Комплексный реагент для аэрированных цементных растворов

 

Изобретение относится к материалам, используемым в строительстве нефтяных и газовых скважин и для конструкций из неавтоклавных ячеистых бетонов. Техническим результатом является получение порошкообразного комплексного реагента для аэрированных цементных растворов, обеспечивающего получение безусадочного гидрофобного тампонажного камня с равномерным распределением в нем пор замкнутого характера. Комплексный реагент для аэрированных цементных растворов, содержащий порообразователь - сульфонат и структурообразователь, в качестве структурообразователя содержит реагент серии “Крепь” при следующих соотношениях компонентов, мас.%: сульфонат 90-99, реагент “Крепь” 1 - 10. 1 табл.

Изобретение относится к материалам, используемым в строительстве нефтяных и газовых скважин и для конструкций из неавтоклавных ячеистых бетонов.

Известен реагент для аэрированных цементных растворов, представляющий собой порообразователь - структурообразователь, в качестве которого взят ПАВ - неонол или его производные [1].

Данный реагент образует в цементном растворе неравномерные пузырьки пены, что приводит к образованию крупнопористой структуры камня с открытыми порами. Такой реагент замедляет набор прочности тампонажного камня.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является реагент для аэрированных цементных растворов, представляющий собой порообразователь, в качестве которого используют сульфонат, и структурообразователь - отход фарфорофаянсового производства в виде пасты, содержащей доломит, силикат натрия, глинозем, каолин, фритту фаянса и воду [2].

Данный реагент при внесении его в цементный раствор не обеспечивает соответствия заданной плотности по высоте столба, и образуется камень с открытыми порами, не обладающий гидрофобностью.

Задачей изобретения является получение порошкообразного комплексного реагента для аэрированных цементных растворов, обеспечивающего получение безусадочного гидрофобного тампонажного камня с равномерным распределением в нем пор замкнутого характера.

Поставленная задача решается так, что комплексный реагент для аэрированных цементных растворов, содержащий порообразователь - сульфонат и структурообразователь, в качестве структурообразователя содержит реагент серии “Крепь” при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Сульфонат 90-99

“Крепь” 1-10

Совокупность заявляемых компонентов в пределах их содержания в смеси обеспечивает получение технического результата, который выражается в том, что при участии реагента в приготовлении аэрированного цементного раствора последний получается стабильным по всей высоте столба с образованием мелких кольматированных пор в камне, который приобретает высокую гидрофобность (непроницаем для воды в водных горизонтах) и повышенную прочность при сохранении термоизоляционных свойств легких композиций.

Комплексный реагент готовят смешиванием расчетных количеств сульфоната и реагента “Крепь”. Сульфонат изготавливают по ТУ 6-00-5763450-86-89, реагенты серии “Крепь” - по ТУ 2231-233-00147001-2001, разработанному ОАО НПО “Бурение”. Составляющая часть сульфоната - продукт окисления алкил-сульфоната натрия (см. А.А. Абрамзон. Поверхностно-активные вещества. Справочник. - Л.: Химия, 1979, с.280). Составляющая часть “Крепи” - минеральные соли алюминия.

Пример 1

Для приготовления 100 г комплексного реагента берут 90 г порошкообразного порообразователя - сульфоната и 10 г реагента “Крепь”, перемешивают в смесительном устройстве и оставляют на 1 час для взаимодействия.

Готовят цементный раствор из 1 кг тампонажного портландцемента марки ПЦТ и 500 мл воды. Полученный цементный раствор аэрирует с помощью компрессора в течение 3 мин, после чего в него вносят готовый комплексный реагент в количестве 0,9% к сухому цементу (9 г) и аэрируют полученную смесь еще в течение 5 мин.

В процессе аэрирования цементного раствора он насыщается пузырьками воздуха, а при внесении комплексного реагента, содержащего порообразователь, происходит перераспределение воздуха в порах с кольматацией и гидрофобизацией последних благодаря синергетическому эффекту компонентов реагента.

После 2-суточного твердения раствора визуально осматривают полученный цементный камень и измеряют его прочность по существующим ГОСТам. Кубик образца камня бросают в воду. Камень не тонет в воде в течение длительного времени.

Таким образом, получают гидрофобный безусадочный аэрированный цементный камень с однородными порами.

Свойства полученного камня приведены в таблице 1, опыт 1.

Пример 2

Для приготовления 100 г комплексного реагента берут 99 г порообразователя сульфоната и 1 г реагента “Крепь” и готовят смесь аналогично примеру 1.

Цементный раствор готовят так же, как в примере 1, и вносят в него комплексный реагент в количестве 0,8% (8 г) к сухому цементу.

Результаты испытаний полученного цементного камня представлены в таблице 1, опыт 3.

Из данных, представленных в таблице 1, следует, что комплексный реагент для аэрированных цементных растворов, приготовленный из заявленных компонентов в заявляемых соотношениях, способствует образованию камня с плотностью ниже единицы, не тонущего в воде в течение всего периода существования.

В то же время камень, полученный при использовании известных реагентов (см. табл.1, опыт 5), испытываемый при тех же условиях, за счет образования открытых пор в течение 5-6 минут насыщается водой и тонет в ней.

Источники информации

1. Патент РФ №1745893, Е 21 В 33/138, 1989.

2. Патент РФ №2169828, Е 21 В 33/138, 1999.

Формула изобретения

Комплексный реагент для аэрированных цементных растворов, содержащий порообразователь - сульфонат - и структурообразователь, отличающийся тем, что в качестве структурообразователя содержит реагент серии “Крепь” при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Сульфонат 90 - 99

Реагент “Крепь” 1 - 10