Что делает тахеометр?

Что такое тахеометр?

Активное развитее техники затронуло и геодезическое оборудование. Современные приборы позволяют выполнять те или иные виды работ быстро и с высокой точностью. Одним из незаменимых устройств в геодезии является тахеометр.

Что такое тахеометр

Тахеометр – это прибор, используемый для измерения вертикальных и горизонтальных углов, превышений и длин линий. Несмотря на компактный размер, он является инструментом, объединяющим в себе функции теодолита и светодальномера. Наличие микропроцессора с мощным программным обеспечением позволяет производить необходимые измерения и расчеты быстро и с минимальной погрешностью, а также запоминать и обрабатывать большой объем информации.

Одним из главных плюсов работы тахеометра является то, что измерения возможно провести, при наличии таких препятствий, как: ветки или листва, а также в условиях плохой видимости или, наоборот, яркой солнечной освещенности.

Тахеометр применяется для вычисления превышений, определения координат точек на местности, получения плана с изображением рельефа при топографической съемке, для выполнения обратной засечки и тригонометрического нивелирования и т.д.

Первые тахеометры

Первые приборы появились в 70-х гг. XX в. и напоминали современные тахеометры лишь отдаленно. Для измерений использовались полуэлектронные приборы, представляющие теодолит со светодальномером. После того как светодальномеры стали компактных размеров появилась возможность устанавливать их на теодолит, а позже начали выпускаться приборы в общем корпусе с возможностью введения значений углов.

Первый электронный тахеометр AGA-136 был выпущен в Швеции в 80-х гг. XX в. Это стало прорывом в геодезическом приборостроении. Электронная система отсчета углов заменила оптическую. Это позволило автоматизировать работу геодезистов. Полученные данные о значении углов и информация о длине линии поступали в цифровом виде в процессор и там же проводились все вычисления, а на индикатор выводились готовые величины. После Шведских тахеометров фирмы Geodimetr на рынке стали появляться приборы марок Sokkia, Topcon, Nikon, производимых в Японии, Leica в Швейцарии, и т.д.

Принцип работы

Принцип работы дальномера тахеометра зависит от конструктивных особенностей прибора, но его можно разделить на 2 основных метода измерений:

  • Фазовый метод: расстояния определяются за счет измерения разности фаз излученных и отраженных световых лучей.
  • Импульсный метод: расстояние измеряется по времени прохождения лазерного луча до отражателя и обратно. В новейших электронных тахеометрах расстояния измеряются как импульсным, так и фазовым методом.

На дальность измерений тахеометра влияют технические возможности дальномера прибора, погодные условия и режим работы устройства.

Режимы работы:

  • Отражательный – используется отражатель (призма), дальность измерений может достигать до 5 и более км.
  • Безотражательный – могут измеряться расстояния до любой поверхности в пределах 2,2 км

У современных тахеометров точность угловых измерений достигает 0,5 угловой секунды, расстояний – 0,8 мм.

Современные модели

На современном рынке геодезического оборудования представлены модели тахеометров различного ценового сегмента. Чем выше характеристики тахеометров по точности, мощности процессора и ПО, скорости обработки данных, тем выше их стоимость. Но, необходимо учитывать, что новейшее оборудование ускоряет работу геодезистов, благодаря высокой точности производимых измерений и возможности проводить автоматизированную работу одним оператором. Покупая оборудование проверенных производителей, можно быть уверенным, что оно прослужит долгие годы и окупит себя многократно.

Как выбрать тахеометр?

При любых работах где необходимо точное измерение на местности или идет строительство невозможно обойтись без тахеометра. Современное оборудование позволят решить большинство задач, поставленных перед геодезистами быстро и с высокой точностью. Выбирая тахеометр для стройки или топографических работ обращайтесь в проверенные компании. Инженеры компании “Геодезия и Строительство” ответят на интересующие Вас вопросы, помогут подобрать оборудование, а также, при необходимости, проведут обучение персонала по его использованию.

Тахеометр. Виды и устройство. Работа и характеристики. Особенности

Тахеометр – это специализированный геодезический прибор, применяемый для сверхточного измерения расстояния, а также углов по вертикали и горизонтали. Он используется при выполнении геодезических изысканий, при разметке площадок под строительство, вынесении на местности точек координат и для решения прочих задач.

Что делает тахеометр
В зависимости от комплектации они могут применяться для выполнения:
  • Плана рельефа объекта съемки.
  • Выноса осей здания при его возведении.
  • Мониторинга деформации или смещения крупных объектов недвижимости и природных образований по контрольным точкам.
  • Подсчета площади.

Чем шире спектр задач, которые можно выполнить определенным тахеометром, тем выше его стоимость. Поэтому с целью удешевления в основном производятся узкоспециализированные приборы под конкретные задачи. Тахеометры являются строго профессиональным оборудованием, не используемым в частных любительских целях. Поэтому узкое профильное направление определенных моделей полностью обосновано. Организациями, занятыми земляными работами на местности, применяются одни устройства, строительными компаниями используются другие.

Читайте также:
Трансформатор тесла принцип работы
Виды тахеометров по принципу работы
Существует 3 группы тахеометров по способу ведения измерения. Они бывают:
  1. Оптические.
  2. Цифровые.
  3. Роботизированные.

Оптические – это полностью механические приборы с ручным управлением. По сути, они являются теодолитами со сложным монограммным кипрегелем.

Цифровой отличается наличием электронной составляющей. Она автоматически выполняет многие расчетные операции, сохраняет данные в собственной памяти. Это делает использование цифровой техники очень продуктивной.

Роботизированные приборы имеют электрический привод, поэтому настраиваются на цель без ручного наведения. Они очень эффективные и точные, но в связи с дороговизной применяются редко. При их использовании координаты точек получаются в разы быстрее, что важно при масштабных изысканиях.

Устройство цифрового тахеометра

Наиболее востребованными являются электронные тахеометры. В отличие от более простых устройств, они точнее и удобней. Если разбирать строение цифрового тахеометра по блокам, то можно выделить следующие его части:

  • Оптическая.
  • Механическая.
  • Электронная.

Оптическая часть отвечает за процесс съемки, механическая позволяет проводить наведения, а электронная собирает данные, проводит их расчет и выводит информацию на экран. Механическая часть устройства представлена трегером. Это платформа с пузырьковым уровнем, отвечающая за крепление составляющих и наведение оптики. Каждое устройство имеет систему автоматических компенсаторов. Они самостоятельно компенсируют отклонение положения устройства в пространстве.

Основные характеристики тахеометров
В связи со сложностью устройств, для определения их функционала применяется оценка по десяткам характеристик. Самыми важными среди них выступают:
  • Угловая и линейная точность.
  • Максимальная дальность выполнения измерения.
  • Объем памяти (у электронных и роботизированных устройств).
  • Допустимый температурный режим использования.
  • Количество и разнообразие модулей подключения.
  • Наличие GPS.
  • Время автономной работы.
  • Наличие возможности дистанционного управления.
Оценка угловой и линейной точности устройства

Угловая точность – это уровень погрешности при измерении углового значения. К устройствам премиум класса относятся приборы с угловой точностью в пределах 0,5-1 сек. Зачастую это излишне высокий показатель, переплата за который является необоснованной. При выполнении строительства обычно выбирают тахеометр, дающий погрешность в пределах 2-3 сек. Самыми продаваемыми, в связи с доступностью, выступают приборы с уровнем точности 5 сек.

Погрешность до 5 сек по факту дает на местности отклонение на 1-2 мм на 1 км в обе стороны. Тахеометр с отклонением 5-9 сек имеет погрешность 2-3 мм на 1 км.

Указанный в техническом описании к прибору уровень погрешности зачастую на практике достигается крайне редко. Дело в том, что тестирование приборов проводится в идеальных условиях, которые на улице сложно воссоздать. На величину погрешности может повлиять температура, влажность, атмосферное давление. Поэтому нужно выбирать устройство с запасом точности.

Уровень дальности измерения

Определяющей характеристикой любого тахеометра выступает дальность измерения, на которую тот способен. Это значение зависит от применяемого в конструкции дальномера. Они могут быть безотражательными, что делает работу по измерению максимально простой, или требовать применение призм. Последние устанавливаются в дальней точке, относительно которой проводятся замеры, и устройство на них фокусируется. При работе в сложных условиях установка призм может быть невозможной, к примеру, на скалистой местности.

Дальность измерений исчисляется метрами. Ее уровень в технических характеристиках прибора обычно выше реального. Если тахеометр работает по безотражательному методу, то его функциональность во многом зависит от типа поверхности, на которой выполняется фокусировка. Максимальная дальность без использования призм возможна при прицеливании на гладкий светлый объект. На темной рельефной поверхности дальность замеров сокращается.

Тахеометр с дальностью измерения до 500 м может использоваться при археологических исследованиях, в строительстве, разбивки местности в городской черте и пригороде. Приборы способные делать замеры свыше 500 м самые универсальные. Помимо стандартных задач, они подходят для выполнения топографической съемки. Приборы для картографии совместно с призмой могут проводить замеры на дистанцию до 5000-7000 м. Также они применяются при строительстве трасс.

Объем памяти

Тахеометры способны сохранять результаты своих замеров в собственной памяти. Это исключает необходимость в применении внешних носителей данных, и периодически копировать замеры на компьютер. Такой уровень памяти считается оптимальным и зависит от частоты применения оборудования. В среднем приборы запоминают 10-60 тыс. строк. При этом многие из них поддерживают функцию установки карты SD. В отличие от обычного USB накопителя, такая карта не выпирает из корпуса, поэтому не может зацепиться при переноске тахеометра и выпасть, тем самым вызвав безвозвратную потерю данных.

Читайте также:
Что такое кровля?
Допустимые температурные условия работы

Тахеометр может применяться в широком температурном диапазоне. Прибор используется как в условиях мягкого климата, так и в северных широтах. Важно, чтобы устройство могло функционально переносить те температуры, в которых им пользуются. К примеру, обычные тахеометры рассчитаны на холод до -20°С. При их использовании на севере в -50°С, приборы отключаются. В первую очередь страдает источник питания. Аккумулятор неадаптированных к сильному морозу тахеометров быстро разряжается, он может испортиться. Многие производители делают приборы с подогревом экрана и клавиатуры, поэтому те перемерзают.

Виды интерфейса

Удобство работы с тахеометром во многом зависит от наличиствуемого у него интерфейса. Обычно на корпусе имеются разъемы для подключения кабеля USB и WLAN. Кроме этого нормой является поддержка беспроводной связи Bluetooth и WiFi.

Данные разъемы необходимы для передачи данных или подключения тахеометра к геодезическому приемнику. Поддержка Bluetooth исключает необходимость использования проводов, что очень удобно и ускоряет установку прибора на точках.

Тахеометр более высокого ценового сегмента имеет встроенный GPS модуль. Он позволяет передавать координаты по спутниковой связи на любое расстояние. Важно, чтобы прибор поддерживал конкретную спутниковую систему, имеющую лучшее покрытие в регионе, где обычно выполняется работа. В противном случае передача данных будет невозможна в определенное время суток, когда нужный спутник располагается к поверхности Земли под острым углом. В это время толща атмосферы препятствует движению сигнала. Он сможет проникать, когда спутник окажется сверху.

Меню панели управления
Панель управления цифровых тахеометров представлена в виде сенсорного или обычного дисплея с кнопками. Она позволяет регулировать все рабочие процессы устройства:
  • Ввод данных.
  • Обработка информации.
  • Запись во внутренней памяти.
  • Переключение между режимами.
Стандартная панель управления имеет набор кнопок:
  • Включения и отключения.
  • Буквенно-цифровая клавиатура.
  • Стрелки вверх, вниз, влево, вправо.
  • F1,F2,F3,F4 – клавиши изменения режимов.

На самом дисплее отображаются строчки горизонтальных и вертикальных углов. Также на экране имеется строка горизонтальных проложений, постоянный коэффициент призмы.

Приобретение подержанного тахеометра

Тахеометр достаточно дорогой прибор, поэтому с целью экономии его можно приобрести с рук. Подержанные устройства могут иметь ряд неисправностей, делающих невозможным их применение. При покупке б/у устройства важно наличие на него документов. На рынке можно встретить краденые приборы, находящиеся в розыске.

При осмотре тахеометра следует в первую очередь обратить внимание на его целостность. На нем не должно быть внешних повреждений в виде вмятин, потертостей, глубоких царапин. Винты должны быть с целой резьбой, вращаться плавно, что важно для точной регулировки.

При осмотре оптики важно, чтобы изображение было одинаково ярким по всему полю. Не должно быть царапин и пятен. Стоит также проверить непосредственную работу, хотя бы по тем функциям, которые обычно используются чаще всего.

Что такое электронный тахеометр и для чего он используется?

Технический прогресс позволил человеку значительно ускорить выполнение многих инженерных работ и в том числе геодезических. Благодаря современному измерительному оборудованию теперь можно получить точные данные в кратчайшие сроки. Именно поэтому самым востребованным на сегодняшний день геодезическим прибором считается тахеометр, с устройством которого ознакомимся более детально.

Что такое тахеометр?

Тахеометр – это инструмент, предназначенный для измерения вертикальных и горизонтальных углов, а также превышений и расстояний.

У электронных приборов, благодаря встроенному микропроцессору и программному обеспечению, измерения и расчеты выполняются за достаточно короткий промежуток времени. При этом отклонения, в случае правильно выполненных работ, будут минимальными.

Основные конструктивные элементы тахеометра в первом положении

Конструктивные элементы тахеометра во втором положении

Конечно же, у данного инструмента есть свои недостатки, вроде высокой стоимости, но они с лихвой компенсируются его достоинствами. Именно поэтому у каждого предприятия на сегодняшний день наличие этого прибора является обязательным требованием.

Где применяется?

Удачно совместив в себе функции, как теодолита, так и светодальномера тахеометр используется для реализации следующих задач:

Читайте также:
Фен-шуй ванной комнаты: важные правила и рекомендации + фото

– определения координатных значений точек при топосъемке и составления топокарт;

– проведения строительных и геодезических разбивочных мероприятий;

– выноса на местность высот, проектных точек;

– проведения прямых и обратных засечек;

– выполнения измерений со смещением;

– тригонометрического нивелирования и т.д.

История создания

До появления этого инструмента геодезические измерения выполнялись при помощи теодолита, рулетки, нивелира и других приборов, а расчеты заносились в специальные журналы и обрабатывались вручную. По этой причине появления ошибок и их накапливания нельзя было избежать. Еще один негативный момент – время, затраченное на проведение измерительных работ.

Теперь же процесс измерений ускорился во множество раз, а большую часть работ теперь берет на себя специальное программное обеспечение(такое как ГИС ГЕОМИКС). Тем не менее, этот прибор стал неотъемлемой частью современной геодезии относительно недавно.

Инструменты, отдаленно напоминающие современные тахеометры, начали выпускать в 70-х годах. Основное препятствие состояло в невозможности совместить теодолит со светодальномером, введу чересчур больших габаритов последнего. Однако, когда его размер стал более компактным, эта проблема была благополучно решена.

Уже в 80-х в Швеции изготавливается самый первый электронный тахеометр AGA-136 от фирмы Geodimetr. Для инженерной геодезии он стал инновационным достижением. Вскоре на рынке стали появляться приборы, изготовленные в Японии (Sokkia, Topcon, Nikon), Швейцарии (Leica) и других странах.

Как работает

Работа этого инструмента строится на двух основных методах, которые обусловлены его конструктивными особенностями:

  1. Фазовый. Расстояние вычисляется посредством определения разности между фазами излучаемого и отражаемого светового луча.
  2. Импульсный. Используется в самых современных инструментах, предназначенных для проведения измерений крайне высокой точности. Определяется расстояние по времени, через которое лазерный луч достигает отражателя и возвращается.

Режим, в котором будет работать прибор, также определяется диапазоном вычисления дальности расстояний. В зависимости от его интервала тахеометр можно разделить на два следующих типа:

– отражательный (5 и более километров);

– безотражательный (может выполнять измерения до произвольной плоскости в диапазоне до 1,5 километров, но дальность также зависит от отражающих свойств поверхности).

Основным преимуществом тахеометра является возможность измерений при наличии различных препятствий, вроде листвы деревьев. Кроме того, работы можно проводить при условиях не только нормальной, но и плохой или слишком яркой освещенности.

Многие производители сейчас делают акцент на приборах со встроенной системой GPS для быстрого обнаружения объекта по его координатам.

Разновидности тахеометров

Классификация этих приборов достаточно обширна и разделяется по свойствам, функционалу и эксплуатации. По принципу работы принято различать следующие инструменты:

  1. Оптические (монограмные) – по своей сути являются сложными теодолитами со специальным номограммным кипрегелем.
  2. Электронные – цифровые приборы с установленным ПО. Может хранить данные замеров и вычислений во внутренней памяти. Сочетает в себе теодолит и светодальномер.
  3. Автоматизированные – используются для выполнения сложных инженерных работ, поскольку позволяют произвести максимально точные измерения за короткий период времени. На сегодняшний день наиболее востребованные и дорогие.

По конструкции принято различать:

– модульные (отдельно сконструированные элементы теодолита, светодальномера и т.д.);

– интегрированные (все составляющие прибора объединены в один механизм);

– неповторительные (лимб монолитно закреплен на подставке).

В зависимости от сферы применения тахеометры разделяют на:

– строительные (геодезическое сопровождение работ);

– технические (элементарные задачи);

– инженерные (исполнительные съемки и другие сложные работы, требующие высокой точности).

Эксплуатация

Как можно подытожить из вышесказанного, тахеометр является достаточно сложным инструментом, а работа с ним требует определенных умений. Поэтому у начинающих пользователей может появиться много вопросов по поводу его правильной эксплуатации.

Однако измерения при помощи этого инструмента всегда проходит в такой последовательности:

  1. Поставить штатив на точке и закрепить, задав нужную высоту.
  2. Установить инструмент на штатив и при помощи оптического отвеса отцентрировать его положение над точкой.
  3. Включить прибор и отцентрировать его.
  4. Дальнейшая работа с устройством зависит от его модели и характера съемки.

Подробная информация об эксплуатации тахеометра описана в инструкции от производителя, с которой необходимо тщательно ознакомится перед его использованием.

Взаимодействие между пользователем и устройством осуществляется при помощи специального программного обеспечения. Устанавливая необходимые параметры на дисплее, геодезист выполняет измерительные работы, после чего все полученные данные сохраняются в памяти тахеометра. Дальнейшая их обработка и составление итогового материала будет производиться на компьютере.

Читайте также:
Современная мебель для спальни: стили и материалы

Заключение

Здоровая конкуренция и технологическое развитие активно способствуют появлению точных и многофункциональных инструментов, отвечающих всем современным требованиям.

Конечно же, цена на современные приборы подобного типа достаточно высока. Тем не менее, как показывает практика, скорость работы, функциональность и удобство в эксплуатации с лихвой окупят затраченные на приобретение этого инструмента средства.

Тампонажный цемент в строительстве: что это такое, где применяют, состав, технические характеристики

Тампонажный цемент представляет собой один из видов структурных материалов. Это разновидность портландцемента. Материал предназначен для строительства и возведения различных скважин, например, для добычи природных жидких источников топлива от давления подземных вод.

Состав и особенности

Тампонажный цемент представляет собой вяжущий состав, который почти не имеет отличий от портландцемента. Однако присутствуют повышенные требования к содержанию клинкера. В тампонаже доля клинкера может достигать 100%. Обязательная примесь — до 3,5% молотого гипса.

Чтобы улучшить свойства материала, можно дополнять его различными минеральными элементами, которые в сумме будут составлять не более 12% от общей массы. Должно быть не больше 10% известняка, шлаков — до 20%.

Условия, нормы веществ и предназначение для тампонажного цемента записаны в ГОСТ 1581. Тип веществ определяется процентной долей огнеупорных примесей и остальных компонентов. Рецепт готового цемента может варьироваться в зависимости от производителя.

  • мельчайший помол;
  • ускоренный процесс затвердевания;
  • повышенная механическая прочность и жесткость;
  • при разбавлении водой консистенция отличается от таковой у других видов цемента.

К показателю текучести есть повышенные требования в строительных нормах и правилах. Скорость перемещения раствора цемента должна достигать 1,5 м/с при небольших размерах технологических отверстий. Из-за чрезвычайно высокого давления в местах использования такого состава песок, арматура, опалубка, щебень не добавляются. Поэтому вяжущее является единственным компонентом.

Особенности применения такого состава обусловливают высокие требования к нему как к строительному материалу. Он должен понижать оказываемое давление на трубопровод или другую часть, которая подвергается изоляции. Кроме того, тампонажный раствор должен обладать большей скоростью застывания, которая достигается за счет ввода различных добавок во время изготовления.

Основные технические характеристики

  1. Механическая прочность спустя 8 часов достигает 2,1-10,3 МПа в зависимости от температуры. Максимальный показатель наблюдается при 60 °С.
  2. Жесткость на изгиб варьируется в диапазоне 0,7-3,5 и зависит от производителя и марки.
  3. Остаточная масса на сите с сетью №0,08 — не более 15%.
  4. Удельная поверхность — не больше 270 м²/кг.
  5. Показатель отделения влаге не должен превышать 10.
  6. Растекаемость под действием влаги варьируется в зависимости от вида. Непластифицированный тампонажный цемент может растекаться со скоростью до 200 мм. Пластифицированный — до 220.
  7. Состав застывает до консистенции 30 за 90 минут и больше.

Все характеристики должны быть приведены в пометке изготовителя вместе с информацией о дате производства. Портландцемент теряет свойства через полгода или под действием воздуха.

Скорость затвердевания будет зависеть от температурных показателей в скважине и процента щелочных веществ в составе. Если температура превышает 60 °С, время застывания может меняться.

Классификация тампонажных цементных смесей

Согласно показателям плотности условно выделяют 2 типа:

  1. Облегченный тип — нормальная смесь.
  2. Утяжеленный, содержащий примеси, увеличивающие массу.

В зависимости от температурного режима есть такие типы:

Номенклатурное наименование Диапазон температур, °С
Низкие и нормальные 15-50
Умеренные 51-100
Повышенные 101-150

Виды составов по степени устойчивости веществ к химикатам, которые содержатся в грунтовых водах:

  • без повышенной устойчивости;
  • устойчивые к сульфатам, включающие специальные добавки.

Классификация.

Для некоторых типов выделяют 2 уровня устойчивости к сульфатам: умеренный и повышенный.

По состоянию цементного теста материал разделяют на:

  1. Непластифицированный;
  2. Гидрофобизированный.

Маркировка и ее расшифровка

Каждый вид тампонажного цемента обладает собственным номенклатурным наименованием, которое соответствует свойствам.

Маркировка тампонажа состоит из 5 обозначений:

  1. ПЦТ — тампонажный портландцемент.
  2. Тип вяжущего и пометка об облегченном или утяжеленном составе.
  3. Третье числовое значение соответствует уровню прочности изделия. Этот показатель определяется изготовителем.
  4. Следующее число определяет уровень температур и состояние цементного теста. Например, 150-ПЛ — для работы с повышенными температурами. Пластифицированное тесто.
  5. Последняя пометка — нормативный акт, которому соответствует произведенный продукт.

Маркировка.

Добавки для улучшения тампонажных растворов

Чтобы улучшить эксплуатационные качества раствора,

  1. Хлорид кальция и карбонат натрия ускоряют время схватывания цемента. При добавлении в жидкость получается смесь быстрого схватывания, может применяться при температурных показателях до 65 °С. Для расширительных свойств добавляют до 30% гипсоглиноземистого цемента.
  2. Если добавить гипс, существенно сокращается срок затвердевания, в результате камень с повышенной прочностью формируется спустя 3-4 часа после закачки раствора. Чтобы не допустить застывания в самих бурах, добавляются ингибиторы процесса.
  3. Бентонит повышает начальную подвижность раствора, что особенно важно при его закачке.
  4. Составы с включением глины дополнительно улучшают вязкость материала во время его продавливания, что позволяет обеспечить последующее затвердение раствора с повышением пластической прочности.
  5. Цементно-смолистый состав с добавлением пластических веществ, в основном эпоксидных алифатических смол, применяется, если рядом со скважиной расположены водоносные пласты.
  6. Если требуется закачать раствор на глубину более 100 м, добавляют дизтопливо. Цемент полностью инертен к органическим углеводородам, а раствор становится намного более вязким. Прочность приобретается после того, как углеводороды заменятся водой.
Читайте также:
Технология монтажа каскадной металлочерепицы

Технология и область применения

Этот вид цемента не участвует в строительстве жилых зданий из-за слишком быстрого застывания. В основном используются такие бетонные блоки в нефтегазовых скважинах. Раствор можно применять для заливки свай в сложных условиях.

Он заливается полностью за счет воды при помощи специальных помп, жидкость добавляется к составу в соотношении 2:1. Затем, когда цемент станет подвижным тестом (это состояние, которое получило название «пульпа»), можно закачивать его в отверстие. После полного затвердевания материал становится монолитным и надежно защищает от грунтовых вод.

Тампонажные цементы

Для обустройства и реставрации нефтяных и газовых скважин создан специальный вид вяжущего – тампонажный цемент. Он обладает уникальными в своем роде свойствами проникновения и высокой адгезии с поверхностью, благодаря чему иногда применяется при ремонте коммуникаций. Рассмотрим основные свойства этого материала, особенности и отличие от традиционного портландцемента.

Состав

Тампонажный цемент – это вяжущее, которое практически не отличается от портландцемента за исключением повышенных требований к минералогическому составу клинкера. Допускается применение добавок, оказывающих влияние на отдельные свойства материала, в связи с чем его делят на группы:

  1. I – бездобавочный тампонажный ПЦ, который делится на два типа:
    • I-G – с нормированными требованиями при водоцементном соотношении 0,44;
    • I-H – с установленными требованиями при в/ц 0,38;
  2. II – тампонажный цемент с добавками минерального происхождения;
  3. III – тампонажный ПЦ с регулирующими плотность теста добавками.

Для данного типа вяжущего разрешено применение только минеральных и некоторых синтетических добавок, среди которых:

  • Триэтаноламин, способствующий повышению гигроскопичности изоляции нефтяных скважин;
  • Известняк (гипс) – добавка для расширяющихся цементов;
  • Кварцевый песок для утяжелённого и солестойкого цемента;
  • Шлаки;
  • Шпаты, гематиты и другие утяжеляющие добавки.

К базовому клинкеру предъявляют строгие требования:

  • Для холодных скважин количество алюмината трехкальциевого должно быть в пределах 10…13%, около 50% алита;
  • Для «горячих» скважин содержание СзА должно быть минимальным – процессы твердения и набора прочности происходят естественным образом при повышении температуры в шахте.

Классификация

Требования к тампонажным цементам предъявляет ГОСТ 1581-96. Он нормирует основные характеристики материала и приводит его подробную классификацию. Кроме того, документ демонстрирует деление вяжущего по нескольким ключевым признакам. Все они отражаются в маркировке цемента и принимаются к сведению при выборе компонентов для строительства.

Плотность цементного теста для ПЦТ III типа:

  • Утяжелённый (Ут) – вяжущее с утяжеляющими добавками (песок, шлак);
  • Облегченный (Об) – классический состав.

Температурный режим монтажа и эксплуатации выбирают исходя из особенностей работы шахты:

  • Низкие и нормальные (15…50)°С;
  • Умеренные (51…100) °С;
  • Повышенные (101…150) °С.

Стойкость к сульфатам, присутствующим в недрах грунтовых пород, для утяжеленных и облегчённых тампонажных цементов групп I, II, III:

  • Обычные (без специальных требований);
  • Сульфатостойкие со специальными присадками (СС).

Для типов I-G и I-H выделяют два уровня сульфатостойкости:

  • Высокая (СС-1);
  • Умеренная (СС-2).

Степень защиты от сульфатов определяется анализом грунта при пробном или исследовательском бурении.

  • Гидрофобизированное (ГФ);
  • Пластифицированное (ПЛ).

Маркировка

По приведенным признакам тампонажного портландцемента (ПЦТ) можно расшифровать маркировку пакета. На примере ПЦТ III-Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581-96:

ПЦТ – портландцемент тампонажный;
III-Об – третий тип уплотненного вяжущего облегченный;
5 – марка прочности тампонажного цемента. Определяется производителем;
100 – температура монтажа и эксплуатации, умеренный тип;
ГФ – гидрофобизированное вяжущее, стойкое к воде;
ГОСТ 1581-96 – нормативный документ.

Основные технические показатели

Поскольку тампонажный цемент применяется в строительстве скважин нефтедобычи и сопутствующих продуктов, его свойства строго регламентированы ГОСТом, которые настоятельно рекомендуется придерживаться производителям вяжущего.

Читайте также:
Утеплитель Полинор: цена и технические характеристики

Основные характеристики ПЦТ по ГОСТ 26798.1-96:

Свой­ство Зна­че­ние При­ме­ча­ние
На­сып­ная по­верх­ность 250…1500 м 2 /кг Па­ра­метр за­ви­сит от тон­кос­ти по­мо­ла, ми­не­ра­ло­ги­чес­ко­го сос­та­ва по­рош­ка и вклю­чён­ных в сос­тав до­ба­вок.
Плот­ность на­сып­ная удель­ная 800…1200 кг/м 3
Во­до­со­дер­жа­ние (от­но­ше­ние мас­сы во­ды к твер­дой фа­зе су­хо­го ве­щес­тва) 0,2…0,25 (в те­о­рии), 0,35…0,4 (на прак­ти­ке) Для по­лу­че­ния плас­тич­но­го рас­тво­ра до­би­ва­ют­ся 18 см рас­плы­ва ма­те­ри­а­ла по ко­ну­су АзНИИ, то есть для каж­дой пар­тии и рас­тво­ра ко­ли­чес­тво во­ды пре­вы­ша­ет нор­ми­ру­е­мое.
Под­виж­ность В пре­де­лах 18…25 см при в/ц=0,5 Ниж­ний пре­дел под­виж­нос­ти – 16 см. В та­ком сос­то­я­нии раст­вор еще со­хра­ня­ет плас­тич­ность, но она кри­тич­но низ­кая.
Срок схва­ты­ва­ния На­ча­ло – не ра­нее 1 час 45 мин, ко­нец – не поз­же 10 ча­сов Ги­дра­та­ци­он­ное твер­де­ние там­по­наж­но­го це­мен­та в шах­те за­ви­сит от сос­та­ва и усло­вий. В «го­ря­чих» сква­жи­нах ги­дра­та­ция про­ис­хо­дит ин­тен­сив­но бла­го­да­ря на­гре­ва­нию рас­тво­ра, в «хо­лод­ных» — из-за ак­тив­ных ком­по­нен­тов. Вре­мя опре­де­ля­ют ла­бо­ра­тор­но по­сред­ством иг­лы Ви­ка (от её про­вала до 1-2 мм на по­верх­нос­ти).
Во­до­отде­ле­ние при ги­дра­та­ции* 7,5…8,5 мл на 250 мл рас­тво­ра В за­ви­си­мос­ти от сос­та­ва и усло­вий твер­де­ния
Проч­ность 27-62 кг/см 2 Опре­де­ля­ет­ся на вто­рые сут­ки, клю­че­вой по­ка­за­тель. Так­же про­во­дят­ся ис­пы­та­ния об­раз­цов че­рез 8 ча­сов от фор­мов­ки (мин. 2,1 МПа при тем­пе­ра­ту­ре 38°С и мин. 10,3 МПа при 60°С). Че­рез 28 су­ток та­кой це­мент не тес­ти­ру­ют.
Усад­ка Не до­пус­ка­ет­ся Для об­ус­трой­ства неф­тя­ных и га­зо­вых шахт под­хо­дят толь­ко без­у­са­доч­ные или
рас­ши­ря­ю­щи­е­ся там­по­наж­ные це­мен­ты.

*В процессе монтажа и на начальных стадиях твердения твердые и крупные фазы раствора оседают вниз, оставляя мелкие компоненты и воду на поверхности. Чтобы определить седиментационную устойчивость, принимают во внимание данный параметр.

Специфика применения

Тампонажные цементы предназначены для обустройства внешней защиты нефтеносной трубы. От состояния бетонного (цементного) слоя во многом зависит качество службы канала, как и продолжительность его эксплуатации. По этой причине к данному типу цементов предъявляют высокие требования.

Замес и заливка раствора происходят исключительно механическим способом, подача в шахту осуществляется насосной установкой. В связи с этим смесь делают подвижной, но не чрезмерно насыщенной водой.

Затвердевание происходит в условиях грунта, поэтому важен правильный выбор состава раствора, в частности – тампонажного цемента. Важно, что при гидратации и твердении не допускается усадка раствора и камня, иначе между стальной трубой и бетоном образуется прослойка, теряется функция защиты нефтеноса от окружающей агрессивной среды.

Применение цементов безусадочных и расширяющихся возможно по всей протяженности шахты и по отдельным ее частям при строительстве и ремонте.

Редко, но все же иногда тампонажные цементы применяют при ремонте коммуникаций из железобетона (канализации, вводные каналы).

В целях строительства домовых конструкций использование материала нецелесообразно – он обладает неподходящими характеристиками и дорого стоит, гораздо проще воспользоваться обычным или улучшенным портландцементом марок М300-М400, в зависимости от потребностей конструктивного элемента.

ГОСТ 1581-2019 Портландцементы тампонажные. Технические условия

Этот строительный материал является разновидностью портландцемента. Состав предназначен для выполнения работ по изоляции скважин от давления грунтовых вод при добыче нефти и газа. Он обладает хорошими техническими и строительными характеристиками. Требования к такому цементу определены государственными стандартами 1581-96.

Состав

В состав тампонажного цемента входит измельченная основа клинкера с гипсом. Применяют и компоненты, которые воздействуют на определенные свойства материала. На рынке представлены различные подвиды раствора для нефтяных и газовых скважин:

  1. Песчанистые. В состав смеси входит кварцевый песок с гипсом. Соотношение компонентов для «холодных» скважин — 20%. Для «горячих» — 50%.
  2. Гигроскопический с добавкой триэтаноламина.
  3. Солестойкий. Применяется в местах с высокой концентрацией солей в грунтовых водах. Кварцевый песок, входящий в состав цементного раствора, предупреждает появление коррозии.
  4. Утяжеленный. При производстве перемешивают клинкер и утяжеляющие добавки: железную руду в форме магнетитов, гематитов, шпальтов.

В горячей скважине цемент затвердевает быстрее, характеризуется повышенной прочностью благодаря низкому проценту СзА.

По химико-минералогическому составу тампонажный цемент схож с портландцементом. Но минералогическая клинкерная основа на разных производствах отличается. Клинкеры для холодных скважин обладают следующими характеристиками:

  1. Высоким содержанием трехкальциевого силиката (57-60%) при низкой концентрации СзА (4-7%). Тонко измельченный клинкер обеспечивает высокую активность цемента на стадии отвердевания и необходимую скорость схватывания.
  2. Повышенным содержанием трехкальциевого алюмината (12-13%). Это способствует быстрое схватывание и затвердевание состава.

Тампонажный цемент, затворенный водой на 50%, дает подвижную пульпу, которую накачивают насосами в скважины. Нужно, чтобы твердый камень из портландцемента обладал высокой начальной прочностью. Чтобы регулировать сроки застывания, в состав включают гипс. Его дозировку подбирают исходя из компонентов клинкерной основы и степени помола.

Тампонажный портландцемент обладает рядом особенностей:

  • водостойкость — возможность застывания под водой;
  • сочетание с различными наполнителями;
  • быстрое затвердевание.
Читайте также:
Тумба с зеркалом в интерьере прихожей

Вне зависимости от условий окружающей среды он сохраняет свою целостность и прочность длительное время.

Добавки для улучшения тампонажных растворов

Чтобы улучшить эксплуатационные качества раствора,

можно использовать дополнительные добавки:

  1. Хлорид кальция и карбонат натрия ускоряют время схватывания цемента. При добавлении в жидкость получается смесь быстрого схватывания, может применяться при температурных показателях до 65 °С. Для расширительных свойств добавляют до 30% гипсоглиноземистого цемента.
  2. Если добавить гипс, существенно сокращается срок затвердевания, в результате камень с повышенной прочностью формируется спустя 3-4 часа после закачки раствора. Чтобы не допустить застывания в самих бурах, добавляются ингибиторы процесса.
  3. Бентонит повышает начальную подвижность раствора, что особенно важно при его закачке.
  4. Составы с включением глины дополнительно улучшают вязкость материала во время его продавливания, что позволяет обеспечить последующее затвердение раствора с повышением пластической прочности.
  5. Цементно-смолистый состав с добавлением пластических веществ, в основном эпоксидных алифатических смол, применяется, если рядом со скважиной расположены водоносные пласты.
  6. Если требуется закачать раствор на глубину более 100 м, добавляют дизтопливо. Цемент полностью инертен к органическим углеводородам, а раствор становится намного более вязким. Прочность приобретается после того, как углеводороды заменятся водой.

Маркировка

На пакетах со строительным составом указаны обозначения типа: ПЦТ III-Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581-96. По этим показателям определяется маркировка:

  • ПЦТ — портландцемент тампонажный;
  • III-Об — третий вид уплотнителя облегченного, вяжущего;
  • 5 — показатель прочности;
  • 100 — температура для укладки и использования, тип умеренный;
  • ГФ — гидрофобизированное вяжущее, устойчивое к влаге;
  • ГОСТ 1581-96 — стандарт, установленный государством.

Производство материала должно производиться строго по ГОСТу и техническому регламенту.

Параметры

Тампонажный цемент по своему составу классифицируются на различные виды:

  • песчанистые (П50);
  • с добавками (Д20);
  • без добавок (Д0);
  • с добавками (утяжеляющими или облегчающими), регулирующими плотность смеси.

По плотности цементного раствора выделяют:

  • утяжеленный (У);
  • облегченный (О);
  • с нормальной плотностью.

По температуре использования:

  • для высоких (150);
  • низких и нормальных (50);
  • умеренных (100).

По степени сульфатостойкости:

  • сульфатостойкий (ССТ);
  • обыкновенный (требований не устанавливают).

Производитель гарантирует соответствие портландцементов принятым государственным стандартам при соблюдении условий транспортировки и хранения в упаковке.

Свойства тампонажных смесей

Технико-эксплуатационные свойства буровых смесей определяются подобранной рецептурой и на практике применения определяют качества взаимодействия с материалами пластов скважины. Учитываются следующие свойства тампонажного раствора:

  • Водоотдача. В условиях перепадов давления происходит процесс водоотделения от активной фазы раствора. В зависимости от параметров ствола скважины показатель скорости водоотдачи может быть разным, корректируется индивидуально. Например, если планируется укрепление конструкции, то водоотдача раствора должна быть близка к нулю.
  • Седиментационная стойкость. Процесс отделения воды от раствора, при котором цементная масса движется вниз, а жидкость – вверх.
  • Загустевание. Определяется множеством факторов, среди которых степень помола компонентов раствора и наличие материалов, повышающих вязкость. На стимуляцию этого свойства влияет увеличение доли воды, а на понижение – стороннее тепловое воздействие.
  • Схватывание. Как правило, технологи стремятся повышать это качество до максимума в конкретных условиях. Для этого используется наращивание температуры с давлением, а также изоляция ствола в условиях повышенной влаги.

Основные технические характеристики


Свойства тампонажного портландцемента строго регламентированы государственным стандартом, которым должны руководствоваться производители вяжущей смеси.

Основными техническими показателям ТП по ГОСТу 26798.1-96 являются:

  • Удельная насыпная плотность — 800 -1200 кг/м.
  • Насыпная поверхность — 250-1500 м2/кг (зависит от тонкости помола, минералогического состава раствора и добавок, включенных в раствор).
  • Подвижность около 18-25 см при в/ц=0,5. Нижний уровень — 16 см, когда смесь сохраняет пластичность.
  • Водосодержание — 0,35 -0,4 (практически). Теоретически — 0,2 — 0,25. Чтобы получить пластичный раствор, нужно добиться 18 см расплыва материала по АзНИИ-конусу. Это означает, что для каждой партии цемента и раствора количество жидкости больше нормы.
  • Сроки схватывания на начальной стадии — не раньше 1 часа 45 минут. Окончание затвердевания — не позднее 10 часов.
  • Прочность — 27-62 кг/см2.
  • Усадка — не допускается.
  • Водоотделение — не больше 7,5-10 мл.

Указанные технические характеристики должны содержаться в сертификате наряду со сведениями о партии и дате изготовления.

Как и у обыкновенного, у тампонажного сохраняются все свойства в течение 6 месяцев. Активность раствора теряется при взаимодействии с влагой и контакте с открытым воздухом. Сроки затвердевания после затворения жидкостью зависят от температурного режима в скважине, количества натрия хлора, хлористого калия в составе смеси. Если температура выше 60 °С, диапазон колеблется от 10 минут до 10 часов. Если ниже — от 2 до 12 часов.

Читайте также:
Трансформатор тесла принцип работы

Назначение буровых смесей

Циркуляция воды в скважине способствует прочистке отверстия, чем помогает бурительному и заделочному процессам. При условии, что используется активный состав с дополнительными эксплуатационными свойствами, можно рассчитывать на целый ряд других эффектов, среди которых следующие:

  • Образование фильтрационной корки на стенах открытого ствола. В результате укрепляются неустойчивые отложения, глинистые породы и сыпучие пласты.
  • Создается противодействие поровому давлению.
  • На забойную силовую установку и долото транслируется дополнительная гидравлическая энергия.
  • Буровые и тампонажные растворы транспортируют разработанную породу и после завершения циркуляции удерживают эту массу во взвешенном состоянии.
  • Предотвращаются риски возникновения осложнений, дифференциальных прихватов, нефтегазопроявления и поглощения скважины.
  • Предупреждаются обвалы и осыпи.
  • Оказывается смазывающее воздействие на буровое оборудование.
  • Обеспечиваются охлаждение и смазка инструмента.

Области применения

Главное назначение строительного материала — тампонирование нефтяных и газовых скважин. При бурении температура горных пород сильно воздействует на статическое напряжение сдвига, водоотдачу и вязкость раствора для бурения. Чем больше температура горных пород, тем труднее удерживать заданные параметры на уровне. При серьезной разности температур требуется применение тампонажного портландцемента.

Процесс представляет собой заделку цементным раствором пространства между обсадной трубой и стенками. Когда состав затвердеет, полученная прослойка будет способствовать надежной защите от грунтовых вод. Заполнять свободное пространство можно частично или полностью, принимая во внимание параметры грунта.

Тампонажный цемент при жилом строительстве не применяется. Исключение — закладка буровых свай под фундамент в тяжелых условиях.

Комбинированные полимерно-цементные растворы

Комбинированные растворы получаются путем сочетания в тампонажном растворе цементной суспензии и раствора полиакриламида или гипана. Для приготовления комбинированной смеси используются следующая пропорция компонентов:

  • ¾ тампонажный цемент;
  • ¾ вода в соотношении 60% от массы сухого цемента;
  • ¾ хлористый кальций (2,5-5%);
  • ¾ полиакриламид (0,15-0,20%).

Из-за высокой вязкости полиакриламид предварительно разводят до концентрации трехпроцентного раствора и вводят в цементную массу непосредственно в буровых трубах, чтобы избежать преждевременного схватывания.

Особенности тампонажного цемента

Раствор для тампонажных работ приготавливают из цемента со специфическими свойствами. Материал:

  • имеет тонкий помол;
  • затвердевает в короткие сроки, при этом смесь цемента с водой долго сохраняет текучесть, что позволяет ее свободно закачивать;
  • схватывается и затвердевает, несмотря на контакт с водой;
  • совместим с разнообразными добавками.

Монолитная конструкция, выполненная из тампонажного раствора, на протяжении многих лет сохраняет целостность и не теряет прочности благодаря устойчивости к влиянию окружающих сред, в том числе агрессивных.

Виды растворов для бурения

В практике применения обычно выделяют следующие виды тампонажных смесей:

  • Буровой лигнитовый. Раствор на щелочной основе, который модифицируется лигнитами.
  • Известково-битумный раствор. В качестве основы используются нефтепродукты – комбинация дисперсионной среды из нефти или дизельного топлива, а также битума и оксида кальция в качестве дисперсной фазы.
  • Облегченная смесь для промывки. Представляет собой уменьшенный в массе тампонажный раствор с минимальными показателями плотности. Используется при разработке скважин с низким давлением пластов.
  • Полимерный раствор. В основе состава находится вода, содержащая высокомолекулярные линейные полимеры. Обычно используется в процессах бурения крепких пород.

Cостав

Основой для производства тампонажного цемента служит измельченный клинкер (от 80%) и гипс (2-3,5%). К ним добавляются различные минеральные вещества для приготовления рабочих смесей с заданными свойствами. Применяется несколько видов тампонажных растворов:

  • Гигроскопический. Добавкой служит триэтаноломин.
  • Песчанистый. К основному составу добавляют гипс, кварцевый песок.
  • Утяжеленный. В число утяжеляющих добавок входят железнорудные минералы (магнетит, гематит, шпальт).
  • Солестойкий. Тонкоизмельченный кварцевый песок, добавленный в раствор, позволяет создать материал, защищающий трубы от коррозии под воздействием грунтовых вод с высоким содержанием соли.
Читайте также:
Укладка доски пола на стяжку

К специальным тампонажным портландцементам относят сульфатостойкую смесь, устойчивую к агрессивным средам.

В сложных геологических условиях, в том числе если в разрезе имеются пласты поглощающие или склонные к гидроразрыву, цементирование глубоких скважин осуществляется с использованием облегченных растворов. Облегченный тампонажный цемент изготавливается путем введения добавок, снижающих плотность состава — золы, трепела, диатомита, алюмосиликатных микросфер и т.д.

Еще ниже плотность легких тампонажных цементов, предназначенных для работ на большой глубине и для ремонта разрушенных участков оболочки. Такие материалы проще закачивать, они обладают высокой адгезией и хорошо сцепляются со старой цементной оболочкой трубы, способны заполнять пустоты и трещины. Добавками служит каолин, полые алюмосиликатные микросферы и т.д.

Отличие тампонажного и расширяющегося цемента. При цементировании скважин в пористых и рыхлых горных породах требуется создать оболочку из цементного камня, не склонного к усадке.

Расширяющийся цемент содержит добавки, благодаря которым в цементном растворе происходят химические реакции с образованием кристаллических продуктов. Таким образом, раствор в процессе застывания увеличивается в объеме, при этом получившийся камень имеет плотную структуру. Обычные тампонажные цементы не расширяются при твердении.

Технология применения тампонажной смеси

Для использования буровых растворов используется специальное оборудование, обеспечивающее техническую возможность операций циркуляции. В процессе применение тампонажные растворы совершают следующий технологический цикл:

  • Состав замешивается и хранится в специальной емкости.
  • Насосное оборудование через колонну бурильного трубопровода начинает перекачку раствора из емкости в скважину.
  • По трубам смесь направляется к забою скважинного ствола, где долото бурильной установки разрабатывает очередной слой породы.
  • Раствор возвращается на поверхность, неся с собой частицы породы, отделенные долотом.
  • По затрубу масса поднимается вверх, проходя между бурильной трубой и стенами скважины.
  • На поверхности выполняется операция фильтрации и очистки раствора от шлама. Для этого применяют вибрационное сито.

Проверка качества

Этот материал предназначен для создания гидроизоляции скважин, но нередко используется тампонажный цемент в строительстве при возведении некоторых жилых или промышленных объектов. Но чтобы материал смог выполнить предназначенную задачу, обеспечить герметичность и надежность созданного сооружения и при этом был экологически безопасным, он должен быть качественным, а состав – соответствующим сложности и особенностям поставленных задач. Для этого созданные смеси проходят проверку.


Есть разные методы испытания тампонажного цемента, чем и занимаются специализированные лаборатории. Они определяют следующие показатели:

  1. Плотность (удельный вес).
  2. Реологические свойства.
  3. Время загустевания.
  4. Водоотделение.
  5. Фильтрационные потери.
  6. Предел прочности.
  7. Устойчивость перед ультразвуком.
  8. Проницаемость застывшего материала жидкостями, газом, воздухом.

Условные обозначения


Для определения марки материала применяется специальная маркировка:

  1. Цемент тампонажный – ПЦТ.
  2. Сульфатостойкость — СС.
  3. Средняя плотность.
  4. Максимально допустимая температура при выполнении работ.
  5. Пластификация или гидрофобизация. Обозначаются как Пл, Гф.
  6. Стандартный показатель.

Пример: ПЦТ-I-СС-100. Обозначение несет такую информацию: материал является тампонажным портландцементом, не содержащим добавок, является сульфатостойким. Предназначен для использования при температуре от 51 до 100 градусов.

ПЦТ-III-УТ1-100. Это тампонажный вид портландцемента, облегченный тип с плотностными показателями 2,1 г/см3. Можно работать с материалом при умеренной температуре.

ПЦТ-III-Об5-50 — цемент тампонажный. Является облегченным типом. Обладает плотностными показателями 1,5 г/см3. Допускается к работе при нормальных температурах.

Тампонажный цемент: классификация и применение

Тампонажный цемент – это разновидность портландцементов, предназначенная для изоляции труб нефтяных и газовых скважин и их защиты от давления грунтовых вод, сдвижек грунтовых пластов, негативного воздействия агрессивных сред. При затвердевании цементный раствор образует монолитную рубашку, непроницаемую для жидкостей и газов. Материал крепко сцепляется с металлической трубой и со стенками ствола, пробуренного в горной породе. Применение тампонажного цемента создает условия для безопасной эксплуатации скважин и продлевает их рабочий период. В традиционном строительстве этот вид портландцемента не используется. Исключение – устройство фундамента из буровых свай в сложных геологических условиях.

Состав и специфические особенности тампонажного цемента

В состав тампонажного цемента входят:

  • клинкер – до 80 %;
  • гипс – 3-5 %;
  • добавки, придающие смесям заданные свойства.
Читайте также:
Что такое кровля?

Базовый состав клинкера такой же, как и у обычного портландцемента, но к его компонентам предъявляются повышенные требования. Для применения в холодных скважинах содержание трехкальциевого алюмината в клинкере должно находиться в пределах 10-13 %, алита – примерно 50 %. Для «горячих» скважин необходим клинкер с минимальным количеством трехкальциевого алюмината.

Для тампонажного цемента характерны: тонкий помол, быстрое твердение, способность твердеть даже в воде, хорошая совместимость с добавками разной функциональности.

Виды тампонажных цементов

Для изоляции буровых скважин, предназначенных для нефте- и газодобычи, применяют различные виды тампонажных цементов:

  • Гигроскопический. К традиционным сырьевым компонентам добавляют триэтаноламин. Это бесцветная жидкость, относящаяся к слабым основаниям.
  • Облегченный. Получить составы невысокой плотности позволяют зола, трепел и другие низкоплотные добавки.
  • Утяжеленный. В качестве утяжеляющих добавок используют железорудные минералы.
  • Песчанистый. В основные компоненты сырьевой смеси добавляют гипс и кварцевый песок.
  • Солестойкий. В смеси присутствует тонкодисперсный кварцевый песок. Такой материал защищает металлические трубы от возникновения и развития очагов коррозии при воздействии на металл грунтовых вод с высоким содержанием солей.

Когда применяют облегченный и утяжеленный тампонажный цемент?

Введение специальных добавок позволяет получать облегченный и утяжеленный тампонажный цемент.

Облегченный

Облегченные растворы востребованы при обустройстве глубоких скважин в сложных геологических условиях, в которых высока вероятность гидроразрывов. Плотность цементного раствора снижают – диатомит, трепел, зола, алюмосиликатные микросферы. Для ремонта оболочки применяют наименее плотные составы, которые получают введением в сырьевую смесь каолина и алюмосиликатных полых сфер. Такие растворы легко закачивать, они обладают прекрасной адгезией к старой оболочке, хорошо заполняют трещины и пустоты.

Утяжеленный

Этот тип ТПЦ используют для цементирования высокотемпературных скважин. В качестве утяжелителя применяется специальный железорудный концентрат. Сроки схватывания цементно-рудных смесей мало зависят от количества утяжеляющей добавки и определяются только свойствами самого ТПЦ. В такие растворы обычно вводят пластификатор, в качестве которого применяют ацетально-спиртовый стабилизатор.

Классификация и маркировка

В соответствии с ГОСТом 1581-96 ТПЦ разделяют на типы:

  • I – бездобавочный;
  • I-G – бездобавочный с нормированными требованиями, водоцементное соотношение в таких смесях составляет 0,44;
  • I-H – бездобавочный с нормируемыми требованиями, водоцементное соотношение – 0,38;
  • II – с минеральными добавками;
  • III – со специальными добавками, влияющими на плотность цементного теста. По плотности теста вяжущее типа III разделяют на облегченное (Об) и утяжеленное (Ут).

По температуре эксплуатации тампонажные цементы разделяют на следующие типы:

  • для пониженных и нормальных температур – +15…+50 °C;
  • для умеренных температурных условий – +51…+100 °C;
  • для повышенных температур – +101…+150 °C.

Типы вяжущего по сульфатостойкости:

  • обычное – используется в условиях, в которых требования по сульфатостойкости не предъявляются;
  • сульфатостойкое – СС, высокой сульфатостойкости – СС1, умеренной сульфатостойкости – СС2.

В условном обозначении тампонажного цемента в соответствии с ГОСТом указывают:

  • буквы ПЦТ – портландцемент тампонажный;
  • тип – I, I-G, I-H, II, III;
  • уровень сульфатостойкости;
  • среднюю плотность для вяжущего типа III – Об или Ут;
  • самую высокую температуру, при которой может эксплуатироваться продукт, изготовленный на базе этого цемента;
  • наличие гидрофобизирующих или пластифицирующих добавок – ГФ или ПЛ;
  • обозначение ГОСТа, требованиям которого соответствует тампонажный портландцемент.

Основные технические характеристики и особенности выбора

Технические свойства тампонажных цементов в зависимости от их состава изменяются в широких пределах, что позволяет выбрать подходящий вариант для конкретных условий применения.

Основные технические показатели:

  • удельная насыпная плотность – 800-1200 кг/м 3 ;
  • насыпная поверхность (зависит от крупности помола, состава клинкера, номенклатуры добавок) – 250-1500 кг/м 2 ;
  • водоцементное соотношение – 0,35-0,45;
  • прочность – 27-62 кг/см 2 , этот показатель определяют на вторые сутки после заливки раствора, в возрасте 28 дней тампонажные составы не тестируют.

При выборе подходящего типа ТПЦ учитывают:

  • глубину скважины и температуру в ней;
  • свойства геологических пластов;
  • количество и состав солей в грунтовых водах.

Обеспечить полное соответствие требованиям ГОСТа может только свежий тампонажный цемент, при хранении которого были соблюдены нормативные условия.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: