SU1507954A1 - Lightweight plugging composition - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к получению облегченных тампонажных материалов и может быть использовано при цементировании скважин. Цель изобретени  - повышение подвижности и стабильности тампонажного раствора при одновременном повышении прочности и снижении коэффициента теплопроводности цементного камн . Облегченна  тампонажна  смесь включает в жущее и кремнеземсодержащую облегчающую добавку. В качестве последней используют отход производства ферросилици  /ОПФ/, образующийс  в процессе восстановлени  кварца в электрической дуге. Соотношение компонентов смеси следующее, мас.% в жущее 80-95The invention relates to the production of lightweight cement materials and can be used in cementing wells. The purpose of the invention is to increase the mobility and stability of the cement slurry while at the same time increasing the strength and reducing the thermal conductivity coefficient of the cement stone. The lightweight grouting mixture includes a crushing and silica-based lightening additive. As the latter, waste of production of ferrosilicon (OPF), formed in the process of restoring quartz in an electric arc, is used. The ratio of the components of the mixture is as follows, wt.%

ОПФ 5-20. Тампонажный раствор на основе разработанной тампонажной смеси отличаетс  высокой стабильностью. Прочность цементного камн  на его основе на 20-40% выше, а теплопроводность на 10-70% ниже, чем у цементного камн  на основе известных тампонажных смесей. 1 табл.OPF 5-20. The cement slurry based on the developed cement mixture is distinguished by high stability. The strength of cement stone based on it is 20-40% higher, and the thermal conductivity is 10-70% lower than that of cement stone based on well-known cement mixtures. 1 tab.

Description

Изобретение относитс  к получению облегченных тампонажных материалов и может быть использовано при цементировании скважин.The invention relates to the production of lightweight cement materials and can be used in cementing wells.

Цель изобретени  - повышение подвижности и стабильности тампонажного раствора при одновременном повышении прочности и снижении коэффициента теплопроводности цементного камн .The purpose of the invention is to increase the mobility and stability of the cement slurry while at the same time increasing the strength and reducing the thermal conductivity coefficient of the cement stone.

Облегченна  тампонажна  смесь, включающа  в жущее и кремнеземсодержащую облегчающую добавку, в качестве последней содержит отход производства ферросилици , образующийс  в процессе восстановлени  кварца в электронной дуге при следующем соотношении компонентов, мае. %:The lightweight cement blend, which includes a quenching and silica-containing facilitating additive, contains as a waste the production of ferrosilicon produced during the reduction of quartz in an electronic arc in the following ratio of components, May. %:

В жущее80-95Waiting 80-95

Отход производства ферросилици , образующийс  в процессе восстановлени  кварца в электрическое дуге 5-20 Отход производства ферросилици  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. Образуетс  как побочный продукт при производстве ферросилици  и других сплавов железа с кремнием в процессе восстановлени  кварца углем в электрической дуге. Представлен полыми стекловидными шариками диаметром менее 0,1 мкм, соизмеримыми с частицами цемента. Благодар  больщой удельной поверхности отход производства ферросилици  отличаетс  высокими пуццолановыми свойствами и химической аксдWaste from the production of ferrosilicon formed during the recovery of quartz in an electric arc 5-20 Waste from the production of ferrosilicon has the following chemical composition, wt.%: S / 02 83.4-88.1; AhOz 1.7-1.8; MgO 1.9-2.0; SOs 1.3-1.95; RegOz 3.8-4.0; CaO 1.9-2.3; SOZ 0.3-0.9; RaOz 0.1-0.15; ppt 0.8-3.5. It is formed as a by-product in the production of ferrosilicon and other iron-silicon alloys in the process of reducing quartz with coal in an electric arc. It is represented by hollow vitreous beads with a diameter of less than 0.1 microns, commensurate with cement particles. Due to the large specific surface, the waste of ferrosilicon production is distinguished by high pozzolanic properties and chemical aksd

о со сдabout with cd

4four

тивностью. Насыпна  плотность находитс  в пределах от 100 до 300 кг/м.tivnost. The bulk density ranges from 100 to 300 kg / m.

Пример 1 (в жушее-портландцемент ПЦТ-ДО-50 по ГОСТ 1581-85). Из тщательно перемешанной тампонажной смеси, содер- жащей 880 г портландцемента (ПЦ) и 120 г отхода производства фeppocилици  пyтeм зат- ворени  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) дл  определени  прочностных характеристик цементного камн . О подвиж- ности суд т по времени загустевани  раствора в консистометре КЦ-3, о стабильности - ио изменению плотности при воздействии давлени  30 МПа (по методике Данющевского В. С. и др. Справочное руководство ио тампонажным материалам. М., Недра, 1973, с. 82). Теплопроводность определ лась методом двух температурно- времениых интервалов (ио методике Волькеи- штейн В. С. Скоростной метод определени  теилофизических характеристик материалов. М.: Энерги , 1971, с. 78).Example 1 (in the live-portland cement PCT-DO-50 according to GOST 1581-85). From a thoroughly mixed cement mix containing 880 g of portland cement (PC) and 120 g of waste from the production of force by mixing with water in the amount of 900 g for 3 minutes in a laboratory mixer with a speed of 600 rpm (according to GOST 26798.0-85- GOST 26798.2-85) prepared the cement slurry. After that, it was poured into molds and placed in a climatic chamber (MPa, / 22 ± 2 ° C) and a PTSK-1 installation (P ZOMPa / 80 ± 3 ° C) to determine the strength characteristics of the cement stone. The mobility is judged by the time of the thickening of the solution in the consistometer KC-3, stability - by changing the density when exposed to a pressure of 30 MPa (according to the method of Danyushchevsky VS and others. Reference guide on cement materials. M., Nedra, 1973 , p. 82). Thermal conductivity was determined by the method of two temperature-time intervals (according to the method of Volkeistein VS, Speed limit method for determining theilophysical characteristics of materials. M .: Energie, 1971, p. 78).

По сравнению с известным при использовании в качестве в жущего в указанном материале портландцемента на 5-12% возросла подвижность цементного раствора; отсутствует изменение плотности при воздей- ствии давлени  (результаты в пределах погрешности измерени  ±0,02 г/см ), свидетельствующие о высокой стабильности цементного раствора; на 20-40% возросла прочность камн ; на 10-50% снизилась теплопроводность цементного камн .In comparison with the known when used as a portland cement in the mentioned material, the mobility of the cement slurry increased by 5-12%; there is no change in density upon exposure to pressure (results within the measurement error of ± 0.02 g / cm), indicating a high stability of the cement slurry; stone strength increased by 20-40%; 10-50% decreased thermal conductivity of cement stone.

Пример 2 (в жущее-гипсоглиноземистый цемент по ГОСТ 11052-74). Технологи  приготовлени  тампонажного раствора на основе тампонажной смеси, содержащей, напри- мер 950 г гинсоглиноземистого цемента (ГГП) и 50 г отхода производства ферросилици  при водосмесевом факторе 0,8 (800 г воды) осуществл лась аналогичным образом (пример 1).Example 2 (in-gypsum-alumina cement according to GOST 11052-74). The technology of preparation of the cement slurry based on the cement mixture containing, for example, 950 g of clay-alumina cement (HGP) and 50 g of waste from the production of ferrosilicon with a water-mixing factor of 0.8 (800 g of water) was carried out in a similar way (Example 1).

По сравнению с известным материалом при использовании в качестве в жущего гип- соглипоземистого цемента в разработаннойCompared with the known material when used as a gypsum-to-ground cement in the developed

00

5 five

0 50 5

Q Q

5 five

смеси на 4-12% возросла подвижность цементного раствора; изменение плотности при воздействии давлени  находитс  в пределах погрешности измерени  ±0,02 на 12-70% возросла прочность камн ; на 14-60% снизилась теплопроводность цементного камн .mixture of 4-12% increased mobility of cement; the change in density when exposed to pressure is within the measurement error of ± 0.02 by 12-70%, the strength of the stone has increased; 14-60% decreased thermal conductivity of cement stone.

Пример3 (в жущее-напр гающий цемент по ТУ 21-32-280-87). Технологи  приготовлени  тампонажного раствора на основе тампонажной смеси, содержащей, например, 800 г напр гающего цемента (НЦ) и 200 г отхода производства ферросилици  при водосмесевом факторе 1,0 (1000 г воды) осуществл лась аналогичным образом (пример 1).Example 3 (stranded cement according TU 21-32-280-87). The technology of preparing a cement slurry based on a cement mixture containing, for example, 800 g of stress cement (NC) and 200 g of waste from the production of ferrosilicon with a water-mixing factor of 1.0 (1000 g of water) was carried out in a similar way (Example 1).

По сравнению с известным материалом при использовании в качестве в жущего в разработанной тампонажной смеси напр гающего цемента на 5-26% возросла подвижность цементного раствора; изменение плотности при воздействии давлени  находитс  в пределах погрешности измерени  4:0,02 на 20-40% возросла прочность камн ; на 28-70% снизилась теплопроводность цементного камн .In comparison with the known material, when used as a sticking cement in a developed cement mixture of stress cement, the mobility of the cement slurry increased by 5-26%; the change in density when exposed to pressure is within the measurement error of 4: 0.02, the stone's strength has increased by 20–40%; 28-70% decreased thermal conductivity of cement stone.

Составы исследованных тампонажных смесей, а также свойства тампонажных растворов и цементного камн  на их основе приведены в таблице.The compositions of the investigated cement mixtures, as well as the properties of cement slurries and cement based on them are given in the table.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Облегченна  тампонажна  смесь, включающа  в жущее и кремнеземсодержащую облегчающую добавку, отличаюш,а с  тем, что, с целью повыщени  подвижности и стабильности тампонажного раствора при одновременном повышении прочности и снижении коэффициента теплопроводности цементного камн , она в качестве кремнезем- содержащей облегчающей добавки содержит отход производства ферросилици , образующийс  в процессе восстановлени  кварца углем в электрической дуге, при следующем соотнощении компонентов, мас.%: В жущее80-95A lightweight grouting mixture that includes a stinging and silica-containing lightening additive is different, and so that, in order to increase the mobility and stability of the cement slurry while simultaneously increasing the strength and reducing the thermal conductivity of the cement stone, it contains silica as a lightweight additive and produces waste ferrosilicon formed during the recovery of quartz with coal in an electric arc, with the following ratio of components, wt.%: Already 80-95 Отход производства ферросилици , образующийс  в процессе восстановлени  кварца углем в электрической дуге ,,5-20Waste from the production of ferrosilicon, formed during the recovery of quartz by coal in an electric arc, 5-20