Zaczyny cementowe jako ciecze reoniestabilne

Abstract

Zaczyny cementowe jako ciecze reoniestabilneProces cementowania kolumn rur okładzinowych w głębokich otworach wiertniczych wymaga, aby zaczyny cementowe były przetłaczalne w dłuższym okresie czasu, a zatem celowym jest wykonywanie badań właściwości reologicznych w funkcji czasu, jaki upływa od sporządzenia zaczynu do górnej granicy jego przetłaczalności. Dzię-ki badaniom stwierdzono, że zaczyny te mogą wykazywać zjawisko tiksotropii. Polega ono na tym, że na skutek niszczenia wewnętrznej struktury zaczynu (forma żelu) następuje izotermiczne zmniejszenie się tarcia wewnętrz-nego z upływem czasu ścinania (rozpad ziaren cementu), jak również dający się zmierzyć w czasie powolny powrót do pierwotnej konsystencji w czasie spoczynku. Zmiana lepkości pozornej układu tiksotropowego w funkcji czasu powoduje powstanie pętli histerezy naprężeń przy określaniu krzywej płynięcia, tj. wyznaczeniu naprę-żeń ścinających przy wzrastających i malejących szybkościach ścinania. Z kolei wielkość pętli histerezy naprężeń określa wielkość tiksotropii układu. Pętla histerezy może mieć różny kształt, w zależności od warunków przebiegu badań laboratoryjnych. Zmiana szybkości ścinania oraz krzywe (pętle) przecinające się przy pośrednich szybkościach ścinania mogą utrudniać interpretację tiksotropii, ponieważ w takich przypadkach powierzchnia pola pę-tli nie jest równoznaczna z wielkością tiksotropii. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych określających wpływ funkcji czasu na zmiany właściwości reologicznych świeżych zaczynów cementowych sporządza-nych na osnowie cementu wiertniczego marki Dyckerhoff (API Class G HSR -Black Label, produkt importowany z Niemiec). W przeprowadzanych badaniach zmiennymi były: współczynnik wodno-cementowy, czas pomiaru (liczony od zarobienia zaczynu). Współczynniki wodno-cementowe dla badanych zaczynów cementowych były zmienne i wynosiły odpowiednio: 0,45; 0,55 i 0,65.Słowa kluczowe: cement wiertniczy klasy G, reologia, modele reologiczne, zaczyny cementowe, tiksotropia, pętla histerezy, wytrzymałość strukturalna. Cement slurries as rheological unstable liquidsThe process of cementing casing columns in deep boreholes requires that the cement slurries were pumped over a longer period of time, so by all means it is advisable to perform studies of rheological properties as a function of time that elapses from the preparation to the upper limit of the possibility of its circulation. Studies show that the slurries may exhibit the phenomenon of thixotropy. This phenomenon consists in the fact, that due to the destruction of the internal structure of the slurry (gel form), followed by the isothermal reduction of internal friction with the passage of coagulation time (decay of particles of cement), as well as a measurable during the time slow return to its original consistency at rest. Changing the apparent viscosity of the thixotropic system in a function of time creates a strain hysteresis loop when determining the flow curve, i.e. designation stress at increasing and decreasing coagulation rates. The...