Исследование тампонажного цемента с высокой коррозионной стойкостью для любых агрессивных сред, страница 2

Гидрокарбонат кальция хорошо растворяется и вымывается водой.

При действии кислых пластовых вод, или сильнокислотных сред возможно полное разложение вещества тампонажного камня.

Са(ОН)₂ + НCl→ СаCl₂ + H₂O

3СаО + Al₂O₃ *6 H₂O +12HCl→ 3СаCl₂ + 2AlCl₃+12 H₂O

2СаО + SiO₂ *2 H₂O +2HCl→ 2СаCl₂ + SiO₂+2 H₂O

В результате этих реакций образуется раствор соли Са и А1, и рыхлая масса гидрогеля кремневой кислоты.

Кислотная коррозия может происходить под действием: кислых солей,  сильных кислот (концентрированных) и слабых оснований (СаCl₂).

Магнезиальная коррозия происходит в результате контакта и химической реакции пластовых вод с пластовыми солями.

2СаО * SiO₂ *2 H₂O → 2Са(ОН)₂ + SiO₂+2 H₂O

Аналогичное явление происходит при сульфидной коррозии:

Са(ОН)₂ + Na₂S→ СаS + 2NaOH

Повышенной солестойкостью к различным видам солевой агрессии обладают цементы различного состава, наилучшими в наше время являются тампонажные растворы на основе аргонических полимеров. В присутствии сульфатов хорошей стабильностью обладают шлакопортландцементы и портландцементы с добавками активных кремнеземистых пород. Выше 120⁰С сульфатная коррозия проявляется незначительно. В высококонцентрированной солевой среде лучше применять цементы с меньшей дисперсностью.

Лучшей стойкостью обладают цементы с песчаными добавками.

2. Процессы коррозионного разрушения цементного камня в скважинах.

В основном классификация коррозионных процессов принята ученными В.М. Москвиным и В.В. Киндом.

По В.М. Москвину, существуют три вида коррозии портландцементных материалов:

1)  растворение гидротированного и затвердевшего цемента, в первую очередь гидроаксида кальция;

2)  образование в результате реакции либо легко растворимых, либо аморфных продуктов;

3)  коррозия в результате кристаллизации новообразований, вызывающих внутреннее напряжение в цементном камне.

Классификация В.В. Кинда относится более к видам агрессивности природных вод, но включает и элементы классификации коррозионных процессов. По этой классификации выделяются:

1)           выщелачивающая агрессивность, присущая мягким водам;

2)          общекислотная агрессивность, определяемая величиной рН;

3)           углекислая агрессивность, вызываемая присутствием свободной СО₂;

4)           сульфитная агрессивность, вызываемая сернокислотными солями;

5)          магнезиальная агрессивность, связанная с присутствием солей магния.

Во многих случаях наличие одного из видов коррозии не исключает наличия другого. Все коррозионные процессы протекают в направлении образования веществ, которые являются в данных условиях более стабильными по сравнению с исходными. Скорость агрессивного воздействия раствора солей значительно зависит от степени их гидролиза, т.е. от направления изменения значения рН, степени электролитической диссоциации (ионизации) активности ионов, степени растворимости и ионизации продуктов коррозии.

Пластовые воды, солевые породы в разрезе скважины и природные газы сильно отличаются по своему составу от поверхностных природных вод, механизм действия которых большей частью был предметом исследований.

По существующим в настоящее время представлениям из числа солей, входящих в состав пластовых вод, наибольшую опасность для цементного камня представляют сульфаты. Природа сульфатной коррозии до конца еще не выяснена. Разрушение блоков, растворов и цементного камня в сульфатных средах сопровождается образованием кристаллов двуводного гипса и гидросульфоалюмината кальция.

Это послужило основанием для того, чтобы образование кристаллов этих минералов в теле цементного камня рассматривать как причину сульфатной коррозии. Такая точка зрения является в настоящее время преобладающей хотя и не единственной.