Геофизические методы, применяемые для контроля за состоянием цементирования скважин

Надежный контроль за состоянием цементирования сква­жин позволяет достоверно оценивать, а следовательно, и це­ленаправленно повышать его качество, что является необхо­димым условием эффективности строительства скважин.

58

Однако определение прямых показателей качества цемен­тирования скважины или оценка степени герметичности за-колонного пространства по данным применяемых сразу же по истечении времени ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) методов (в основном, геофизических), как правило, невозможны. Поэтому в промысловой практике судят о ка­честве цементирования скважин по его косвенным показате­лям, определяемым в результате измерений в обсадной ко­лонне различных физических параметров перед оборудова­нием устья скважин для перфорации или в период ОЗЦ:

интервал распространения цементного раствора за обсад­ной колонной;

характер вытеснения бурового раствора цементным в за-колонном пространстве, в том числе и в кавернах;

состояние контактов цемент — колонна и цемент — порода;

наличие каналов в цементной оболочке;

эксцентриситет обсадной колонны в скважине;

интервал распространения зоны смешивания цементного и бурового растворов;

наличие зон скопления цементных масс в некавернозных участках ствола скважины;

соответствие прогнозных и фактических сроков схваты­вания цементного раствора и др.

Эти косвенные показатели определяются по данным тер­мометрического, радиоактивных и акустического методов контроля за цементированием, физические основы, возмож­ности и ограничения, а также пути дальнейшего развития и усовершенствования которых изложены ниже [27, 28, 29, 77, 95].

ТЕРМОМЕТРИЯ

Термометрия является одним из первых геофизических методов, использованных для определения интервала распро­странения цементного раствора за обсадной колонной [29, 77].

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА И РЕАЛИЗУЮЩАЯ ЕГО АППАРАТУРА

Определение местонахождения тампонажного раствора за обсадной колонной с помощью термометрии основано на измерении аномального, на фоне естественного, изменения температуры в стволе скважины против участков заколонно-

59

го пространства, в которых экзотермически гидратирует це­мент, в результате чего дополнительно прогревается буровой раствор внутри обсадной колонны. Следовательно, примене­ние термометрии для этой цели наиболее эффективно в пе­риод максимального тепловыделения гидратирующим цемен­том и нецелесообразно после прекращения процесса гидра­тации.

Скважина представляет собой сложную теплообменную систему, находящуюся в неограниченном массиве горных по­род с естественной температурой t % {Щ, где Н — глубина скважины (рис. 17). В процессе цементирования температура в скважине перераспределяется таким образом, что в нижней части ствола она оказывается ниже, а в верхней — выше ес­тественной температуры окружающего массива. Температуру во внутриколонном и кольцевом (между колонной и поро­дой) пространствах к моменту окончания процесса цементи­рования можно качественно представить кривыми t [ (H) и

T; (щ.

В период ОЗЦ в скважине происходят одновременно два тепловых процесса: восстановление естественной температу­ры в стволе и изменение температуры в результате экзотер­мического эффекта, сопровождающего процесс гидратации цемента. Результирующая кривая, характеризующая динамику

(Н)

t \(H)

t °(H)

Hi

60

t,° c

---- ►

Рис. 17. Схема распре­деления температуры в скважине к моменту окончания цементирова­ния:

t ° (Н) — геотермограмма; t \(H), tH ₂ o () - темпера­тура во внутриколонном и кольцевом простран­стве соответственно

изменения температуры в обсадной колонне во времени, имеет сложный характер, который зависит в первую очередь от физико-химических процессов в цементном растворе.

Реальные условия в скважине в период ОЗЦ характеризу­ются следующими особенностями:

дифференцированностью температуры и давления по глу­бине и во времени;

разновременностью затворения и закачки порций цемент­ного раствора;

наличием поглощений и фильтраций цементного раствора в проницаемые пласты, обусловливающие переменное значе­ние водоцементного отношения;

неравномерностью заполнения заколонного пространства цементным раствором вследствие наличия каверн и желобов, эксцентричного расположения колонны относительно ствола скважины и т.д.;

наличием зон смешивания глинистого и цементного рас­творов;

различием в теплофизических свойствах окружающих це­ментный раствор пород;

разнотипностью используемых для цементирования там-понажных материалов.

Эти особенности не изменяют качественную характерис­тику изменений температуры в скважине в результате про­исходящих в тампонажном растворе экзотермических хими­ческих реакций, лишь заметно влияя на количественную сто­рону процесса — на значение таких изменений.

Следовательно, существует возможность по данным тер­мометрии обсаженной скважины в период ОЗЦ судить как о физико-химических превращениях в цементном растворе, так и о целом ряде косвенных показателей качества цемен­тирования скважин.

В качестве аппаратуры для измерения температуры в скважинах в основном используются электрические термоме­тры. Их принцип действия основан на измерении изменений электрического сопротивления металлического проводника или выходного напряжения транзистора с изменением тем­пературы. Имеется несколько типов скважинных электро­термометров, применяемых в зависимости от максимальной измеряемой температуры (от 120 до 250 °С), числа жил каро­тажного кабеля (одна или три) и допускаемых габаритов. От­носительная погрешность измерений температуры электро­термометрами не превышает обычно 1 %.

Одними из наиболее широко используемых скважинных

61

электротермометров являются электротермометры типов ùíåà, íùÉ-36, íùÉ-60, ëíã-28, íê-7 Ë др.

С помощью электротермометров, измеряющих только аб­солютные значения температуры (ТЭГ, СТЛ, ЭТМИ и др.), затруднительно определять в скважине места небольших уте­чек жидкости из-за нарушения герметичности обсадных труб, интервалы межпластовых перетоков за колонной (вследствие незначительных изменений температуры при этом), а также высоту подъема облегченных цементов из-за слабого тепловыделения при их схватывании. Эти параметры технического состояния скважин более эффективно опреде­ляются с помощью электротермометров, измеряющих одно­временно с абсолютными значениями температуры ее ано­мальные значения Ai° и термоградиент At °/ H, где Н — глуби­на или интервал ствола скважины. Однако одновременно с абсолютными значениями температуры аномалии температу­ры и ее термоградиент измеряются только термометром типа íê-7.

Поэтому была разработана приставка к наземной панели каротажного электротермометра типа ТЭГ, позволяющая вместе и раздельно регистрировать абсолютные значения температуры и ее аномалии и состоящая из блока пита­ния — элементы VI — V8, R 1— R 2, С1; устройства для выделе­ния сигнала аномалий температуры — ОУ (операционный усилитель) — RA — RXO, С\ — СЗ и устройства для установки "нуля" каротажного регистратора — R 3, R 11 (рис. 18) [25].

Переменное напряжение 12,8 В подается от блока питания каротажной станции. После выпрямления и стабилизации постоянное напряжение подается на ОУ.

Работа устройства для выделения сигнала аномалий темпе­ратуры основана на принципе компенсации сравнительно медленно изменяющейся температуры по стволу скважины. Для этой цели используется интегрирующая цепочка R 6, С2.

С выхода наземной панели электротермометра ТЭГ элек­трический сигнал, отражающий температуру в скважине, по­дается на вход аномалии-приставки.

Через резисторы R 5 и R 6 этот сигнал подается на инвер­тирующий и неинвертирующий входы операционного усили­теля. При медленном изменении сигнала, что соответствует приросту температуры с глубиной, на выходе операционного усилителя сигнал будет отсутствовать. В случае же отклоне­ния температуры от некоторого среднего значения на данной глубине (аномальное изменение температуры) на выходе ОУ появится сигнал, пропорциональный этому изменению, так

62

К выходу   К регистратору панели ТЭГ

-12,8 В

Рис. 18. Схема электрическая принципиальная аномалий—приставки к на­земной панели электротермометра

как на неинвертирующем входе сигнал ослабится цепью R6, C2.

Для компенсации постоянной составляющей в ОУ исполь­зуются резисторы R 3 и R 11, с помощью которых устанавли­вается "нуль" каротажного регистратора.

С помощью переменного резистора R 10 устанавливается необходимый масштаб регистрации температурной кривой.

При регистрации аномалий температуры скорость спуска скважинного термометра поддерживается постоянной, не превышающей 1500 м/ч.

Проведенные в лабораторных и промысловых условиях испытания электротермометра ТЭГ-36 с вышеописанной приставкой показали, что информативность зарегистриро­ванных с ее помощью термограмм значительно возрастает.

На рис. 19 показаны одновременно зарегистрированные изменения абсолютных значений температуры 1 и аномалий

63

1180 -

36 37

1260

Температура, °С 38 39 40 41 42

Рис. 19. Термограммы, за­регистрированные элект­ротермометром ТЭГ-36 с аномалией-приставкой:

1 — абсолютной темпера­туры в масштабе 0,5 "С/ см; 2, 3 — аномалий тем­пературы в масштабах 0,05 Ë 0,01 °ë/ÒÏ ÒÓÓÚ‚ÂÚ­ственно

температуры 2, 3 в интервале ствола стендовой скв. 3 Суз­дальской площади. Кривая 2 аномалий температуры зареги­стрирована каналом регистратора, чувствительность которого в 5 раз меньше, чем у зарегистрировавшего кривую 3. Даже незначительным изменениям абсолютных значений темпера­туры 1 (см. масштаб регистрации абсолютных значений тем­пературы) соответствуют достаточно четко отмечаемые на уровне фона аномалии на кривой 3.

Регистрация абсолютных значений температуры обуслов­ливает очень частые сносы температурной кривой на каро­тажной бумаге с помощью компенсатора напряжения. А это приводит к погрешности в измерении температуры и иска­жению температурной кривой даже при низкой скорости перемещения электротермометра по стволу скважины, что в свою очередь уменьшает вероятность обнаружения дефектов крепи и увеличивает непроизводительные простои скважины.

Отсюда следует, что применение данной приставки к на­земной панели электротермометра позволяет более эффек­тивно контролировать с его помощью качество крепления скважин.

Кроме замеров температуры электротермометрами, в скважинах определяются более точные ее значения на раз­личных глубинах с помощью максимальных термометров [52].

64

На Украине и в Краснодарском крае были проведены опыты для сравнения точности измерения температур в скважинах электрическим и максимальным термометрами. Измерения проводились электротермометрами типа ЭС-СБ и максимальными термометрами, гильзы которых крепились к каротажному кабелю над электротермометрами. Скорость движения приборов в скважине не превышала 110—150 м/ч.

Было установлено, что разница между показаниями элект­ротермометра и максимального термометра составляет не более 0,7 °С при температурах, меньших или равных 47 °С.

В то же время результаты многолетних геотермических исследований, проведенных лабораторией гидрогеологии и геохимии КФ ВНИИнефть, показывают, что при температу­рах больше 40 — 50 °С результаты замеров максимальным и электрическим термометрами различаются на большие зна­чения.

В четырех гидрогеологических скважинах Краснодарского края, в которых ранее проводились измерения геотермичес­кого градиента электротермометром, были произведены по­вторные замеры максимальным термометром. Для контроля за точностью измерений в скважину в специальном кожухе опускали два максимальных термометра (рис. 20 и табл. 4).

Время экспозиции в каждой точке составляло 30 — 40 мин.

Результаты замеров двумя максимальными термометрами, помещенными в одну гильзу, всегда отличались лишь на 0,2 — 0,5 °С, поэтому можно считать, что показания максимальных термометров близки к истинным температурам.

В процессе измерения электротермометрами в скважинах с температурой выше 40 — 50 °С возможно получение зани­женных значений температуры, причем погрешность возрас­тает с ее увеличением (см. рис. 20 и табл. 4).

Это происходит, вероятно, потому, что электротермомет­ры градуируются при сравнительно низких температурах. Из-за нелинейного изменения сопротивления активного плеча электротермометра при нагреве до температур, значительно превышающих температуру равновесия, он дает погреш­ность, возрастающую с повышением температуры. Возможно также, что тепловая инерция электротермометров превышает паспортные данные и наблюдается "запаздывание" показа­ний.

Чтобы уменьшить погрешности измерения высоких тем­ператур, целесообразно использовать электротермометры с большими значениями температур равновесия и градуировать их в интервале высоких температур (до 100 °С и выше). При

65

Температура, °С 30 40 50 60 70 80

  Температура, °С   30 40 50 60 70 80

 

1000	1      1	i i i
	\
1500
	2"	\
2000	-	Vb

Температура, °С

30 40 50 60 70
500 п------ 1---- 1---- 1---- г

1000

Температура, °С 50 60 70 80 90 100 ПО

Рис. 20. Термограммы скважин Краснодарского края:

а — скв. 1 Краснооктябрьская; б — скв. 946 Троицкая; в — скв. 31 Фрунзен­ская; г — скв. 22 Березанская; 1 — замеры максимальным термометром; 2 — замеры электротермометром

этом необходимо при пробных замерах проверять допусти­мую скорость движения в скважине для каждого типа элект­ротермометра и, при возможности, учитывать рекомендацию М.Ф. Белякова о спаривании электротермометра с макси­мальным термометром.

Кроме максимальных и электротермометров, для одно­временного измерения температуры и давления в скважинах применяются автономные комплексные глубинные приборы:

66

 

Показатель	Скважина
	1	946	31	22
Время между замерами максимальным и	+9	+6	-1	+
электротермометрами, мес*
Время покоя скважины перед первым	2	2	11	8
замером, мес
Скорость движения электротермометра	1500	1300	800	—
в скважине, м/ч
Тип электротермометра	ùí-2	ЭТМИ	ОЭТ-2	Гроз-
				нен-
				ский
Начало расхождения результатов заме-
ров:
глубина, м	1500	-1200	<500	1200
температура, °С	50	45	<30	65
Разница в замерах максимальным и элек-	+2	> + 3	> + 6	+5
тротермометрами на глубине 2000 м, °С*
Температура на глубине 2000 м, °С*	+75	> + 70	> + 80	+95
* Знак " +" показывает, что замеры максимальным термометром про-
водили позднее.

термометры и манометры (термоманометры). Однако нали­чие в глубинных приборах полостей, давления в которых различны, обусловливает усложнение конструкции и утолще­ние стенок приборов. Кроме того, большие перепады давле­ний на сальниковых узлах приводят к значительным погреш­ностям измерений температуры и давления в скважинах и искажают показания прибора. С целью устранения этих не­достатков разработан глубинный автономный прибор (термоманометр), позволяющий более точно измерять одно­временно температуру и давление [ 1, 5].

Измерительное устройство прибора состоит из двух-смежных герметичных камер, имеющих по одному подвиж­ному штоку. Камеры заполнены различными жидкостями, имеющими точки кипения 200 — 250 °С. Объемы камер V_l и V ₂ подобраны в соответствии с соотношением V ₂ / V_l = а_у/а_ъ где a_t и а₂ — коэффициенты температурного расширения заполняющих камеры жидкостей. Поэтому при смещении штоков в результате изменения температуры, их взаимное расположение остается неизменным, а при изменении давле­ния они расходятся. Записывающее устройство регистрирует смещение штоков, вызванное изменением температуры и давления.

Схема глубинного скважинного прибора для одновременно­го измерения давления и температуры представлена на рис. 21,

67

2' Г

Рис. 21. Автономный глубинный скважин-ный термометр—манометр

где показаны две камеры 1, 1', в верхние части которых входят штоки 2, 2', имеющие одинаковое сечение и уплот­ненные сальниками 3, 3'. На штоках закреплены перья 4, 4', которые отмечают вертикальное перемещение штоков на бланке каретки 5, вращающейся от часового механизма 8.

Часовой механизм предохранен от внешнего давления подшипником 9 через валик 6, герметизированный сальни­ком 7. Давление в прибор передается через отверстие 10.

При изменении температуры на t ° штоки 2, 2' за счет из-

менения объемов жидкостей смещаются на одинаковую вели­чину

Al_t = V_la_l/At°/F = V₂a₂/At°/F,                                                                         (15)

где V_v V ₂ — объемы камер соответственно 1', 1; a_v a ₂ — коэффициенты объемного расширения жидкости в их поло­стях; F — площадь поперечного сечения штоков. Из (15) объем камеры 1

V ₂ = V_la_l / a ₂.                                                                                                       (16)

При увеличении давления до р (в МПа) шток 2, сжав жид­кость, войдет в камеру 1 на длину

а шток 2' — в камеру V на длину

2 F,                                           (18)

где p_u p₂ — коэффициенты сжимаемости жидкостей в полос­тях камер.

Из (17) и (18) перемещение штоков относительно друг друга

А1 = А1 - А1.Щ^- BL р₂] = _pkv                                                    (19)

^F \  ^а2 2

где Jq = (V_l / F)[$ _l — (a_l / a ₂)$₂] — постоянная прибора, использу­емая для определения давления р = Alp/iq.

Полное перемещение штока 2' за счет изменения темпе­ратуры и давления

A7_{pf 2}, = V_iaif/F = V^p/F.                                                                                (20)

Аналогичен расчет и для штока 2. Из выражения (20) мож­но найти изменение температуры среды

(21) или

А1                            к₃

At ° = Al „JL + Jt,—- = Al,.-, k? + AL —,                                                    (22)

где k ₂ = F / V_la_l; k ₃ = P/g^ — постоянные прибора, исполь­зуемые для определения температуры.

Из зарегистрированной прибором на различных глубинах скважины диаграммы (рис. 22) видно, что на любой глубине скважины Н одновременно регистрируются как А1_р — рас­стояние между кривыми, так и А/ ₍„, отсчитываемое от нуле­вой линии, нанесенной перед спуском прибора.

Для расшифровки записи строится график А1_р = f (p), по которому находят давление, соответствующее зарегистриро­ванному на выбранной глубине скважины А1_р. Затем, пользу­ясь зависимостью (22), зная давление и А1 _е, находят значе­ние температуры на данной глубине. Масштаб регистрации А7_р и А1 _е определяется объемом жидкостей в камерах.

При испытании опытного образца прибора были исполь­зованы глицерин и оливковое масло, имеющие температуру кипения выше 200 °С. В процессе испытаний прибора было установлено, что точность измерения температуры на поря­док выше, чем измерения давления. Подбором жидкостей можно добиться одинаковой точности измерений этих пара­метров.

Н, м

Рис. 22. Диаграмма для определения температуры и давления, зарегистриро­ванная автономным при­бором

70

Однако при данной конструкции прибора часть бланка используется для регистрации изменения давления, а осталь­ная часть — для записи изменения как давления, так и тем­пературы, т.е. только определенная его часть используется для регистрации температуры. Это приводит к неполному использованию диаграммного бланка, а значит, к уменьше­нию диапазона регистрации измеряемых параметров и, сле­довательно, к недостаточному использованию возможностей прибора.

С целью увеличения диапазона измерения в измеритель­ный узел автономного прибора введена дополнительная ка­мера со штоком переменного диаметра, причем полость под штоком большого диаметра сообщается со скважинным пространством, а верхняя часть штока меньшего диаметра размещается в одной из смежных камер [2, 9].

Усовершенствованный прибор (рис. 23) состоит из корпу­са 14 с измерительным узлом в виде двух смежных измери­тельных камер 4 и 15, в верхние части которых входят што­ки 5 и 13, уплотненные сальниками 6 и 12. На штоках за­креплены перья 7 и 11 регистратора, которые отмечают вер­тикальные перемещения штоков на бланке каретки 8, вра­щающейся от часового механизма 9.

В камеру 15 входит шток 3, проходящий через дополни­тельную камеру 17 и имеющий различные сечения в сальни­ковых уплотнениях 2 и. 16. Давление в прибор подается через отверстия 10 и 1. Камера 15 заполняется жидкостью, отлич­ной от жидкости, заполняющей каверны 4 и 17 по значению коэффициента сжимаемости р, причем точка кипения их превышает 200 — 250 °С. При площадях сечения штока 3 в сальнике 16, равной F ₃, а в сальнике 2, равной F ₄ = 2 F ₃, объ­ем V ₃ камеры 17 должен соответствовать соотношению

V3 = VWPJ.                                                                        (23)

где V_v V ₃ ~~ объемы камер 15 и 17 соответственно; p_u p₂ ~~ коэффициенты сжимаемости жидкостей, заполняющих ка­меры 15 Ë 17.

Усовершенствованный прибор работает следующим обра­зом. Давление внешней среды передается через отверстие 1 на шток 3, который, перемещаясь, уравнивает давление в камере 17 с наружным. Одновременно он перемещается в камере 15, но выбранное соотношение объемов камер 15 и 17 обеспечивает выравнивание давления и в них. Несмотря на то, что камера 15 гидравлически связана через отверстие 10

71

Рис. 23. Усовершенствованный прибор для одновременной регистрации тем­пературы и давления в скважине

Рис. 24. Диаграмма для определения температуры и давления, зарегистриро­ванная усовершенствован­ным прибором

Н, м

с внешней средой посредством подвижного штока 13, по­следний при изменении наружного давления остается непо­движным, так как только при этом условии вся система бу­дет находиться в равновесном состоянии.

Объем камеры 4 определяется условием, что при измене­нии температуры штоки 5 и 13, перемещаясь на одинаковое расстояние, остаются неподвижными относительно друг дру­га. Под воздействием изменяющегося давления шток 5 пере­мещается относительно штока 13 на значение А1_р, при этом диаграмма записи будет иметь вид, показанный на рис. 24. Видно, что зарегистрированное значение Al_f — функция только температуры вместо ранее регистрируемой функции давления и температуры А1_ре.

Лабораторные и промысловые испытания усовершенство­ванного прибора показали, что при заполнении рабочих ка­мер глицерином и оливковым маслом диапазон измерения температур увеличился по сравнению с вышеописанным при­бором — прототипом, с одновременной регистрацией темпе­ратуры и давления, в 1,5 раза. При использовании жидкостей,

73

заполняющих камеры устройства, с другими физическими па­раметрами возможно большее увеличение диапазона измере­ний.

3.2.1.2. ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕ ПРИ ГИДРАТАЦИИ ЦЕМЕНТОВ, ПРИ­МЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ТАМПОНАЖА СКВАЖИН

Свойства тампонажного раствора и образующегося из не­го цементного камня обусловлены главным образом физико-химическими процессами при гидратации цемента, а тепло­выделение непосредственно связано с гидратацией, являясь следствием этого процесса. Поэтому динамика физико-механических свойств цементного раствора может объектив­но характеризоваться изменением его собственной темпера­туры [77].

Процесс гидратации большей части цементов характери­зуется несколькими периодами повышения и понижения ин­тенсивности выделения тепла.

Первый период наступает немедленно после затворения цемента и длится всего несколько минут. А так как в про­мысловых условиях в этот период времени цементный рас­твор транспортируют насосами в скважину, то для контроля за цементированием скважин первый период интереса не представляет.

Второй период увеличения температуры более длительный (1—2 ч), чем первый. Скорость тепловыделения в этот пери­од сравнительно низкая, в то время как механические свой­ства цементного раствора существенно изменяются в сторону увеличения сопротивления сдвигу.

Третий период характеризуется повышенной скоростью выделения тепла гидратирующим цементом. Максимальная температура при нормальных условиях отмечается не менее чем через 6 —8 ч после затворения, затем наблюдается мед­ленное понижение температуры. В этот период происходит так называемое схватывание цементного раствора, обуслов­ленное главным образом взаимодействием минералов группы С₃А и соли CaSO₄ с образованием гидросульфоалюминатов кальция.

Главной особенностью гидратации цемента и формирова­ния цементного камня в условиях скважины состоит в том, что эти процессы происходят при повышенных температу­рах и давлениях. С повышением избыточного давления сре­ды увеличиваются удельная поверхность продуктов гидрата­ции и количество связанной воды, а следовательно, интенси­фицируется тепловыделение.

74

Исследования влияния температуры и давления на про­цесс тепловыделения тампонажных цементов (на примере цементов Новороссийского завода "Октябрь") показали сле­дующее.

Повышение температуры приводит к ускорению процесса гидратации тампонажных портландцементов, а собственная температура цементного раствора при этом резко увеличива­ется, достигая максимального значения в условиях автоклава за сравнительно короткое время. Скорость гидратации ми­нералов (и особенно CjA) заканчивается до начала гидратации минералов группы C₃S.

В результате этого на термограмме, характеризующей собственную температуру цементного раствора, можно выде­лить периоды гидратации отдельных групп минералов.

С повышением давления процессы гидратации тампонаж­ных портландцементов интенсифицируются. Особенно акти­визируется минерал С₃А при значении водотвердого отноше­ния (ВТ), равном 0,6. Однако при этом время достижения максимальной скорости гидратации для минералов С₃А и C₃S для данного цемента не зависит от давления.

На рис. 25 приведен график, характеризующий изменение скоростей реакции гидратации при твердении портландце­мента. Каждый из участков кривой характеризует изменение скорости реакции гидратации того или иного его компонен­та. Так, участки кривой, обозначенные буквами a_t — a₄, соот­ветствуют скоростям гидратации минералов — С₃А, C₃S, C₂S. Во всех случаях имеет место некоторое взаимное перекрытие времени реакций, так как скорости тепловыделения никогда не понижаются до нуля. Несмотря на это, дифференцирован-ность кривых изменения скорости тепловыделения при по-

Рис. 25. Вариации скорости из­менения температуры портланд­цемента во времени, обуслов­ленные реакциями гидратации минералов при давлении 30 МПа и температуре 100 °С: а, - ë₃; ‡2 - ë₃S; ‡₃ - ë₄F; ‡₄ -C,S

вышенных температурах и давлениях настолько четкая, что появляется возможность контролировать термографическим методом физико-химические процессы в цементном раство­ре и даже оценивать минералогический состав используемых портландцементов.

Эксперименты с использованием замедлителей сроков схватывания показали, что общий характер изменения соб­ственной температуры цементного раствора в условиях теп­лообмена с окружающей средой не изменяется: после начала схватывания наблюдается рост температуры, а после оконча­ния схватывания — ее понижение. В количественном отно­шении неоднократно зарегистрированные в период ожида­ния затвердевания цемента термограммы косвенно характе­ризуют эффективность различных замедлителей и могут использоваться для оптимизации процесса крепления сква­жин.

Аналогичные результаты получены при исследовании це-ментно-песчаных и цементно-глинистых смесей.