Исследование тампонажного цемента с высокой коррозионной стойкостью для любых агрессивных сред, страница 5

На рис.1 показано изменение состава цементного камня по сечению образцов размером 4х4см, длительное время выдерживавшихся на забоях скважин, обводненных пластовыми водами артинских и девонских отложений. Как следует из приведенных данных, при действии артинской пластовой воды оксид кальция заметно выщелачивается из наружных слоев образца. Наблюдается накапливание в образце SO₃, связанного в гидросульфоалюминаты кальция, а в наружных слоях образца проявляется значительное количество гипса.

В девонской пластовой воде выщелачивается еще большее количество оксида кальция, но потеря его более равномерна по толщине образца.

В результате действия девонской воды в цементном камне накапливается значительное количество оксида магния, причем довольно равномерно по толщине образца. В середине образца увеличение количества оксида магния составляет 4,7г, в наружном слое 6,5г на 100г исходного цемента. В девонской воде наблюдается удаление из цементного камня значительного количества SO₃, введенного в цемент в виде гипса и связавшегося в гидросульфоалюминаты кальция.

На рисунке а – артинская пластовая вода,

б – девонская вода;

1 – СаО;

2 - SO₃, связанный в гидросульфоалюминаты кальция;

3 - SO₃, несвязанный соединениями портландцемента;

4 – MgO.

Обнаруженная при изучении состава образцов, хранившихся в скважинах, сильная выщелачивающая способность пластовых вод представляющих собой солевые растворы высокой концентрации, была исследована в опытах многократным фильтрованием растворов через слой купки цементного камня.

 В таблице1. приведены данные о выщелачивании СаО растворами хлорида натрия.

Таблица1

Количество иона Са²⁺ (моль х10³ на 100г цемента), выщелоченного при

                                  фильтрации раствора NaCl                             

Эти данные показывают, что присутствие в воде NaCl усиливает ее выщелачивающие действие, однако при концентрации NaCl выше 50г/л интенсивность выщелачивания снижается, что связано с уменьшением растворимости Са(ОН)₂ при высоких концентрациях NaCl . Из таблицы следует, что усиление выщелачивающего действия воды в присутствии NaCl незначительно и этим нельзя объяснить высокую выщелачивающую способность пластовых вод. При фильтрации растворов NaCl постоянно значение рН фильтрирующего раствора устанавливается после 10-20 фильтрований, достигая при этом 11-11,5.

На выщелачивающую способность раствора хлорида натрия влияет присутствие в них хлорида кальция. В таблице 2 приведены данные о выщелачивании оксида кальция раствором NaCl с концентрацией 150г/л, содержащим одновременно различное количество СаС1₂.

Таблица 2

Количество иона Са²⁺ (моль х10³ на 100г цемента), выщелоченного при

        фильтрации раствора NaCl и СаС1₂     

Из табл.3 видно, что при небольшом содержании в растворе СаС1₂ выщелачивание СаО из цементного камня уменьшается. При значительном содержании СаС1₂ выщелачивание сначала затормаживается, затем интенсивно возрастает. Своеобразный характер развития процесса выщелачивания связан с присутствием в растворе хлорида кальция, о чем свидетельствуют данные табл.3 которая характеризует выщелачивающую способность растворов содержащих только СаС1₂.