Облегченная тампонажная смесь
Изобретение относится к получению облегченных тампонажных материалов и может быть использовано при цементировании скважин. Цель изобретения - повышение подвижности и стабильности тампонажного раствора при одновременном повышении прочности и снижении коэффициента теплопроводности цементного камня. Облегченная тампонажная смесь включает вяжущее и кремнеземсодержащую облегчающую добавку. В качестве последней используют отход производства ферросилиция /ОПФ/, образующийся в процессе восстановления кварца в электрической дуге. Соотношение компонентов смеси следующее, мас.% вяжущее 80-95 ОПФ 5-20. Тампонажный раствор на основе разработанной тампонажной смеси отличается высокой стабильностью. Прочность цементного камня на его основе на 20-40% выше, а теплопроводность на 10-70% ниже, чем у цементного камня на основе известных тампонажных смесей. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1
Ш 4 Е 21 В 33/138
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
И „ I
°ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4319134/23-03 (22) 14.09.87 (46) 15.09.89. Бюл. № 34 (71) Научно-производственное объединение
«Тюменгазтехнология» (72) А. А. Клюсов, Ю. Т. Ивченко, В. И. Урманчеев, В. П. Герасимов, В. Г. Добрянский и В. И. Батурин (53) 622.245.42 (088.8) (56) Серенко И. А. Регулирование свойств тампонажных растворов за рубежом: Обзорная информация. Сер. Бурение. M.:
ВНИИОЭНГ, 1978, с. 55 — 58, 70.
Луценко Н. А. и др. Тампонажные растврры пониженной плотности. М.: . Недра, 1972, с. 37 — 39. (54) ОБЛЕГЧЕННАЯ ТАМПОНАЖНАЯ
СМЕСЬ (57) Изобретение относится к получению облегченных тампонажных материалов и может
Изобретение относится к получению облегченных тампонажных материалов и может быть использовано при цементировании скважин.
Цель изобретения — повышение подвижности и стабильности тампонажного раствора при одновременном повышении прочности и снижении коэффициента теплопроводности цементного камня.
Облегченная тампонажная смесь, включающая вяжущее и кремнеземсодержащую облегчающую добавку, в качестве последней содержит отход производства ферросилиция, образующийся в процессе восстановления кварца в электронной дуге при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Вяжущее 80 — 95
Отход производства фер„„Я0„, 1507954
2 быть использовано при цементировании скважин. Цель изобретения — повышение подвижности и стабильности тампон ажного раствора при одновременном повышении прочности и снижении коэффициента теплопроводности цементного камня. Облегченная тампонажная смесь включает вяжущее и кремнезем содержащую обле гч а ющую добавку. В качестве последней используют отход производства ферросилиция (ОПФ), образующийся в процессе восстановления кварца в электрической дуге. Соотношение компонентов смеси следующее, мас. вяжущее 80 — 95; ОПФ 5 — 20. Тампонажный раствор на основе разработанной тампонажной смеси отличается высокой стабильностью. Прочность цементного камня на его основе на 20 — 40% выше, а теплопроводность на 10 — 70% ниже, чем у цементного камня на основе известных тампонажных смесей. 1 табл. росилиция, образующийся в процессе восстановления кварца в электрическое дуге 5 — 20
Отход производства ферросилиция имеет следующий химический состав, мас.%: SiO
834 — 881; А40з 17 — 18; MgO 19 — 20;
50з 1,3 — 1,95; Ре Оз 3,8 — 4,0; СаО 1,9 — 2,3;
СОз 0,3 — 0,9; Р Оз 0,1 — 0,15; п.п.п. 0,8 — 3,5.
Образуется как побочный продукт при производстве ферросилиция и других сплавов железа с кремнием в процессе восстановления кварца углем в электрической дуге.
Представлен полыми стекловидными шариками диаметром менее 0,1 мкм, соизмеримыми с частицами цемента. Благодаря большой удельной поверхности отход производства ферросилиция отличается высокими пуццолановыми свойствами и химической ак1507954 тивностью. Насыпная плотность находится в пределах от 100 до 300 кг/м .
Пример 1 (вяжущее-портландцемент
ПЦТ-ДО-50 по ГОСТ 1581-85) . Из тщательно перемешанной тампонажной смеси, содержащей 880 г портландцемента (ПЦ) и 120 г отхода производства ферросилиция, путем зат ворения водой в количестве 900 г в течение
3 мин в лабораторной мешалке со скоростью 600 об/мин (по ГОСТ 26798.0-85-ГОСТ
26798.2-85) готовили тампонажный раствор.
После чего его заливали в формы и помешали в климатическую камеру (Р=1 МПа, t=224-2 С) и установку ПЦК-1 (Р=ЗО МПа, 1=80+3 С) для определения прочностных характеристик цементного камня. О подвижности судят по времени загустевания раствора в консистометре КЦ-3, о стабильности — по изменению плотности при воздействии давления 30 МПа (по методике
Данюшевского В. С. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., Недра, 1973, с. 82). Теплопроводность определялась методом двух температурновременных интервалов (по методике Волькенштейн B. С. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материалов.
М.: Энергия, 1971, с. 78).
По сравнению с известным при использовании в качестве вяжущего в указанном материале портландцемента на 5 — 12О возросла подвижность цементного раствора; отсутствует изменение плотности при воздействии давления (результаты в пределах погрешности измерения +-0,02 г/см ), свидетельствующие о высокой стабильности цементного раствора; на 20 — 40О возросла прочность камня; на 10 — 50 /ц снизилась теплопроводность цементного камня.
Пример 2 (вяжущее-гипсоглиноземистый цемент по ГОСТ 11052-74). Технология приготовления тампонажного раствора на основе тампонажной смеси, содержащей, например 950 г гипсоглинозем истого цемента (ГГЦ) и 50 r отхода производства ферросилиция при водосмесевом факторе 0,8 (800 г воды) осуществлялась аналогичным образом (пример 1).
По сравнению с известным материалом при использовании в качестве вяжущего гипсоглиноземистого цемента в разработанной смеси на 4 — 12Я возросла подвижность цементного раствора; изменение плотности при воздействии давления находится в пределах погрешности измерения +-0,02 г/см, на
12 — 70О возросла прочность камня; на
14 — 60О снизилась теплопроводность цементного камня.
Пример 8 (вяжущее-напрягающий цемент по ТУ 21-32-280-87) . Технология и риготовления тампонажного раствора на основе тампонажной смеси, содержащей, например, 800 r напрягающего цемента (НЦ) и 200 г отхода производства ферросилиция при водосмесевом факторе 1,0 (1000 г воды) осуществлялась аналогичным образом (при15 мер 1).
По сравнению с известным материалом при использовании в качестве вяжущего в разработанной тампонажной смеси напрягающего цемента на 5 — 26Я возросла подвижность цементного раствора; изменение плотности при воздействии давления находится в пределах погрешности измерения
+0,02 г/см ; на 20 — 40О возросла прочность камня; на 28 — 70О снизилась теплопроводность цементного камня.
25 Составы исследованных тампонажных смесей, а также свойства тампонажных растворов и цементного камня на их основе приведены в таблице.
Формула изобретения
Облегченная тампонажная смесь, включающая вяжущее и кремнеземсодержащую облегчающую добавку, отличающаяся тем, что, с целью повышения подвижности и стабильности тампонажного раствора при одЛ новременном повышении прочности и снижении коэффициента теплопроводности цементного камня, она в качестве кремнеземсодержащей облегчающей добавки содержит отход производства ферросилиция, образую40 щийся в процессе восстановления кварца углем в электрической дуге, при следующем соотношении компонентов, мас.Я:
Вяжущее 80 — 95
Отход производства ферросилиция, образующийся
41 в процессе восстановления кварца углем в электрической дуге 5 — 20
1507954
1 1
a} v И 1
ОО м со
}3 11 I д и
- C3
Я (4
1 с3
1 II II р, и
Э са
Э о а
1 хoat
Э Х
:}: 0! Х Ф Х
0 0
1 М Ц(О(ч
0(Ч> Г .4 и Ф
ООО сч Ю .Ф (Ч М (\ -Ф
О ООО
OOOOOQQQQ OO
I со 1
I
I со cф
OOO
ul Г сЧ (Ч
N С 4 С 3
ОООО! OO
t; сч 1 а 1 о н.Ф л i(3
Сг М М (О (3 CO
М Ф.Ф
Х &
43 Э О
О E сЧ
0 al
Х Id ca
О Э
0 а аalэ
Х Х
И
1
I
l
1
I,оl и со
ON N
Ю сО
М Ю
Х
CC Э х а
X al
Э
У
cd
}-И о, О Х
1 0
Х (D
1 Х Х >
l 0 (О а ta
1 (CO I ! И ! +3
I О O
I «О
1 Цсч 1
11 11 (4 Х СЧ ю ca < о сО с 3
Г CO CO
О О О
Ch Ю сЧ
О
О Ю
ОИИ л с 1O
Ии О сЧ О 03 (Ч СЧ д омл
aIс\м
Е
О л им о .о .Ф
lC
cd
Х Э O-О
Х М с"3
1
cd
О (О
Ф.ФМ
Х Ю
Э
Х
Х
Э
Х («
Э
Х
tD
0с О\ (3(ООО
Ф (О
OOO
ГОЛ Ю0(СОГ
i 3 со
QO О
ООО
Х
al
X (Cf
ccl
Х
0
I Х
1 1
Ю
1»
Х
Х
al
Х
at
Ц
Э Б
Х (1
О Х х о
E О о а
Х Ф O
cd N с 3
Х
cd
0
tD
Э а с} 1 1
cd о«
3 О
1
N С 4 СЧ
1 Х
Х
1 cd
1
1 Э
l X
1 ! Х
i а
I 1 со
Х! (О Г 1
1» I
1 1
1 — -!
I M I
I 1» 1
1 со 1
Х
cd
О
О
С} ю (о и\ О
CD СО О СГ(Хг
Ж l I
1 I 1 1 I 1
I al 1 al ю i
l! Х I Х М!
Х I 1
Х I Ю Ю l
cd 1 м сО 1
1 II II *1". " с«
4 --—
11 11 р и 43 (""u al
О Х о 1}Х сч 0
Х Л: 1
I сч I ltl
0 1 сЧ al
Д I II 11
1 Х
1 1
1 Э Э
ВЧ } cc
cd I ll 1
X 1 !
l }
I I !
X l Э I Ю
О 1 CI 1 Ж лМСЬОИО(ОС4 ИО
И N СЧ М N И С} С} Г} И
ИС4ИЮ-С4ОЛСО О
И СЧ N М О И СЧ СЧ СЧ С 3
OOOOOOOOQ O.Ф СО СО М О (3 Г Л исч хaи осчм
0с СЧ .О N О3 O
, СЧ
СЧСЧГ}О(ЧС3 с 3
ИЛD(О,ОЛСО
c0Dt W0ÔÎO N (4 И(Г\C.О ИQИООИИОИ
О И(М 0 ФМ Ю(Г\ Ф W 0 Dt Т (3 СЧ С 4 СЧ С 4 СЧ СЧ N СЧ СЧ
Г О Г Г О O O t/t О И О О О О О И Ф М (3 ID M с 3 tel Irl W Ю т с 3 сч N сч N (ч сч сч N сч сч (ч
Ф Ог О О И И Q О Dc
О С t О (3(Г(3 И (О С\(\ W И И
Ю (Ч N CO (4 CD О О O с 3 СО СО СО
И D (3 М М И О М М М Ф И
С 3 И вЂ” .Ф О (Ч И О О СЧ И
С 4 СЧ С 4 СЧ
I l i 1 I I 1 I 1 1 I I (О О СО И Ch! I I 1 I I l I I ЛСО(00(О
О О СО И О
1 1 I 1 c(D(00c0(c1 I и ч3 с (0 О(О (3 м
Х
Э
0 и
I Х
1 Х
I Н
I Я
1 al ! c
1 а
i al
I Х
I I
1 Х
I E
Х
I Z (3
I
I .с
1 ! и
i ta ! 0
1 Х
Х
I с
1 0
1 (1
1
I C
