Способ приготовления гидрофобного тампонажного портландцемента Советский патент 1983 года по МПК E21B33/138 

Од 00 Изобретение относится к строитель ству нефтяных и газовых скважин, в частности к способам приготовления тампонажных портланлмементов с пониженным влагопоглощейием при длительном хранении перед применениен. ТампонажНые портландцементы, благод аря гидрофильности при длительном храненин поглощают (пары воды) из атмосферного воздуха Это приводи к преждевременной гидрат)ции цементных минералов, к снижению химической активности портландцемента, к ухудшению технологических свойств тампрнажного цементного раствора и кс1ння, к снижению качества цементирования скважин. Нередко после длительного хранения портландцемент настолько сильно гидратируется от влаги воздуха, что превращается в камень и становится непригодным для использования. От этого теряется большое количество дефицитного и энергоемкого тампонажного портландцемента и требу ется завозить к месту применения его дополнительное количество сверх необходимого по расчету. Особенно часты такие случаи в отдаленных районах на Крайнем Севере, куда завоз портландцемента осуще ствляется один раз в год. Известно, что при помоше цементного клинкера для его экономии вводят до 10 инертных добавок {1J. Однако вводимые добавки также являются гидрофильными и не снижают влагопо лощение портандцемента при его х анении. Наиболее близким к предлагаемому изобретен) по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления гидрофобного там понажного портландцемента путем совместного помола цементного клинкера, гипса и добавки, в качестве которой с целью снижения влагопоглощения при хранении иC;Пoльзyюt до П ,2% мылонафта от клинкера массы Однако гидрофобный портландцемент у которого частицы покрыты водоотталкивающей пленкой, плохо смачивается водой при затворении, получаемые при этом цементные растворы вспениваются и трудно прокачиваются насосами под давлением, а прочность образующегося Камня весьма нйзКа, что существенно снижает качество цементи рования скважин. Целью .изобретения является уменьшение вспенивания водного раствора портландцемента и увеличение прочности цементного камня. Поставленная цель достигается JBM, что в качестве добавки при помоле це.ментного клинкера используют отходы производства слюд в количестве от 1 до 10% , от Кассы клинкера. Слюды являются породообразующими минералами изверженных, метаморфических и осадочных горных пород. По химическому составу слюды являются алюмосиликатами щелочных и щелочноземельных металлов. Наибольшее промышленное значение имеют слюды - флогопит KHjt Mgij AlSi- 0|5.и мусковит KAl fAISlijO QJtnHj.1ри промышленной переработке слюд, добываемых десятками тысяч тонн в год, до 15 являются отходами, которые в значительной мере не используются по своему основному назначению. Отходы слюд содержат также 10-15% корундовой пыли. Слюды, обладают весьма малой гигроскопичностью, Тс,е. способностью поглощать водяные пары. Гигроскопичность слюд при 97 100%-ной относительной влажности составляет не более 0,180,, Пример. Для определения влагопоглощающей способности смеси порошка из цементного клинкера, гипса и слюды -осуществляют вначале помол в лабораторной мельнице (МВЛ-10) смеси цементного клинкера с 5% гипса до удельной поверхности5 « д 3000 по методу воздухопроницаемости. Затем последовательно полученный портландцемент, с помолотыми до той же удельной поверхности отходами ОлЮд - флогопита С Ии чнеудинской слюдяной фабрики) и мусковита (Иркутской слюдяной фабрики) в количестве от 0,5 до 10% от массы цементного к клинкера. Каждую из смесей засыпают в фарфоровые чашки и хранят в герметич- ных эксикаторах, в которых поддерживают относительную влажность 98-100%. Продолжительность хранения, достигает 120 сут. После 15, 30, 60 и 120 сут хранения определяют процент прироста массы, достигаемого за счет паров воды. Изменение благопоглощения при ввое отходов слюды-флогопита Нижнеудинской фабрики приведены в табл. 1.

Свойства цементных растворов при вводе мылонафта представлены в табЛо 2. .

Как видно из табл. 1 и 2, о увеличением количества добавляемых слюд s влагопоглои|ение снижается при одном и том же времени их хранения в эксикаторах. Примем поглощение паров воы снижается в большей степени, чем введено слюды. Так, при вводе фло- в гопита в количестве Q% от массы клинкера влагопоглощение.через 120 сут снижается на (табл.-1), а при воде такого же количества мусковита влагопоглощение через 120 сут сни- 15 жается на 37,1% Лтабл. 2). Эти результаты показывают, что общая величина влагопоглощения при вводе слюд в значительно большей степени снижается, чем введено последних, не 2о только благодаря гидрофобности слюд-, но и за счет экранирования ими цементных зерен от паров воды.

При нижнем пределе ввода слюд 0,5% к массе цементного клинкера) 2$ олпгопоглощейие снижается весьма незначительно. Ощутимо оно снижается только после % слюды.

Свойства цементных растворов и . камня при вводе отходов слюд представj лены в табл. 3v . .; Верхний предел ввода слюды составяет 10% от массы цементного клинкера. Увеличение количества слюды до большей величины приводит к получению двухсуто 1ной прочности цементного камня более низкой, чем допускается о стандарту (тaбл.ЗJ.

Изменение влагопоглощения при воде мылонафта приведены в табл..

Изменение влагопоглощения при вводе отходов слюды-мусковита Иркутской фабрики приведены в табл.5.

Содержание воздуха в цементных растворах с различными добавками приведено в табл. 6. - .

В соответствии с полученными данными пределы ввода слюд приняты 1-10%.

Применение портландцемента, содержаи его в качестве добавки отходы слюд, позволяет получить положительный технологический эффект, заключающийся в снижении влагопоглри|еиия и, следовательно, в улучшении свойст портландцемента при длительном хранении.

Поскольку при вводе слюд на зернах цементных частиц не создается гидрофобной пленки, то исключается вспенивание цементного раствора, он обладает необходимыми технологимескими свойствами, прочность камня не снижается.

При изготовлении данного портландцемента для снижения его влагопо лощающ;их сврйсУв вводится только одна добавка-слюда. VNieHbuieHHe количества вводимьк Добавок по сравнен с гидрофобным делает портландцемент, содержащий в качестве добавки слюду, более дешевым и технологичным.

Использование многотоннажного отхода слюд, как добавки в портландцемент , целесообразно также с точки зрения предотвращения загрязнения природной среды.

0 z с «

1Л

оо

«л чо

см

см

о

ш

-яJ

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГКДРО- . ФОБНОГО ТАМПОНДЖНОГО ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА путем совместного помола цементного клинкера, гипса и добавки, о т л и чающийся тем, что, с целью уменьшения вспенивания водного раствора портландцемента и увеличения прочности цементного камня, в качест.ве добавки при помоле цементного клинкера используют отходы производства слюд в количестве-от 1 до 10 от массы клинкера.

г

-

см

см

1Л

-rf

-dI I

I

оf«

о

и

in 1 in

о

r- LTV

1 1I

1Л

CO

lA

1Л er

k

r

in .-

о en

CM Csi CM -

u

ил 00

00

ил

1л:

ил

к

о О

о

1Л

о см

см

о

пл (О

3s е;

to

Л)

11 Цементный клинкер . f гипс ((без мылонафта) 22,86 -10,18 Цементный клинкер + + гипс + 0,15% мылонафта21,09 9,5 Цементный клинкер + гипс + 0,20%. мылонафта 20,33 9,37. Цементный клинкер . + гипс + 0,25% мылонафта24,60 11,22 Цементный клинкер+ гипс без мылонафта t2,96 2,18 23.25 10.18 Цементный клинкер гипс+0,15% . мылонафта 11,79 2.07 -21.43 9.54 Цементный клин- кep гипc+0,20%. мылонафта11,15 1,71 20,60 9,37 Цементный клинкер- -гипс+0,25% мылонафта 13,58 1,49 24,91 11.22

1016487

12

Таблица

П юдолжение табл. 4 , 12,68 23,0 10,Й8 12,86 1.39 гз, 1П.18 11,55 21,2 9,5 И ,70 1,26 21,339,5 10.96 20,W 9.37 11.07 0,98 :20,52 9.37 13.38 24,71 И,22 13.49 0,83 24,8011,22 13,07 3,11 23,46 10,18 13,28 4,72 11,89 2,99 21,2 9.54 12,08 4,60 . 11,23 2,48 20,75 9.37 11.38 3.83 . 13.69 2,33 25,08 11,22 13.86 3.56

ел

1Л O

(М

се

Г O

.1 гч

сч 1

00

г х

о

«М

о

O

«5

1

so

ОО О

о

Г«ч

00

. М

«ч

ОСГ- сч

-с

«лг

сеей

Яя

00

л

г.

г,

JT (Ч

«М

л

еч

.г л

сч

1Л

«ч

со

rv

и

г

00

Гч

сч

ч

1/4

f ГЛ

к

ег

ОО

г

00

ч m

.-агч

- г

f

14

«ч l

со

0ч

94

S

8

00 U4

f сч

-асч

01

со

сч сч

г

се

ОС

г

и

-сч

00

о о

OS

0

с

сч сч

гл

Таблица 6