Водоотдача тампонажных растворов

В первые часы после затворения цемента практически вся вода, за исключением 1-2 %, химически не связана с цементными частицами и удерживается в нем лишь силами поверхностного натяжения, а также за счет адсорбированного действия цемента по отношению к воде. Однако при отделении части воды из цементного раствора в последующем резко меняются условия формирования цементного камня, а вместе с тем и физико-механические свойства самого камня. При непрерывном удалении выделяющейся из цементного раствора воды, цементный камень получается, трещиноватым и пористым. При этом механическая прочность цементного камня в 3-4 раза меньше, чем прочность цементного камня твердевшего при нормальных условиях.

В местах отфильтровывания воды из цементного камня (раствора) образуются трещины, развитие которых в дальнейшем протекает в сторону расширения их по поперечному сечению и высоте столба.

Выделение воды: из раствора в период твердения цементного камня, как в пристенные слои, так и в верхние части, протекает в процессе гидратации и формирования твердого каркаса в этих частях. Это подтверждается наличием четко выраженных колец роста кристаллического каркаса в поперечном сечении цементного камня.

Вследствие потери значительного количества воды свойства цементного раствора существенно меняются. Схватывание цементного раствора и твердение камня происходит неравномерно. На отдельных участках интервала цементирования против проницаемых пород могут образовываться цементные мосты, которые приведут к серьезному нарушению равновесия давления, установившегося перед началом цементирования или даже в конце цементирования. Качество цементного камня по интервалам цементирования оказывается далеко неодинаковыми и существенно отличается от качества камня, который получают и исследуют в стандартных условиях. При отделении избыточной воды из цементного раствора вместе с фильтром происходит удаление гидроокиси кальция и некоторых других продуктов гидратации. Все это, естественно, не может не отразиться на физико-механических свойствах камня.

В ряде случаев высокая водоотдача тампонажных растворов ограничивает применение того или иного вяжущего материала. Водоотдача чистых (без добавок) цементных растворов зависит от природы цемента, его удельной поверхности, водоцементного отношения и т.д.

Способность тампонажного удерживать воду при наличии проницаемой среды и перепаде давления характеризуется скоростью водоотдачи. Скорость фильтрации в статических условиях определяется прибором ВМ-6 при давлении 0,1 МПа и комнатной температуре.

Низкая водоотдача позволяет:

- уменьшить загрязнение породы фильтратом раствора;

- регулировать время затвердевания раствора;

- предотвращать чрезмерную усадку (уменьшение в объеме) тампонажного камня при схватывании раствора, т.е. более полно заполнить затрубное пространство тампонажным материалом.

Для снижения водоотдачи тампонажных растворов вводят специальные добавки (КМЦ, Тилоза, Натросол, КССБ, CuSO₄ и др.)