Д.М. ГЛИКИН, руководитель исследовательской группы НТЦ;
А.Н. МАЛЕЕВ, региональный менеджер по технической поддержке по тампонажным цементам, филиал «Сухоложскцемент» ООО «СЛК Цемент», Россия

В статье подробно анализируются свойства нового состава тампонажного портландцемента ПЦТ II-50 с улучшенными свойствами для низких и нормальных температур, разработанного НТЦ ООО «СЛК Цемент». Отмечается, что улучшенный ПЦТ II-50 обладает повышенной прочностью на изгиб, практически нулевым водоотделением, которое достигнуто за счет изменения физических характеристик цемента. Более жесткие реологические характеристики позволяют применять данный цемент при цементировании низкотемпературных скважин. Улучшенный ПЦТ II-50 характеризуется и пониженными выбросами СО₂, что достигается за счет модификации вещественного состава цемента.

The paper analyzes in detail the properties of the new composition of the backfill Portland cement PCT II-50 with improved properties for low and normal temperatures, developed by SLK Cement. It is noted that the improved PCT II-50 has an increased bending strength, practically zero water loss, which is achieved by changing the physical characteristics of the cement. More rigid rheological characteristics make it possible to use this cement when cementing low-temperature wells. Improved PCT II-50 is also characterized by reduced CO₂ emissions, which is achieved by modifying the material composition of the cement.

SLK Cement является частью компании Buzzi Unicem в составе Восточного Дивизиона Дюккерхофф. Buzzi Unicem – международная корпорация со штаб-квартирой в г. Казале-Монферрато. Компания объединяет заводы в 14 странах с более чем 10 000 сотрудников по всему миру.

Мы предоставляем нашим клиентам продукцию высокого качества, а также дополнительные консалтинговые и другие услуги в строительной отрасли. Наше производство соответствует последним достижениям в области строительных материалов и технологий, и мы ответственно относимся к не восполняемым ресурсам.

Филиал «Сухоложскцемент» является одним из крупнейших в мире производителей тампонажного цемента, а также лидером Уральского федерального округа по производству и продаже высококачественного строительного цемента. Запуск завода состоялся в 1972 году, а в 1994 году Сухоложскцемент вошел в состав Восточного Дивизиона Дюккерхофф.
В настоящее время филиал «Сухоложскцемент» ООО «СЛК Цемент» производит следующие марки тампонажных цементов: ПЦТ I-50, ПЦТ II-50, ПЦТ I-100, ПЦТ I-G-CC-1, выпускаемые по ГОСТ 1581-2019; ПЦТ III-Об-Р 5-50+4-100 СТО 40308481.01.01-2021 Dyloglight; тампонажный портландцемент Dylogcem класс «G» тип «HSR» по Спецификации API 10A.

Разработка нового цемента

Совершенствование продукции – это одна из приоритетных задач нашей компании. Для ее выполнения в SLK Cement создан Научно-технический центр. В результате исследований и ряда проведенных промышленных выпусков был разработан новый состав тампонажного портландцемента ПЦТ II-50 с улучшенными свойствами, для низких и нормальных температур (15-50 ^оС). Данный цемент можно применять для цементирования направлений ∅ 324 мм, кондукторов ∅ 245 мм. Подходит для цементирования эксплуатационных колон ∅ 178 мм, 168 мм, 146 мм с добавлением замедлителей. Так же можно приготовить облегченную цементную смесь для кондукторов с добавлением бентонита или микросфер. В табл. 1 представлены характеристики нового цемента ПЦТ II-50 в сравнении с цементами ПЦТ I-50 и ПЦТ II-50, выпускаемыми SLK Cement по ГОСТ 1581-2019.

Улучшенный ПЦТ II-50 обладает рядом особенностей по сравнению с выпускаемыми цементами: повышенной прочностью на изгиб (более чем на 10% превышающей ПЦТ I-50 и более чем на 40% превышающей прочность ПЦТ II-50); практически нулевым водоотделением, достигнутым за счет изменения физических характеристик цемента; более жесткие реологические характеристики, позволяющие применять данный цемент при цементировании низкотемпературных скважин и пониженные выбросы СО₂, достигнутые в результате модификации вещественного состава цемента.

Таблица 1. Физико-механические показатели тампонажных цементов производимых SLK Cement по ГОСТ 1581-2019

Наименование показателя	Требования ГОСТ 1581-2019	ПЦТ I-50	ПЦТ II-50	Улучшенный ПЦТ II-50
Прочность при изгибе в возрасте 2 суток, МПа (22оС)	≥ 2.7	5.9	4.8	6.8
Водоотделение, мл	≤ 8.7	3.6	2.5	0.8
Растекаемость, мм	≥ 200	249	249	212
Время загустевания до консистенции 30 Вс, мин (22оС)	≥ 90	308	469	204

Особенности применения

Дополнительным преимуществом улучшенного цемента ПЦТ II-50 является возможность использования с различным водоцементным отношением для разных областей применения. Результаты испытаний улучшенного ПЦТ II-50 при В/Ц от 0.5 до 0.6 с шагом 0.01 в сравнении с обычными ПЦТ I-50 и ПЦТ II-50, испытанными при В/Ц=0.5 по ГОСТ 34532-2019, представлены на рис. 1, 2, 3, 4.

Вследствие высокой прочности улучшенный ПЦТ II-50 можно использовать для цементирования скважин с низкими температурами при В/Ц = 0.5 в качестве альтернативы ПЦТ I-50.

В случае, если характеристики улучшенного ПЦТ II-50 являются избыточными (табл.1), есть возможность увеличить В/Ц и добиться необходимых характеристик тампонажного раствора для конкретной цели. При В/Ц = 0.6 улучшенный ПЦТ II-50 может заменить обычный ПЦТ II-50, обеспечивая дополнительное преимущество за счет более высокого коэффициента выхода тампонажного раствора и более низкого расхода цемента для приготовления 1 м3 тампонажного раствора. При этом улучшенный ПЦТ II-50 все еще будет соответствовать требованиям ГОСТ 1581-2019 и почти равным по своим характеристикам обычному ПЦТ II-50 при В/Ц = 0.5. В тех случаях, когда целевая плотность тампонажного раствора менее 1,84 т/м3, эта особенность нового цемента позволит сократить использование облегчающей добавки. Показатели плотности цементного теста, коэффициента выхода и расхода цемента на 1 м3 тампонажного раствора для улучшенного ПЦТ II-50, приготовленном при разном В/Ц и обычного ПЦТ II-50 при В/Ц = 0.5, представлены в табл. 2.

Таблица 2. Приготовление тампонажного раствора с разным В/Ц

Цемент	Водоцементное отношение (В/Ц)	Плотность цементного теста, г/см3	Коэффициент выхода, м3/т	Расход цемента для приготовления 1 м3 тампонажного раствора, т
ПЦТ II-50	0,50	1,840	0,815	1,23
Улучшенный ПЦТ II-50	0,50	1,832	0,819	1,22
	0,51	1,827	0,827	1,21
	0,52	1,808	0,841	1,19
	0,53	1,799	0,851	1,18
	0,54	1,797	0,857	1,17
	0,55	1,776	0,873	1,15
	0,56	1,774	0,880	1,14
	0,57	1,765	0,890	1,12
	0,58	1,753	0,902	1,11
	0,59	1,750	0,918	1,09
	0,60	1,719	0,931	1,07

Производство улучшенного ПЦТ II-50

В процессе разработки нового продукта был произведен ряд промышленных выпусков с последующим отбором проб и проведением расширенных испытаний. Первый промышленный выпуск помог определить направления для корректировок состава цемента и настройки технологических параметров оборудования. Качественные характеристики цемента, произведенного в результате второго промышленного выпуска, приведены выше (табл. 1, рис. 1-4). В настоящий момент SLK Cement осуществляет подготовку к производству опытной партии цемента улучшенного ПЦТ II-50 для отгрузки клиентам и проведения ОПР.

Рис. 1. Прочность при изгибе в возрасте 2 суток при 22оС по ГОСТ 34532-2019 улучшенного ПЦТ II-50 при разном В/Ц в сравнении с текущими тампонажными цементами ПЦТ I-50 и ПЦТ II-50 при В/Ц = 0.5

Рис. 2. Растекаемость цементного теста по ГОСТ 34532-2019 улучшенного ПЦТ II-50 при разном В/Ц в сравнении с текущими тампонажными цементами ПЦТ I-50 и ПЦТ II-50 при В/Ц = 0.5

Рис. 3. Водоотделение по ГОСТ 34532-2019 улучшенного ПЦТ II-50 при разном В/Ц в сравнении с текущими тампонажными цементами ПЦТ I-50 и ПЦТ II-50 при В/Ц = 0.5

Рис. 4. Время загустевания до консистенции 30 Вс при 22оС по ГОСТ 34532-2019 улучшенного ПЦТ II-50 при разном В/Ц в сравнении с текущими тампонажными цементами ПЦТ I-50 и ПЦТ II-50 при В/Ц = 0.5

Заключение

SLK Cement, разработав новый цемент улучшенного ПЦТ II-50, оптимально соответствует ожиданиям своих заказчиков. Новый продукт полностью отвечает требованиям ГОСТ 1581-2019, а по своим качественным показателям он превосходит обычные цементы ПЦТ I-50 и ПЦТ II-50, также производимые филиалом «Сухоложскцемент» ООО «СЛК Цемент».