила свое применение для производства различных бетонных и железобетонных конструкций. Также с помощью данного цемента производят сборный железобетон, фундаменты, балки и готовят растворы следующих типов:

  • Кладочные растворы.
  • Штукатурные растворы.
  • Строительные цементные растворы.

Конечно, говоря о цементе такой марки следует сказать и о существенно имеющихся преимуществах, а именно:

  1. Высокая водостойкость.
  2. Высокая морозостойкость.
  3. Показатели прочности высокого уровня.
  4. При осуществлении усадки показатели деформационного изменения имеют невысокий уровень.
  5. Высокую устойчивость к длительному воздействию на него пониженных температур.

Помимо вышеизложенного, в связи с наличием в цементной смеси активных минеральных добавок, следует сказать и о повышенном антикоррозийном качестве.

Цемент к работе

Отличия М400 от М500

Рассматривая два варианта видно, что М500 выигрывает в выгоде, так как помимо изготовления тротуарной плитки и брусчатки , также применяется в строительстве многоэтажных монолитных жилых домов. Прочность также относится к отличительной черте между цемента этих двух видов.

Марка М 400 М 500
Водоустойчивость 22-25% 25-28%
Затвердевание 10-12 часов 8-9 часов
Прочность (давление, за последними показателями по ГОСТу) 38,0 47,5
Максимально допустимый % примесей 15-20% 10-15%
Содержание вредных химических соединений 4,0 4,5
  • Водоустойчивость цемента это показатель того, насколько та или иная марка подвергается влиянию воды, любой цемент впитывает в себя влагу, для каждой марки есть определенная норма
  • Затвердевание. Время твердения у каждой марки также разное, оно зависит от чистоты и качества глинистых пород, чем выше марка тем быстрее процесс.
  • Прочность цемента определяют с помощью уже готовых бетонных блоков, обязательно одинаковых по объему, путем сжатия до полного их крушения. Таким образом определяют какую нагрузку может выдержать бетон.
  • В каждом цементном порошке есть допустимое количество примесей по ГОСТу, это делают для того, чтоб удешевить готовую продукцию.
  • В состав цемента также входят опасные химические соединения, такие как хром, никель, бензол, этилбензол, формальдегиды.

Марки цемента, разница между М400 и М500

Каждый строительный процесс сопровождается бетонными работами. Цемент присутствует практически на всех стадиях строительного процесса, например без этого материала, невозможно заложить фундаментальное основание или он в обязательном порядке должен присутствовать при осуществлении отделочных работ. Какими бы темпами развития не прогрессировали строительные технологии цементу, пока не существует замены, и он является единственным материалом способный выполнять все необходимые строительные работы. Цемент выступает многогранным строительным материалом, альтернативного варианта пока не существует, поэтому выбирая цемент необходимо учитывать определенный ряд характеристик, так как от того насколько грамотно будет сделан выбор, зависит множество сопутствующих факторов.


Виды цемента

Цемент по своей сути представляет синтетическое вяжущее вещество, которое при добавлении определенных фракций становится пластичным и обладает свойствами повышенной прочности. Условно цемент классифицируется маркировкой, начиная от М-100 и заканчивая М-600. В нашей статье мы остановимся на наиболее распространённых видах цемента, которые чаще всего используются на строительных площадках, к таким можно отнести М-400, 500

В современной промышленности на протяжении продолжительного времени ведутся научные работы, с цементом пытаясь его усовершенствовать: дорабатывают структуру материала, ориентированного на различные сферы применения. Таким образом, существует множество модификаций при помощи, которых можно решать запланированные задачи. Прежде чем выбирать и останавливать свой выбор на определенной марки цемента необходимо учитывать, что каждая марка обладает своими качественными характеристика и соответственно предназначается для решения определенного значения задач. Допустим, приобретая цемент, выпускаемый под маркировкой М-200 невозможно заложить достаточно прочный фундамент, так как характеристика этого цемента соответствует больше для выполнения штукатурных и отделочных работ, а также широко используется для выравнивания напольного основания. Такая марка цемента является отличным решением для выполнения отделочных внутренних работ. В зависимости от решаемых задач необходимо выбирать конкретную маркировку цементной смеси.


Сравнительная характеристика цемента, выпускаемого под маркировкой М-400,500

Несмотря на то, что маркировка практически стоит на одном уровне, даже в этом существуют некоторые отличия, которые, прежде всего, основываются на различных коэффициентах прочности. Таким образом, прежде чем приступать к процессу строительных работ стоит детальнее обозначить задачи и определиться с маркировкой цемента. М-400 отличается от своего аналога тем, что ему присущи средние показатели прочности. Данная марка цемента идеально подойдет для бетонирования напольного основания, заделки швов, при штукатурных работах. Обладает повышенными коэффициентами прочности и плотности, а также имеет высокий уровень морозоустойчивости.

М-500 предназначается для решения более масштабных и максимально ответственных задач. Используя данную маркировку можно смело закладывать фундаментальное основание или возводить несущие конструкции, так как уровень прочности позволяет его использовать для решения данных задач. Помимо этого подходит для строительства в условиях повышенной влажности, так как обладает повышенными свойствами влагостойкости.

Цемент марки м500: характеристики, особенности, применение

Первый вид — М 500 Д0, смесь без примесей и добавок. Она пользуется наибольшей популярностью в промышленном строительстве, так как при добавлении в бетон, придаёт ему дополнительную прочность, морозостойкость, водостойкость.

Таким образом, конструкции получаются намного более надёжными, чем при использовании марки м400, которая обладает несколько худшими характеристиками (выдерживает меньшую нагрузку).

Второй сорт цемента М500 — Д20 — содержит 20% добавок. Помимо хороших морозостойких и водостойких качеств он отлично сопротивляется коррозийным воздействиям.

Чаще всего строители используют его в кладочных, штукатурных и иных ремонтно-строительных работах, добавляют в различные строительные растворы.


Правильное приготовление цементной смеси

Читаем дальше — узнаём больше!


Оценка: 2.6 из 5
Голосов: 190

Чем отличается цемент М-400 от М-500

Выделяют несколько марок цемента. В каждом случае материал обладает определенными характеристиками и имеет свое предназначение. Рассмотрим две таких марки, а точнее, выясним, чем отличается цемент М-400 от М-500.

  • Общие сведения
  • Сравнение

Общие сведения

Цемент является необходимым материалом в строительной сфере. Изначально он представляет собой неорганическое порошкообразное вещество – смесь специальных компонентов. После добавления жидкости (воды или нужного раствора) цемент становится вязким, а затем затвердевает. Из упомянутого материала производят бетон и особые строительные составы.

к содержанию ↑

Сравнение

Чтобы определить, в чем заключается отличие цемента М-400 от М-500, следует разобраться в маркировке. Под буквой «М», стоящей в начале, понимается максимальная нагрузка, которую способен воспринимать готовый цемент без разрушения. А цифры обозначают конкретные параметры прочности.

Чем выше число в правой части, тем больше способен выдержать материал. В нашем случае цемент М-400 является менее стойким. На его основе изготавливают железобетонные изделия. Продукт этой марки также применяется в штукатурных растворах и составах для заполнения пространства между кирпичами в процессе их кладки. Цемент М-400 отлично проявляет себя в рамках малоэтажного строительства.

А там, где к материалам предъявляются повышенные требования относительно их прочности, используют состав М-500. Цемент этой категории идет на возведение надежных сейсмостойких фундаментов, которые становятся основой многоэтажных зданий. Из него изготавливают бетон для сооружения жилых и промышленных объектов, а также таких подверженных нагрузке конструкций, как мосты, наземные плиты аэродромов, высотные строения.

Важной характеристикой цемента любой марки является скорость затвердевания. В чем разница между цементом М-400 и М-500 в этом отношении? В том, что материал первого образца застывает медленней. Это может расцениваться как преимущество, ведь риск образования дефектов при формировании изделий в таком случае минимален.

М-500 схватывается быстрей. Поэтому при работе с подобным материалом даже небольшое отклонение в соблюдении технологии способно привести к появлению внутренних пор или трещин на поверхности изделий. Вместе с тем благодаря сравнительно высокой скорости застывания цемент разряда М-500 становится незаменимым при проведении аварийно-ремонтных мероприятий.

Чем отличается цемент м400 от м500

Цемент это основа всех бетонных изделий, без которого невозможно было бы построить большинство зданий. Данное вещество представляет собой довольно сложную смесь, в состав которой может входить несколько компонентов придающих ему те или иные свойства.

Существует несколько основных марок цемента, основные характеристики которых можно просмотреть на сайте http://prostoremont.com.ua/pesok-cement-shheben—/cement-m-400.html. Здесь также можно сразу и приобрести данный материал по определенно невысоким ценам.

Основные характеристики цемента

Цемент порошок, который способен связывать несколько компонентов в одно целое. Состоит он из 3 основных веществ:

  • клинкера;
  • разного рода добавок;
  • гипса (не обязательная составная).

В зависимости от основных технических характеристик выделяют несколько марок этого вещества, среди которых самыми популярными являются М400 и М500. Их сегодня применяют повсеместно в строительных работах различного рода.

Эти виды имеют очень много общего между собой, но их назначение категорически отличается в некоторых случаях.

Различия М400 и М500

Основным параметром которым эти две марки отличаются между собой является максимально допустимая степень нагрузки. Так у цемента М400 она составляет 400 кг/м.куб, а у марки М500 500 кг/м.куб.

Как видите второй вид более стойкий и способен выдержать немного больше. Состоят эти марки цемента примерно из одних и тех же компонентов, но М500 является более эластичным веществом и может противостоять более жестким условиям внешней среды.

Еще одной отличительной особенностью данных смесей можно назвать индекс твердения. Так цемент марки М400 затвердевает примерно за 10-12 часов, а данный показатель М500 составляет 5-8 часов.

Согласно данным параметрам первая категория цемента используется как основа для производства железобетонных конструкций, а из второго вида делают фундаменты, так как он способен противостоять более высоким нагрузкам. Цемент таких марок не рекомендовано применять в агрессивных средах, так как они не способны им противостоять. Для этого существуют специальные виды таких веществ.

Цемент марок М400 и М500 имеет много общего между собой, что позволяет заменять их при изготовлении изделий, для которых не особо важна получаемая нагрузка, но все таки применять их следует по предназначению, чтобы получить прочные и долговечные конструкции.

Как приготовить бетонную смесь, смотрите на видео:

По материалам: http://prostoremont.com.ua/pesok-cement-shheben—/cement-m-400.html

Чем отличается цемент М400 от М500?

Выполнение большинства строительных работ предполагает применение цемента. Главное при его выборе учитывать характеристики и сферу применения – на рынке представлены составы, различающиеся между собой по техническим данным (плотность, долговечность, скорость застывания, морозостойкость и так далее).

В данной статье мы поговорим о том, чем отличается цемент М400 от М500, и поможем вам сделать правильный выбор.

Чем отличается цемент М400 от М500?

Цемент – это особое синтетическое вяжущее вещество. Если вносить в него добавки, масса становится пластичной и очень прочной. Марки материала – от М100 и до М600. Наиболее распространенными являются цементы М400 и М500, о которых мы как раз и хотим поговорить далее.

Основная информация о свойствах состава содержится уже в его названии. Так М400 – это максимально допустимая нагрузка 400 кг на кубический метр и предельная степень нагрузки после затвердевания «М». Вместо «М» для обозначения свойств может использоваться аббревиатура «ПЦ».

В состав цемента М400 входят:

  • гипс (до 5%)
  • клинкер
  • активные минералы (до 20%)

Данная марка используется для возведения влагостойких ЖБК (подводные сооружения, гидростанции, пр.), в подземном, наземном, транспортном строительстве. Она имеет высокие показатели прочности, водо-, морозо- и коррозионной стойкости. М500 имеет аналогичный М400 состав, используется преимущественно в наземном, транспортном, подземном строительстве, для выполнения ремонтно-восстановительных работ. Он не только прочный, но и эластичный, не боится экстремально низких температур, воздействия сульфатов, при усадке дает минимальные деформационные изменения.

Чтобы сделать правильный выбор между М400 и М500, нужно сначала определить цели применения состава. Для возведения стен, железобетонных конструкций, создания плит лучше остановиться на первом варианте (400), а для создания фундаментов и конструкций, которые должны выдерживать значительные нагрузки, на втором (500). Учтите, что сам по себе цемент М500 плохо выдерживает воздействие агрессивных сред – если готовые изделия будут эксплуатироваться в сложных условиях, лучше сделать ставку на сульфатостойкий материал.

Подводя итоги, скажем, что марки цемента М400 и М500 различаются по прочности, времени схватывания, твердения и, несмотря на схожие сферы применения, используются для решения задач разной сложности. Что касается фасовки, то материал лучше покупать не навалом, а в мешках – так вам проще будет контролировать его качество.

PEH: Цементирование — PetroWiki


Добавки, используемые для изменения свойств цементных растворов для использования в приложениях для цементирования нефтяных скважин, делятся на следующие широкие категории: ускорители, замедлители схватывания, расширители, утяжелители, диспергенты, средства контроля водоотдачи, средства против потери циркуляции, прочность -редители ретрогрессии, контроль свободной воды / свободной жидкости, расширительные агенты и специальные добавки.

Спрос на новые присадки с особыми свойствами и улучшенными характеристиками продолжает расти.Эти требования включают такие факторы, как диапазон плотности нанесения, температурная стабильность, экономичность, диапазон вязкости, особая функция, многофункциональность, скорость растворимости, синергизм с дополнительными добавками и устойчивость к изменчивости цемента.

Ускорители

Ускорители ускоряют или сокращают время реакции, необходимое для того, чтобы цементный раствор превратился в затвердевшую массу. В случае нефтесодержащих цементных растворов это указывает на уменьшение времени загустевания и / или увеличение скорости развития прочности на сжатие раствора.Ускорение особенно полезно в случаях, когда требуется цементный раствор с низкой плотностью (например, с высоким содержанием воды) или где встречаются низкотемпературные образования.

Хлорид кальция (CaCl 2 ). Из хлоридных солей наиболее широко используется CaCl 2 , и в большинстве случаев он также является наиболее экономичным. Исключение составляют водорастворимые полимеры, такие как агенты, снижающие водоотдачу.Основные преимущества использования CaCl 2 заключаются в значительном сокращении времени загустевания и в том, что независимо от концентрации он всегда действует как ускоритель. Обычный диапазон концентраций для CaCl 2 составляет от 1 до 4% от веса цемента (BWOC). При концентрации BWOC выше 6% результаты станут непредсказуемыми и может произойти гелеобразование.

Хлорид натрия (NaCl). NaCl — вторая наиболее широко используемая хлоридная соль.Поваренная поваренная соль NaCl является наиболее универсальной из хлоридных солей. В зависимости от концентрации использования NaCl может действовать как ускоритель или замедлитель, и он действует как мягкий диспергатор во всех концентрациях. Некоторые дополнительные применения NaCl включают улучшение сцепления с трубой, стабилизацию реактивных пластов (например, сланцев и гумбо), улучшение сцепления с солевыми пластами, снижение проницаемости затвердевшего цемента, повышение долговечности затвердевшего цемента при контакте с пластами, содержащими соленую воду и увеличить плотность суспензии без использования диспергаторов или снижения содержания воды.Обычно NaCl действует как ускоритель при концентрациях от 1 до 10% от веса воды (BWOW), хотя наиболее часто используемая концентрация NaCl в качестве ускорителя составляет 3% BWOW.

Хлорид калия (KCl). Ускорение KCl аналогично ускорению NaCl. KCl имеет два преимущества по сравнению с другими ускорителями: его стабилизирующий эффект на сланцы или активные глиносодержащие пласты и его минимальное влияние на характеристики водоотдающих добавок. В качестве ускорителя можно использовать KCl в концентрациях до 5% BWOW; для стабилизации пласта эффективны концентрации 3% BWOW.

Силикат натрия (Na 2 SiO 3 ). Силикат натрия обычно считается химическим наполнителем, хотя он также действует как ускоритель. Эффективность зависит от концентрации и молекулярной массы. Низкомолекулярная форма может использоваться при концентрациях 1% BWOC или менее для ускорения получения суспензий нормальной плотности.Высокомолекулярная форма является эффективным ускорителем при концентрациях до 4% BWOC. Мета-силикат натрия также обеспечивает отличный контроль потери циркуляции при использовании с цементом или рассолами CaCl 2 .

Морская вода. Морская вода — это встречающаяся в природе смесь хлоридных солей щелочных металлов, включая хлорид магния. Состав морской воды во всем мире сильно различается. Например, эквивалентное содержание хлоридной соли может варьироваться от 2,7 до 3,8% BWOW.

Гидроксиды щелочных металлов [ Ca (OH) 2 , NaOH ] . Гидроксиды щелочных металлов обычно используются в пуццолановых цементах. Они ускоряют как пуццолановый, так и цементный компоненты, изменяя химический состав воды.

Монокальциевый алюминат (CaO Al 2 O 3 = CA ).Алюминат кальция используется в качестве ускорителя в пуццолановых и гипсовых цементах.

Ретардеры

Обычно в скважинах используются цементы API класса A, C, G и H. Эти цементы, произведенные в соответствии с API Spec. 10A, [8] , не имеют достаточно длительного срока службы жидкости (времени загустевания) для скважинных применений при BHCT выше 38 ° C (100 ° F). Чтобы продлить время загустевания сверх времени, полученного с чистым (цемент и вода без добавок или минералов) цементным раствором API-класса, необходимы добавки, известные как замедлители схватывания.

Лигносульфонаты. Из химических соединений, которые были идентифицированы как замедлители схватывания, лигносульфонаты являются наиболее широко используемыми. Лигносульфонат — это соль сульфоната металла, полученная из лигнина, полученного при переработке древесных отходов. Обычными лигносульфонатами являются лигносульфонат кальция и натрия.

Три сорта лигносульфоната доступны для замедления образования цементных растворов. Каждый сорт доступен в виде солей кальция / натрия или натрия. Три сорта фильтруются, очищаются и модифицируются.

Кальциевая или натриевая соль отфильтрованного сорта обычно используется при температуре 200 ° F BHCT или ниже при концентрации 0,6% BWOC или ниже. Его можно использовать при более высоких температурах, но обычно это ограничивается экономическими соображениями. Очищенный сорт представляет собой класс лигносульфонатов с пониженным содержанием сахара. Соль кальция / натрия обычно используется при BHCT 200 ° F или ниже и при концентрации 0,5% BWOC или меньше.

Модифицированный сорт представляет лигносульфонаты, которые были смешаны или прореагировали со вторым компонентом.Соединения, наиболее часто используемые в качестве компонентов смеси, представляют собой борную кислоту и гидроксикарбоновые кислоты или их соли. Смешанные материалы доступны в виде солей кальция или натрия. Модифицированные лигносульфонаты обычно используются при BHCT 200 ° F или выше. Они более эффективны, чем очищенный сорт, при температурах выше 250 ° F. Преимуществами, будь то смесь или прореагировавший продукт, являются их улучшенная высокотемпературная стабильность выше 300 ° F BHCT, повышенная диспергирующая активность и синергизм с добавками, снижающими водоотдачу.

Производные целлюлозы. Два полимера целлюлозы используются при цементировании скважин. Это гидроксиэтилцеллюлоза (HEC) и карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза (CMHEC). ГЭЦ обычно считают добавкой, снижающей водоотдачу. Хотя в качестве возможного варианта стоит отметить, что при BHCT 125 ° F или меньше время загустевания в пресноводной суспензии может быть увеличено примерно на два часа. Традиционно единственной целлюлозой, которая считается замедлителем схватывания, является CMHEC.Во многом это связано с тем, что он действует как замедлитель схватывания при температуре до 230 ° F при тех же концентрациях, что и лигносульфонат кальция, но он также обеспечивает хороший контроль водоотдачи.

Гидроксикарбоновые кислоты. Гидроксикарбоновые кислоты хорошо известны своими антиоксидантными и связывающими свойствами, которые улучшают характеристики цементного раствора. Антиоксидантные свойства улучшают температурную стабильность растворимых соединений, таких как добавки, снижающие водоотдачу. Обычно используемые гидроксикарбоновые кислоты и их производные — это лимонная кислота, винная кислота, глюконовая кислота, глюкогептонат и глюконо-дельта-лактон.Обычно используемые гидроксикарбоновые кислоты обычно получают из сахаров природного происхождения.

Фосфатыорганические. Органофосфонаты, за некоторыми исключениями, являются наиболее мощными замедлителями схватывания, используемыми в цементе. Эти материалы не нашли широкого применения в цементировании скважин из-за необходимой низкой концентрации, сложности точных измерений и чувствительности к концентрации. Преимуществом фосфорорганических замедлителей схватывания является их эффективность в сверхвысокотемпературных скважинах ( > 450 ° F) или в приложениях, где требуется увеличенное время загустения до 24 часов или больше.

Синтетические замедлители схватывания. Термин «синтетический замедлитель схватывания» является неправильным, поскольку все ранее упомянутые замедлители схватывания фактически созданы человеком. Однако термин «синтетический замедлитель схватывания» применялся к семейству низкомолекулярных сополимеров. Эти замедлители схватывания основаны на тех же функциональных группах, что и обычные замедлители схватывания (например, сульфонат, карбоновая кислота или ароматическое соединение). Двумя распространенными синтетическими замедлителями схватывания являются сополимеры малеинового ангидрида и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS).

Неорганические соединения. Механизм замедления гидратации цемента неорганическими соединениями отличается от такового для ранее рассмотренных замедлителей схватывания. Неорганические соединения, обычно используемые в качестве замедлителей схватывания цемента, включают бура (Na 2 B 4 O 7 • 10H 2 ) и другие бораты, такие как борная кислота (H 3 BO 3 ) и ее натрий. соль и оксид цинка (ZnO).

Бораты обычно используются в качестве замедлителя схватывания для высокотемпературных замедлителей схватывания при BHCT 300 ° F (149 ° C) и выше.При более высоких температурах борат является менее мощным замедлителем схватывания, чем при более низких температурах; однако он оказывает синергетический эффект с другими замедлителями схватывания, такими как лигносульфонаты, в результате чего комбинация обеспечивает лучшее замедление схватывания, чем любой из замедлителей по отдельности. ZnO является сильным замедлителем схватывания при использовании отдельно. Обычно он используется для замедления образования химически расширенных цементов.

Соль как замедлитель схватывания. Вода с концентрацией солей более 20% BWOW оказывает замедляющее действие на цемент.Гелеобразование проявляется в профиле вязкости насыщенных солевых суспензий во время загустевания по внезапному увеличению единиц консистенции Бердена, которые затем выравниваются перед схватыванием. Насыщенные солевые растворы полезны для цементирования через соляные купола. Они также помогают защитить сланцевые секции от оседания и вспучивания во время цементирования, а также помогают предотвратить образование кольцевых перемычек и возможную потерю циркуляции. Насыщенные солевые цементы также диспергируются, и соль снижает эффективность добавок, снижающих водоотдачу.

Легкие добавки / наполнители

Чистые цементные растворы, приготовленные из цементов API классов A, C, G или H с использованием количества воды, рекомендованного в API Spec. 10A [8] будет иметь массу суспензии, превышающую 15 фунтов / галлон. Во многих частях мира обычны сильная потеря циркуляции и слабые пласты с низким градиентом трещиноватости. Эти ситуации требуют использования цементных систем с низкой плотностью, которые снижают гидростатическое давление столба жидкости во время укладки цемента.Следовательно, для снижения веса суспензии используются легкие добавки (также известные как наполнители). Можно использовать несколько различных типов материалов. К ним относятся физические наполнители (глины и органические вещества), пуццолановые наполнители, химические наполнители и газы.

Любой материал с удельным весом ниже, чем у цемента, будет действовать как наполнитель. Эти материалы, как правило, снижают плотность цементных растворов одним из трех способов. Пуццолановые и инертные органические материалы имеют более низкую плотность, чем цемент, и могут использоваться для частичной замены цемента, тем самым снижая плотность твердого материала в суспензии.В случае физических и химических наполнителей они не только имеют более низкую плотность, но также поглощают воду, что позволяет добавлять больше воды в суспензию без образования свободной жидкости или сегрегации частиц. Газы ведут себя по-разному, поскольку они используются для производства вспененного цемента, который имеет исключительно низкую плотность и приемлемую прочность на сжатие.

Во многих легких суспензиях обычно используется комбинация различных типов материалов. Например, пуццолановые и химические наполнители используются или могут использоваться с физическими наполнителями и / или газами.В конструкции пуццолановой суспензии почти всегда присутствует бентонит, а газы обычно содержат химический наполнитель для стабилизации пены. Легкие добавки также увеличивают выход суспензии и могут привести к получению экономичной суспензии.

Физические расширители. Это материалы в виде твердых частиц, которые действуют как расширители цемента, увеличивая потребность в воде или уменьшая средний удельный вес сухой смеси. В эту категорию попадают два основных класса материалов: глины и инертные органические материалы.Наиболее часто используемый глинистый материал — бентонит, хотя также используется аттапульгит. Обычно используемые инертные органические материалы — это перлит, гильсонит, молотый уголь и молотый каучук.

Бентонит (гель). Этот наполнитель представляет собой коллоидный глинистый минерал, состоящий преимущественно из монтмориллонита натрия. [ NaAl 2 (AlSi 3 O 10 ) • 2OH] . Содержание монтмориллонита в бентоните является определяющим фактором его эффективности в качестве наполнителя; следовательно, это один из двух расширителей, на которые распространяется спецификация API.Бентонит может быть добавлен к цементу любого класса API и обычно используется в сочетании с другими наполнителями. Бентонит используется для предотвращения отделения твердых частиц, уменьшения количества свободной воды, уменьшения потерь жидкости и увеличения выхода суспензии.

Бентонит обычно используется при концентрациях от 1 до 16% BWOC. Он может быть смешан с цементом в сухом виде или предварительно гидратирован в воде для замешивания. При предварительной гидратации эффект предварительно гидратированного 1% BWOC примерно равен 3,5% BWOC в сухом виде, но предел текучести намного выше.Для достижения наилучших результатов предварительно гидратированную смесь бентонита и воды следует использовать для смешивания цементного раствора вскоре после завершения предварительной гидратации. Рекомендуется проводить лабораторные испытания для определения надлежащей концентрации геля и процедуры смешивания для предварительно гидратированного бентонита. Бентонит, пригодный для использования в качестве цемента, не должен заменять технический или «грязевой гель». Лигносульфонат обычно используется в качестве диспергатора и замедлителя схватывания в цементах с высоким содержанием геля для снижения вязкости суспензии.

Аттапульгит (солевой гель). Это более эффективный наполнитель, чем бентонит, в морской воде или растворах с высоким содержанием соли, но он не регулируется или не имеет спецификации. Аттапульгит, (Mg, Al) 2 (OH / Si 4 O 10 ) • 12H 2 O, состоит из скоплений волокнистых иголок, которые требуют высокого усилия сдвига для диспергирования в воде. Он производит многие из тех же эффектов, что и бентонит, за исключением того, что он не снижает потери жидкости. Недостатком аттапульгита является то, что из-за сходства волокон с волокнами асбеста его использование запрещено в некоторых странах.Доступны гранулированные формы, которые могут быть разрешены в качестве замены.

вспученный перлит. Expanded Perlite — это кремнистое вулканическое стекло, которое подвергается термообработке с образованием пористой частицы, содержащей увлеченный воздух. Это продукт с высокой плавучестью, который требует добавления от 2 до 6% бентонита BWOC для предотвращения отделения от шлама. Из-за его низкой прочности на раздавливание потребность в воде для перлитсодержащих суспензий должна быть увеличена, чтобы обеспечить сжимаемость суспензии в скважинных условиях.Потеря объема также должна учитываться при расчете объема заполнения.

Гильсонит. Это асфальтовый материал или твердый углеводород, который встречается только в Юте и Колорадо. Это один из самых чистых битумов природного происхождения. Гильсонит можно использовать с плотностью суспензии от 11 фунтов / галлон при нормальной концентрации от 5 до 25 фунтов / мешок (sk) цемента, и он закупорит поплавковое оборудование и перекрывает герметичные кольцевые зазоры. Низкая плотность гильсонита является результатом его низкой плотности (1.07 г / см 3 ). Поскольку гильсонит является органическим материалом, он обладает высокой плавучестью и будет всплывать из суспензии, если не будет ингибирован. Бентонит обычно добавляют в концентрации от 2 до 6% для предотвращения образования перемычек в стволе скважины.

Угольный щебень. Дробленый уголь используется для тех же целей, что и гильсонит (т. Е. Для уменьшения веса и контроля потери циркуляции). Обычно он используется при концентрациях до 50 фунтов / куб.м цемента. Его плотность немного выше (1,3 г / см 3 ), что требует небольшого увеличения содержания воды.Добавление бентонита для предотвращения расслоения обычно не требуется.

Шлифованная резина. Это недорогая альтернатива гильсониту, которую можно использовать в аналогичных целях. Плотность резиновой смеси немного выше (1,14 г / см 3 ). Физические свойства более изменчивы, чем у гильсонита, и зависят от источника материала. Одним из основных преимуществ измельченной резины является ее низкая стоимость. В настоящее время нет никаких проблем с окружающей средой при использовании резиновой смеси в цементной системе.

Пуццолановые расширители

Ряд пуццолановых материалов доступен для использования в производстве легких цементных растворов. Они могут быть как естественными, так и искусственными и включают зольную пыль, ДЭ, микрокремнезем, метакаолин и гранулированный доменный шлак. По сравнению с другими добавками, пуццолановые материалы обычно добавляют в больших объемах. Зола-унос, например, может быть смешана с цементом при соотношении золы-уноса к цементу в диапазоне от 20:80 до 80:20, исходя из веса «эквивалентного мешка» (то есть, когда мешок с золой-уносом имеет такое же абсолютный объем, как у мешка с цементом).Пуццолановые материалы имеют более низкий удельный вес, чем у цемента, и именно этот более низкий удельный вес дает пуццоланово-портландцементный раствор более низкой плотности, чем портландцементный раствор аналогичной консистенции. В зависимости от плотности пуццолановые цементы также имеют тенденцию давать затвердевший цемент, более устойчивый к воздействию пластовых вод.

Летучая зола. Зола-унос — безусловно, наиболее широко используемый из пуццолановых материалов. Согласно стандарту ASTM C618, , [9] существует два типа летучей золы: класс F и класс C; Класс N относится к натуральным пуццолановым материалам.Однако существует потребность в третьей категории, основанной на характеристиках летучей золы. Стандарт ASTM C618 , [9] классифицирует летучую золу на основе комбинированного процентного содержания SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 —Класс F, имеющий минимум> 90% и класс C 50%. На самом деле, существует гораздо большая взаимосвязь между содержанием CaO и характеристиками. Содержание CaO колеблется от 2 или 3% до 30% от массы летучей золы.«Настоящая» зола-унос класса F имеет содержание CaO менее 10%, тогда как «истинная» зола класса C имеет содержание CaO более 20%. Летучая зола с содержанием CaO от 10 до 20% ведет себя несколько иначе, чем у истинного класса F или класса C. Летучая зола обычно состоит из аморфных стекловидных частиц сферической формы.

Зола-унос ASTM класса F наиболее часто используется при цементировании нефтяных скважин. Именно на эту летучую золу распространяются спецификации API. Основными преимуществами золы-уноса класса F являются ее низкая стоимость и ее распространение во всем мире.Рабочие характеристики летучей золы класса F мало различаются от партии к партии из определенного источника. Однако различия между источниками могут быть значительными, поскольку состав может варьироваться от истинно низкого содержания CaO до 10-20% CaO. Это приводит к значительным различиям в эксплуатационных характеристиках, и по этой причине различные источники летучей золы класса F следует тестировать перед использованием. Также необходимо определить удельный вес. Некоторые электростанции производят летучую золу класса F с высоким содержанием углерода из-за плохого горения.Их следует избегать при цементировании нефтяных скважин, поскольку они могут вызвать серьезные проблемы гелеобразования. Использование летучей золы класса C в качестве наполнителя для цементирования скважин относительно ограничено. Частично это связано с ограниченной доступностью летучей золы класса C и значительной вариабельностью, которая существует не только между источниками, но и в значительной степени между партиями из данного источника.

Микросферы. Микросферы используются, когда требуется плотность суспензии от 8,5 до 11 фунтов / галлон.Это полые сферы, получаемые как побочный продукт на электростанциях или специально разработанные. Микросферы побочного продукта представляют собой полые стеклянные сферы из летучей золы. Обычно они присутствуют в летучей золе класса F, но обычно в небольших количествах. Однако они получаются в значительных количествах, когда избыток летучей золы удаляется в отстойники. Полые сферы низкой плотности всплывают наверх и разделяются флотационным процессом. Эти полые сферы состоят из алюмосиликатных стекол с высоким содержанием кремнезема, типичных для летучей золы, и обычно заполнены смесью дымовых газов, таких как CO 2 , NO x и SO x .Синтетические полые сферы изготавливаются из натриево-известково-боросиликатного стекла и имеют формулу, обеспечивающую высокое отношение прочности к массе — они обычно заполнены азотом. Синтезированные микросферы обеспечивают более однородный состав и демонстрируют лучшую устойчивость к механическому сдвигу и гидравлическому давлению. Основным недостатком большинства микросфер является их склонность к раздавливанию во время смешивания и перекачивания, а также при воздействии гидростатического давления, превышающего средний предел прочности на раздавливание.Это может привести к увеличению плотности суспензии, увеличению вязкости суспензии, уменьшению объема суспензии и преждевременной дегидратации суспензии.

Однако эффект измельчения можно свести к минимуму за счет подходящего выбора микросфер. Эти эффекты можно спрогнозировать и учесть при расчетах конструкции шлама для получения шлама, имеющего требуемые характеристики для условий скважины. Легкие системы, включающие микросферы, могут обеспечить отличное увеличение прочности и могут помочь контролировать потерю жидкости, осаждение и свободную воду.

Microsilica. Микродиоксид кремния, также известный как микрокремнезем, представляет собой мелкодисперсный диоксид кремния с большой площадью поверхности, который может быть получен в виде жидкости или порошка. В виде порошка он может быть в исходном состоянии, уплотнен или гранулирован. Насыпная плотность уплотненного микрокремнезема составляет от 400 до 500 кг / м 3 . Microsilica обычно имеет удельный вес около 2,2.

Микрокремнезем состоит в основном из стекловидного кремнезема и имеет содержание SiO 2 от 85 до 95%, что делает его значительно более чистым, чем другие пуццолановые материалы.Также считается, что частицы микрокремнезема придают суспензии полезные физические свойства. Считается, что из-за своей крупности они заполняют пустоты между более крупными частицами цемента, что приводит к образованию плотной твердой матрицы еще до того, как произойдет какая-либо химическая реакция между частицами цемента. Реологические свойства обычно улучшаются при добавлении микрокремнезема, потому что крошечные сферы могут действовать как очень маленькие шарикоподшипники и / или они вытесняют часть воды, присутствующей между флокулированными зернами цемента, тем самым увеличивая количество доступной жидкости.Концентрация микрокремнезема может составлять от 3 до 30% BWOC, в зависимости от требуемой суспензии и свойств.

Физические и химические свойства микрокремнезема делают его очень полезным для множества применений, кроме как в качестве наполнителя. К ним относятся повышение прочности на сжатие для низкотемпературного легкого цемента, тиксотропные свойства для цементирования под давлением, потеря циркуляции, миграция газа и степень контроля водоотдачи.

Недостатком микрокремнезема является его стоимость.Первоначально рассматриваемый как отходы, с его увеличившимся использованием в строительной индустрии за последнее десятилетие, он стал больше специализированным химическим веществом. Кроме того, при колебаниях спроса и предложения возникает вопрос о наличии постоянного предложения хорошего источника продукта.

Диатомовая земля. DE — природный пуццолан, состоящий из скелетов микроорганизмов (диатомовых водорослей), отложившихся в пресной или морской воде.

Химические расширители

Некоторые материалы эффективны в качестве химических наполнителей.В общем, любой материал, который может предсказуемо ускорить и увеличить концентрацию исходных продуктов гидратации, эффективен как химический наполнитель.

Силикат натрия. Это наиболее часто используемый химический наполнитель для цементных растворов. Силикат натрия в пять-шесть раз эффективнее бентонита при эквивалентной концентрации. В отличие от физических или пуццолановых наполнителей силикат натрия обладает высокой реакционной способностью по отношению к цементу.

Силикат натрия доступен как в сухом, так и в жидком виде, что делает его легко адаптируемым для применения на суше и на море.Твердая форма представляет собой метасиликат натрия (Na 2 SiO 3 ), и он обычно смешивается в сухом виде с цементом при концентрации от 1 до 3,5% BWOC при плотности от 14,2 до 11,5 фунт / галлон. Он не так эффективен, если растворяется непосредственно в воде для смешивания, если только CaCl 2 не растворяется в воде первым. Если желательна жидкая система, лучше использовать жидкую форму. Жидкий силикат натрия обычно используется в морской воде с концентрацией от 0,1 до 0,8 галлона / ск цемента при плотности 14.От 2 до 11,5 фунт / галлон. Двумя основными преимуществами силикатов натрия в качестве наполнителей являются их высокий выход и низкая концентрация использования.

Гипс. Полугидратная форма сульфата кальция (CaSO 4 • 0,5H 2 O) обычно используется в качестве наполнителя. Обычно он используется при концентрациях 15% BWOC или менее для приготовления тиксотропных суспензий для использования в приложениях, где существуют серьезные проблемы потери циркуляции или где желательны свойства расширения для улучшения сцепления.Типичные составы суспензий для борьбы с потерей циркуляции, BHCT ≤ 125 ° F (52 ° C), содержат от 8 до 12% гипса BWOC с хорошими характеристиками расширения (от 0,2 до 0,4%). Для улучшенного склеивания, где требуется повышенное расширение (от 0,4 до 1%), используется NaCl (≥ 10% BWOW).

Вспененный цемент

Можно приготовить растворы плотностью от 4 до 18 фунтов / галлон с использованием вспененного цемента. Пеноцемент — это смесь цементного раствора, пенообразователя и газа. Вспененный цемент образуется, когда газ, обычно азот, нагнетается под высоким давлением в базовый раствор, содержащий пенообразователь и стабилизатор пены.Газообразный азот можно рассматривать как инертный, он не вступает в реакцию и не изменяет образование продукта гидратации цемента. В особых случаях вместо азота можно использовать сжатый воздух для создания вспененного цемента. В целом, из-за давления, скорости и объемов газа азотное насосное оборудование обеспечивает более надежную подачу газа. В результате образуется чрезвычайно устойчивая и легкая суспензия, напоминающая серую пену для бритья. Когда вспененные суспензии правильно перемешиваются и измельчаются, они содержат крошечные дискретные пузырьки, которые не сливаются и не мигрируют.Поскольку образующиеся пузырьки не связаны между собой, они образуют цементную матрицу низкой плотности с низкой проницаемостью и относительно высокой прочностью.

Практически любая работа по цементированию нефтяных скважин может рассматриваться как кандидат на применение вспененного цементирования, включая функции первичного и восстановительного цементирования на суше и на море, а также в вертикальных или горизонтальных скважинах. Несмотря на то, что его конструкция и выполнение могут быть более сложными, чем стандартные работы, вспененный цемент имеет много преимуществ, позволяющих преодолеть эти проблемы. Вспененный цемент легкий, обеспечивает отличное соотношение прочности и плотности, пластичен, улучшает удаление бурового раствора, расширяется, помогает предотвратить миграцию газа, улучшает зональную изоляцию, обеспечивает контроль водоотдачи, применим для сжатия и закупоривания, изолирует, стабилизирует при высоких значениях температур, совместим с непортландцементами, упрощает логистику добавок, увеличивает объем, имеет низкую проницаемость, устойчив к перетоку и создает синергетический эффект с некоторыми добавками, что улучшает свойства добавки.Недостатком вспененного цемента является необходимость в специализированном цементировочном оборудовании как для полевого применения, так и для лабораторных испытаний.

Утяжелители

Утяжелители или тяжеловесные добавки используются для увеличения плотности суспензии для контроля скважин с высоким давлением. Утяжелители обычно требуются при плотностях более 17 фунтов / галлон, когда диспергаторы или диоксид кремния больше не эффективны. Основные требования к утяжелителям заключаются в том, чтобы удельный вес был больше, чем у цемента, распределение частиц по размерам было постоянным, они имели низкую потребность в воде, они были химически инертными в цементном растворе и не мешали работе каротажных инструментов.

Гематит (Fe 2 O 3 ). Это наиболее часто используемый утяжелитель. Гематит — это природный минерал кирпично-красного цвета с тусклым металлическим блеском. Он содержит около 70% железа. Удельный вес гематита колеблется от 4,9 до 5,3, в зависимости от чистоты, и он имеет твердость по Моосу приблизительно 6.

Ильменит (FeO TiO 2 ). Он не так часто используется, как гематит, хотя имеет некоторые преимущества перед гематитом. Ильменит — это природный минерал от черного до темно-коричневато-черного цвета с субметаллическим блеском, содержащий примерно 37% железа. По внешнему виду он напоминает магнетит, но имеет лишь слабые магнитные свойства. Удельный вес варьируется от 4,5 до 5, в зависимости от чистоты, и твердость по шкале Мооса от 5 до 6.

Хаусманнит (Mn 3 O 4 ). Хаусманнит используется все чаще из-за его уникальных свойств, устраняющих многие недостатки, присущие другим утяжелителям. Хаусманнит — это темно-коричнево-черный материал, который является побочным продуктом перерабатывающей промышленности. Диапазон удельного веса или твердости по Моосу точно не установлен. Благодаря своему размеру частиц и уникальным характеристикам смачивания, материал может суспендироваться в воде для смешивания с концентрацией до 40 мас.% При минимальном перемешивании, обеспечивая жидкий утяжелитель.Поскольку средний размер частиц гаусманнита намного меньше, чем у цемента, он позволяет материалу вписываться в матрицу пор цемента, вытесняя увлеченную воду, что приводит к более низкой вязкости и значительно более стабильной суспензии. Главный недостаток заключается в том, что он доступен не во всех географических регионах, поэтому дополнительные расходы на доставку могут сделать его слишком дорогим.

Барит (BaSO 4 ) Барит обычно не используется при цементировании в качестве утяжелителя из-за его большой площади поверхности и высокого водопотребления.Это мягкий светло-серый неметаллический материал природного происхождения. Удельный вес составляет приблизительно от 4,0 до 4,5, в зависимости от чистоты, а твердость по шкале Мооса составляет от 2,5 до 3,5.

Диспергенты

Диспергаторы, также известные как уменьшители трения, широко используются в цементных растворах для улучшения реологических свойств, связанных с текучестью раствора. Диспергаторы используются в основном для снижения давления на трение цементных растворов, когда они закачиваются в скважину.Преобразование фрикционного давления суспензии во время закачки снижает скорость закачки, необходимую для получения турбулентного потока для конкретных условий скважины, снижает давление закачки на поверхности и мощность, необходимую для закачки цемента в скважину, и снижает давление, оказываемое на слабые пласты, что может препятствовать циркуляции. убытки.

Еще одно преимущество диспергаторов состоит в том, что они позволяют получать суспензии с высоким соотношением твердых веществ и воды, которые обладают хорошими реологическими свойствами. Этот фактор использовался при разработке суспензий с высокой плотностью до примерно 17 фунтов на куб.м / галлон без необходимости использования утяжеляющей добавки.Эту концепцию также можно использовать для разработки суспензий с низкой плотностью, в которых содержание твердых веществ с высоким содержанием твердых частиц включает легкие наполнители.

Диспергенты тщательно изучены. Принято считать, что диспергаторы минимизируют или предотвращают флокуляцию частиц цемента, поскольку диспергатор адсорбируется на частице гидратационного цемента, вызывая отрицательный заряд поверхности частиц и отталкивание друг друга. Вода, которая в противном случае была бы захвачена флокулированной системой, также становится доступной для дополнительной смазки суспензии.

Полисульфированный нафталин (PNS). Это самый распространенный диспергатор; он доступен в виде соли кальция и / или натрия и может быть получен как в твердой, так и в жидкой форме. Коммерческая жидкая форма обычно имеет содержание твердых веществ приблизительно 40%. Преимущество использования PNS заключается в том, что могут быть получены улучшенные реологические свойства, а суспензии могут перекачиваться с пониженным давлением трения. PNS также позволяет создавать суспензии с более высоким соотношением твердых веществ и воды с улучшенными свойствами.

Гидроксикарбоновые кислоты. Эти кислоты, например лимонная кислота, могут использоваться в качестве основного диспергатора в пресноводных суспензиях при более высоких температурах (BHCT ≥ 200 ° F). Обычно это выгодно для цементов с высоким содержанием свободной щелочи ( > 0,75%), чтобы компенсировать их замедляющие свойства. Лимонная кислота также используется в качестве диспергатора в цементных растворах с соленой и морской водой. Концентрация использования ограничена желаемой температурой и временем загустения, хотя концентрации равны 0.Обычно достаточно от 5 до 1,0% BWOC.

Добавки для контроля водоотдачи (FLA)

FLA используются для поддержания постоянного объема жидкости в цементном растворе, чтобы гарантировать, что рабочие характеристики раствора остаются в приемлемом диапазоне. Вариабельность каждого из этих параметров зависит от содержания воды в суспензии. Например, если содержание воды больше, чем предполагалось, обычно происходит следующее: время загустевания, потеря жидкости, свободной жидкости, седиментации, проницаемости и пористости будут увеличиваться; а плотность, вязкость и прочность на сжатие будут уменьшены.Если содержание воды меньше заданного, обычно происходит обратное. Величина изменения напрямую связана с количеством жидкости, потерянной из суспензии. Поскольку предсказуемость характеристик обычно является наиболее важным параметром в операции цементирования, значительное внимание было уделено механическому контролю плотности цементного раствора во время смешивания раствора для обеспечения воспроизводимости. Эквивалентное значение имеет плотность суспензии во время вытеснения, которая напрямую связана с контролем потери жидкости.

Цементные суспензии — это коллоидные суспензии, состоящие из различных твердых и жидких фаз. Во время операции цементирования существует несколько возможностей для отделения жидкой фазы от цементного раствора. Это может произойти, когда суспензия проходит через небольшие отверстия или порты внутри кольцевого пространства. Когда суспензия проходит через отверстия, жидкая фаза может ускоряться, что приводит к образованию мостиков между частицами. В кольцевом пространстве ствола скважины жидкость может вытесняться из суспензии, когда она проходит через суженные области или в пласт, что приводит к увеличению ECD, что может привести к разрыву пласта (потеря циркуляции) или мгновенному схватыванию (обезвоживание).После размещения жидкая фаза фильтруется до проницаемых пластов, что приводит к уменьшению объема суспензии и эффективного гидростатического давления, создавая возможность миграции пластовой жидкости в цементный столб и через него. Поэтому FLA используются для предотвращения сегрегации твердых частиц во время размещения и для управления скоростью утечки жидкости в статическом состоянии.

Чистые цементные растворы обычно демонстрируют неконтролируемую потерю жидкости по API не менее 1500 см. 3 /30 мин.Это значение является чрезмерным для большинства операций по цементированию, где встречаются проницаемые пласты или где будут использоваться длинные колонны цемента. Величина контроля водоотдачи, необходимая для конкретной операции, широко варьируется и в значительной степени зависит от плотности суспензии, содержания воды, свойств пласта и кольцевого зазора.

Некоторые материалы эффективны как FLA. Материалы, которые используются в настоящее время, можно условно разделить на две группы в соответствии с их характеристиками растворимости: водонерастворимые и водорастворимые.За исключением бентонита, нерастворимые в воде материалы представляют собой полимерные смолы. Все нерастворимые в воде материалы действуют как понизители проницаемости. Водорастворимые материалы представляют собой модифицированные природные полимеры, целлюлозу и полимеры на винилиновой основе. Все полимерные материалы, не растворимые в воде или растворимые в воде, являются синтетическими (искусственными) материалами. Действие FLA зависит от их растворимости. Нерастворимые в воде вещества действуют за счет снижения проницаемости образовавшейся фильтровальной корки.

.

Размер частиц

Размер загрязняющих веществ и частиц обычно описывается в микронах, метрическая единица измерения, где

  • один микрон составляет одну миллионную долю метра
  • 1 микрон = 10 -6 m = 1 мкм

В британских единицах

  • 1 дюйм = 25400 микрон
  • 1 микрон = 1/25400 дюйма

Глаз обычно видит частицы размером более 40 микрон.

Типичный размер загрязняющих веществ и частиц указан ниже. Обратите внимание, что значения сильно различаются в зависимости от того, как обрабатываются продукты. Например, измельчение кукурузного крахмала за 30 минут может уменьшить средний диаметр частиц крахмала с 10 до 0,3 микрон (мкм, 10 -6 мкм). Дальнейшее измельчение может привести к образованию частиц даже меньше 0,1 мкм.

Частица Размер частиц
(микрон)
Сибирская язва 1-5
Антиперспирант 6-10
Асбест 0.7 — 90
Атмосферная пыль 0,001 — 40
Выбросы автомобилей и автомобилей 1 — 150
Бактерии 0,3 — 60
Песок на пляже 100 — 10000
Костная пыль 3 — 300
Бром 0,1 — 0,7
Горящая древесина 0,2 — 3
Кальций-цинковая пыль 0.7-20
Углеродная пыль 0,2 — 10
Двуокись углерода 0,00065
Кайенский перец 15-1000
Цементная пыль 3-100
Глина крупная 2-4
Глина средняя 1-2
Глина мелкая 0,5 — 1
Угольная пыль 1-100
Дымовой уголь 0.08 — 0,2
Кофе 5-400
Горение 0,01 — 0,1
Горение — автомобили, сжигание древесины,
открытое сжигание, промышленные процессы
до 2,5
Тонер копира 0,5 — 15
Кукурузный крахмал 0,1 — 10
Точка (.) 615
Пылевые клещи 100-300
Ушко иглы 1230
Пудра для лица 0.1-30
Удобрение 10-1000
Стекловолоконная изоляция 1-1000
Летучая зола 1-1000
Желатин 5-90
Имбирь 25-40
Стекловата 1000
Зерновая пыль 5-1000
Гравий очень мелкий (0,08 дюйма) 2000
Гравий мелкий (0.16 дюймов) 4000
Гравий, средний (0,3 дюйма) 8000
Гравий, крупный (0,6 — 1,3 дюйма) 15000 — 30000
Гравий, очень крупный (1,3 — 2,5 дюймов) 30000 — 65000
Молотый известняк 10 — 1000
Волосы 5 — 200
Бытовая пыль 0,05 — 100
Человеческие волосы 40 — 300
Human Sneeze 10-100
Увлажнитель 0.9-3
Пыль от инсектицидов 0,5 — 10
Железная пыль 4-20
Свинец, производство припоя радиаторов — среднее значение 1,3
Свинец, аккумулятор и свинцовый порошок производство 12-22
Свинцовая пыль 0,1 — 0,7
Капли жидкости 0,5 — 5
Металлургическая пыль 0.1 — 1000
Металлургический дым 0,1 — 1000
Молотая мука, молотая кукуруза 1 — 100
Туман 70 — 350
Форма 3 — 12
Споры плесени 10-30
Горчица 6-10
Масляный дым 0,03 — 1
Один дюйм 25400
Кислород 0.0005
Краски Пигменты 0,1 — 5
Пестициды и гербициды 0,001
Перхоть домашних животных 0,5 — 100
Пыльца 10 — 1000
Радиоактивные осадки 0,1 — 10
Красные кровяные тельца 5 — 10
Канифольный дым 0,01 — 1
Песок очень мелкий (0.0025 дюймов) 62
Песок, мелкий (0,005 дюйма) 125
Песок, средний (0,01 дюйма) 250
Песок, крупный (0,02 дюйма) 500
Песок, очень крупный (0,02 дюйма) 500
Пильная пыль 30-600
Морская соль 0,035 — 0,5
Ил крупный (0,0015) 37
Ил средний (0.0006 — 0,0012 дюйма) 16-30
Ил мелкий 8-13
Ил очень мелкий 4-8
Чешуйки 0,5 — 10
Дым от природных материалов 0,01 — 0,1
Дым от синтетических материалов 1-50
Тлеющее или горящее растительное масло 0,03 — 0,9
Пыльца испанского мха 150 — 750
Паутина 2–3
Споры растений 3–100
Крахмалы 3–100
Сахар 0.0008 — 0,005
Тальковая пыль 0,5 — 50
Чайная пыль 8-300
Текстильная пыль 6-20
Текстильные волокна 10 — 1000
Табачный дым 0,01 — 4
Типичная атмосферная пыль 0,001 до 30
Вирусы 0,005 — 0,3
Дрожжевые клетки 1-50
  • один микрон составляет одну миллионную долю метра
  • 1 микрон = 10 -6 м
  • 1 микрон = 1000 нанометров

Частицы в воздухе

Частицы в воздухе представляют собой твердые частицы, взвешенные в воздухе.

Более крупные частицы — крупнее 100 мкм
  • предельные скорости> 0,5 м / с
  • быстро выпадают
  • включает град, снег, остатки насекомых, комнатную пыль, агрегаты сажи, крупный песок, гравий и морские брызги
Частицы среднего размера — в диапазоне от 1 до 100 мкм
  • Скорость осаждения более 0,2 ​​м / с
  • оседает медленно
  • включает мелкие кристаллы льда, пыльцу, волосы, крупные бактерии , уносимая ветром пыль, летучая зола, угольная пыль, ил, мелкий песок и мелкая пыль
Мелкие частицы — менее 1 мкм
  • падают медленно, для оседания из спокойной атмосферы требуются дни или годы.В турбулентной атмосфере они могут никогда не осесть
  • могут быть вымыты водой или дождем
  • включает вирусы, мелкие бактерии, металлургические пары, сажу, масляный дым, табачный дым, глина и пары

Опасные частицы пыли

Более мелкие частицы пыли могут быть опасны для человека. Во многих юрисдикциях требуется измерять фракции пыли с определенными размерами частиц в рабочей среде.

Вдыхаемая пыль

Частицы в воздухе, которые могут попасть в нос и рот при нормальном дыхании.Частицы диаметром 100 микрон или меньше.

Торакальная пыль

Частицы, которые проходят через нос и горло, достигая легких. Частицы диаметром 10 мкм и менее. В США называется PM 10 .

Вдыхаемая пыль

Частицы, которые проникают в область газообмена легких. Опасные частицы размером менее 5 мкм . Размер частиц 2,5 мкм (PM 2,5 ) часто используется в США.

Общая допустимая концентрация частиц — строительных материалов, продуктов сгорания, минеральных волокон и синтетических волокон (частицы менее 10 мкм) — определяется EPA (Агентство по охране окружающей среды США)

  • 50 мкг / м 3 (0,000022 гран / фут 3 ) — допустимое воздействие в день в течение 1 года
  • 150 мкг / м 3 (0,000022 гран / фут 3 ) — допустимое воздействие в течение 24 часов
.Преобразование

Фаренгейта в Цельсия (° F в ° C)

градусов по Фаренгейту ►

Как преобразовать градусы Фаренгейта в Цельсия

0 градусов по Фаренгейту равно -17,77778 градусов Цельсия:

0 ° F = -17,77778 ° C

Температура T в градусах Цельсия (° C) равна температуре T в градусах Фаренгейта (° F) минус 32, умноженная на 5/9:

T (° C) = ( T (° F) -32) × 5/9

или

T (° C) = ( T (° F) -32) / (9/5)

или

T (° C) = ( T (° F) -32) / 1.8

Пример

Преобразование 68 градусов Фаренгейта в градусы Цельсия:

T (° C) = (68 ° F — 32) × 5/9 = 20 ° C

Таблица преобразования

Фаренгейта в Цельсия

по Фаренгейту (° F) Цельсия (° C) Описание
-459,67 ° F -273,15 ° С температура абсолютного нуля
-50 ° F -45.56 ° С
-40 ° F -40,00 ° С
-30 ° F -34,44 ° С
-20 ° F -28,89 ° С
-10 ° F -23,33 ° С
0 ° F -17,78 ° С
10 ° F -12.22 ° С
20 ° F -6,67 ° С
30 ° F -1,11 ° С
32 ° F 0 ° С точка замерзания / плавления воды
40 ° F 4,44 ° С
50 ° F 10.00 ° С
60 ° F 15,56 ° С
70 ° F 21,11 ° С комнатная температура
80 ° F 26,67 ° С
90 ° F 32,22 ° С
98,6 ° F 37 ° С средняя температура тела
100 ° F 37.78 ° С
110 ° F 43,33 ° С
120 ° F 48,89 ° С
130 ° F 54,44 ° С
140 ° F 60,00 ° С
150 ° F 65,56 ° С
160 ° F 71.11 ° С
170 ° F 76,67 ° С
180 ° F 82,22 ° С
190 ° F 87,78 ° С
200 ° F 93,33 ° С
212 ° F 100 ° С точка кипения воды
300 ° F 148.89 ° С
400 ° F 204,44 ° С
500 ° F 260,00 ° С
600 ° F 315,56 ° С
700 ° F 371,11 ° С
800 ° F 426,67 ° С
900 ° F 482.22 ° С
1000 ° F 537,78 ° С

градусов по Фаренгейту ►


См. Также

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о