Облегченная тампонажная смесь Советский патент 1989 года по МПК E21B33/138 

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, мае. %:

Вяжущее80-95

Отход производства ферросилиция, образующийся в процессе восстановления кварца в электрическое дуге 5-20 Отход производства ферросилиция имеет следующий химический состав, мас.%: S/02 83,4-88,1; AhOz 1,7-1,8; MgO 1,9-2,0; SOs 1,3-1,95; РегОз 3,8-4,0; CaO 1,9-2,3; СОз 0,3-0,9; РаОз 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 больщой удельной поверхности отход производства ферросилиция отличается высокими пуццолановыми свойствами и химической аксд

о со сд

4

тивностью. Насыпная плотность находится в пределах от 100 до 300 кг/м.

Пример 1 (вяжушее-портландцемент ПЦТ-ДО-50 по ГОСТ 1581-85). Из тщательно перемешанной тампонажной смеси, содер- жащей 880 г портландцемента (ПЦ) и 120 г отхода производства фeppocилиция пyтeм 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 помещали в климатическую камеру ( МПа, / 22±2°С) и установку ПЦК-1 (Р ЗОМПа / 80±3°С) для определения прочностных характеристик цементного камня. О подвиж- ности судят по времени загустевания раствора в консистометре КЦ-3, о стабильности - ио изменению плотности при воздействии давления 30 МПа (по методике Данющевского В. С. и др. Справочное руководство ио тампонажным материалам. М., Недра, 1973, с. 82). Теплопроводность определялась методом двух температурно- времениых интервалов (ио методике Волькеи- штейн В. С. Скоростной метод определения теилофизических характеристик материалов. М.: Энергия, 1971, с. 78).

По сравнению с известным при использовании в качестве вяжущего в указанном материале портландцемента на 5-12% возросла подвижность цементного раствора; отсутствует изменение плотности при воздей- ствии давления (результаты в пределах погрешности измерения ±0,02 г/см ), свидетельствующие о высокой стабильности цементного раствора; на 20-40% возросла прочность камня; на 10-50% снизилась теплопроводность цементного камня.

Пример 2 (вяжущее-гипсоглиноземистый цемент по ГОСТ 11052-74). Технология приготовления тампонажного раствора на основе тампонажной смеси, содержащей, напри- мер 950 г гинсоглиноземистого цемента (ГГП) и 50 г 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 гип- соглипоземистого цемента в разработанной

0

5

0 5

Q

5

смеси на 4-12% возросла подвижность цементного раствора; изменение плотности при воздействии давления находится в пределах погрешности измерения ±0,02 на 12-70% возросла прочность камня; на 14-60% снизилась теплопроводность цементного камня.

Пример3 (вяжущее-напрягающий цемент по ТУ 21-32-280-87). Технология приготовления тампонажного раствора на основе тампонажной смеси, содержащей, например, 800 г напрягающего цемента (НЦ) и 200 г отхода производства ферросилиция при водосмесевом факторе 1,0 (1000 г воды) осуществлялась аналогичным образом (пример 1).

По сравнению с известным материалом при использовании в качестве вяжущего в разработанной тампонажной смеси напрягающего цемента на 5-26% возросла подвижность цементного раствора; изменение плотности при воздействии давления находится в пределах погрешности измерения 4:0,02 на 20-40% возросла прочность камня; на 28-70% снизилась теплопроводность цементного камня.

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, отличаюш,аяся тем, что, с целью повыщения подвижности и стабильности тампонажного раствора при одновременном повышении прочности и снижении коэффициента теплопроводности цементного камня, она в качестве кремнезем- содержащей облегчающей добавки содержит отход производства ферросилиция, образующийся в процессе восстановления кварца углем в электрической дуге, при следующем соотнощении компонентов, мас.%: Вяжущее80-95

Отход производства ферросилиция, образующийся в процессе восстановления кварца углем в электрической дуге ,,5-20

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.