Cтраница 2
По мере завершения процессов гидратации и полного связывания свободного гидроксида снижается рН, что вызывает фазовые превращения образующихся высокоосновных гидросиликатов кальция в низкоосновные. Параллельные процессы взаимодействия компонентов в предложенной сырьевой смеси с водой, особенно при высоких температурах, приводят к формированию одновременно нескольких структур, что снижает или исключает возможность развития усадочных напряжений. В области низких температур основной носитель прочности - портландцемент, вводимые добавки обеспечивают повышение седиментационной устойчивости, а также достижение эффекта расширения. [16]
Дальнейшие процессы перекристаллизации сформировавшихся низкоосновных гидросиликатов кальция в конечные термодинамически устойчивые фазы уже в меньшей степени будут сказываться на потере прочности, чем в случае образования первичной структуры из высокоосновных гидросиликатов кальция. [17]
Другая возможность избежать отрицательных явлений термической деструкции состоит в исключении из цепи фазовых перетоков фазы, вносящей наибольший вклад в потерю прочности C2SH ( A) Исследования Виноградова Б.Н. [32] показали, что имеется возможность протекания синтеза высокоосновных гидросиликатов кальция по другой схеме: так называемый, одностадийный процесс СаО 5Ю2 Н2О - С25Н2 - С5Н ( В) - тоберморит - - ксонотлит. [18]
С целью проверки выдвинутых теоретических предпосылок и разработки критериев, положенных в основу оценки коррозионной стойкости существующих и создания новых коррозионно-стойких тампонажных материалов, нами были синтезированы кристалло-гидратные фазы, образующиеся при твердении большинства тампонажных цементов: низкоосновные и высокоосновные гидросиликаты кальция, гидроалюминаты кальция, гидроалюмоферрит кальция, двухводный гипс. [19]
При полной гидратации портландцемента наряду с C2SH ( A) образуется 10 - 15 % кристаллов Са ( ОН) 2 - портландита. Эти высокоосновные гидросиликаты кальция и портландит стабильны лишь в водной среде, насыщенной гидрок-сидом кальция ( 1 4 г / л при комнатной температуре), при повышении температуры растворимость гидроксида кальция снижается. [20]
Ранее отмечалось, что процесс образования гидросиликатов протекает, как правило, в несколько этапов. Сначала образуются высокоосновные гидросиликаты кальция, которые переходят в низкоосновные по мере дальнейшего связывания кремнезема. Величина сброса прочности затвердевшего цементного камня определяется скоростью фазовых превращений и их последовательностью. При применении традиционных тампонажных материалов, как правило, не удается избежать отрицательных последствий термодеструктивных явлений, и поэтому они всегда являются вероятной причиной нарушения герметичности крепи скважины. [21]
Известно, что при карбонизации в среде углекислого газа низкоосновных гидросиликатов происходит большая усадка, обусловленная усыханием аморфной кремнекислоты, которая образуется как продукт их химического взаимодействия с углекислотой. При карбонизации высокоосновных гидросиликатов кальция, содержащих много СаО и мало SiO2, усадка сравнительно мала. Это обусловлено не только относительно низким содержанием кремнезема, но и тем, что при их карбонизации образуется большое количество карбоната кальция, который создает вторичную структуру твердения аналогично карбонатному твердению воздушной извести. [22]
Известно, что широко применяемый для крепления скважин тампонажный портландцемент практически не пригоден для цементирования нефтяных и газовых скважин с высокими забойными температурами и при наличии значительной сульфатной агрессии в пластовых водах. Термическая неустойчивость камня на его основе обусловлена образованием высокоосновных гидросиликатов кальция, которые, будучи метастабильными соединениями, распадаются во времени, образуя малопрочную высокопроницаемую рыхлую структуру. [23]
В среде газообразной углекислоты вследствие усыхания и усадки крем-некислоты продукты реакции низкоосновных гидросиликатов не оказывают такого значительного диффузионного сопротивления продвижению фронта коррозии в глубь цементного камня, как в водной среде. В этих условиях более действенный фактор торможения углекислотной коррозии - слой карбоната кальция, который в большом количестве образуется при химическом разрушении высокоосновных гидросиликатов кальция. [24]
Ранее проведенные исследования позволили выявить наиболее устойчивые фазы в газообразном сероводороде [19,20], а для жидкостной коррозии получить уравнения, определяющие кинетику поражения при непосредственном контактировании цементного камня с пластовой водой, содержащей растворенный сероводород. Показано, что в условиях газовой сероводородной агрессии механизм поражения носит объемный характер, разрушение сопровождается объемными изменениями камня. Наиболее уязвимы высокоосновные гидросиликаты кальция, Са ( ОН) 2, гидроалюминаты кальция, соединения, содержащие оксиды железа. Наличие кислорода усиливает процесс поражения благодаря образованию гипса и гидросульфоалюминатов в порах цементного камня. [25]
Минералы малокварцевого сырья, растворившись в условиях авто-клавирования, становятся активными компонентами, не уступающими по растворимости кварцу. Их активность зависит от размеров радиусов анионов и катионов, входящих в их состав. В автоклаве формируется новое вяжущее ( безобжиговое солешлаковое вяжущее), по свойствам превосходящее известково-кремнеземистое автоклавное твердение. Оно состоит из низкоосновных слабозакристаллизован-ных гидросиликатов кальция, а в присутствии ионов алюминия - из высокоосновных гидросиликатов кальция. [26]