Тампонажный цемент

(71) Актюбинское отделение Казахского научно-исследовательского геолого. разведочного нефтяного института (53) 622.245.42(088.8)(56) 1. Кравченко И.В. Глиноземистый цемент. М., Госстройиздат, 1961.2. Боженов П,И. и Кавалерова В.И. Нефелиновые шламы, М.-Л., Стройиздат, 1966, с. 212-218 (прототип) . (54)(57) ТАМПОНАЖНЬЙ ЦЕМЕНТ на основе продуктов переработки нефелиновогосырья и кремнеземсодержащего компонента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью создания прочного и коррозионно-стойкого цементного камня в интервале температур 50-250 С, оно содержит в качестве продуктов переработки нефелинового сырья нефелиновый спек и в качестве кремнеземсодержащего компонента - хвосты обогащения медно-молибденовых руд при следующем соотношении, компонентов, мас. Е;Нефелиновый спек 50-80Хвосты обогащениямедно-молибденовых руд 20-50Изобретение относится к глубокомубурению, а именно к вяжущим составамдля цементирования глубоких нефтяных и газовых скважин в условиях агрессивных воздействий солей, пластовых вод, сероводорода и т,д.Известен глиноземистый цемент,относительно стойкий к воздействиюсероводорода, солей магния, коррозиивыщелачивания,Продукты твердения глиноэемистогоцемента содержат гиббсити ниэкоосйовные гидроалюминаты кальция И .Наличие гиббсита в составе продуктов твердения глиноземистого цементаспособствует образованию плотнойструктуры твердения цементного камняи стойкости в агрессивных средах,Низкоосновные гидроалюминаты каль.оция при температуре более 30 С переходят в кубический шестиводный трехкальциевый алюминат кальция. Этот переход сопровождается значительнымувеличением объема и пористости цементного камня, что приводит к егоразрушению.Таким образом, применение глиноземистого цемента ограничено темпера.турой 30 С, а, кроме того,. короткиесроки схватывания затрудняют.его прокачивание в глубокие скважины.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является там-,понажный цемент на основе нефелинового шлама и молотого песка с оптимальным составом мас.7) 50:50 12 .Нефелиновый шлам на 807 состоит иэдвухкальциевого силиката, твердеющегопри температурах выше 200"С с образованием высокоосновного гидросМликатакальция, который кристаллизуется ввиде крупных кристаллов, что приводи.к снижению прочности и повышению пористости цементного камня. Поэтомуцементный камень на основе высокоосновного двухкальциевого силиката нестоек к коррозии выщелачивания, магнезиальной, сероводородной и другимвидам агрессии.Введение в тампонажный цемент молотого песка способствует переводувысокоосновных гидросиликатов кальция в низкоосновные, Этот переходпроисходит только при температуревыше 225 С.О Таким образом, этот тампонажный цемент имеет ограниченное температурой 200 С применение. При более ниэ Для используемого в, качестве продукта переработки нефелинового сырьянефелинового спека соотношение основных минералообразующих оксидов, а именно СаО: А 1 О .Бь.О равно 3: 1: 1, 5 при некотором избытке СаО. Такое соотношение оксидов при наличии щелочного активатора (йа 2 0=9,447,) способствует при твердении в гидротермальных условиях образованию гидрогранатов кальция состава 3 СаОфА 10 зх 5 О ф 2(1-1,5)О (3-4) НО,Избыточное количество оксида кальция, вступая в реакцию с кремнезем- содержащим компонентом, образует низ" коосновнье гидросиликаты кальция типа С 5 Н(В).Таким образом, продукты твердениятампонажного материала, состоящего иэ нефелинового спека (50-807) и кремнеземсодержащего компонента 205 1 О 15 20 4 ЗО 3 Ф ких температурах песок инертен и в реакцию гидратации вступает только -двухкальциевый силикат из нефелинового шлама, который образует ниэкопрочный и коррозионно-нестойкий гидросиликат кальция.Цель изобретения - создание прочного и корроэионно-стойкого цементного камня в интервале температур 50-250 С.Поставленная цель достигается тем, что тампонажный цемент на основе продуктов переработки нефелинового4сырья и кремнеземсодержащего компонента содержит в качестве продуктов переработки нефелинового сырья нефелиновый спек, а в качестве кремнеземсодержащего компонента - хвосты обогащения медно-молибденовых руд при следующем соотношении компонентов, мас.7:Нефелиновый спек 50-80Хвосты обогащения медно-молибденовых руд 20-50Нефелиновый спек.меет состав, мас,7: БО 2 24-35; СаО 36-46; А 1 О 13-16; ЗаО 4-6; Н 20 3-4; 1 е 2030,9- 2,1; РеО 0,7-0,8; Т 10 03-0,4; И 80 0,8 1,3, БО 0,2 0,3, ИпО 0,08Хвосты обогащения медно-молибденовых руд Имеют следующий химический состав, мас. : СаО+ИяО 0,85-5,5; А 1 О 10-12, 7 2; Б 10 7 8, 96-80; Уе 0,86-2,95 Б0,32-1,32, :Иопоьф 0 04 О 44 Сц 0,06-0,013; Ип 0,0016-0,025507) представлены в основном гидрогранатами кальция при некотором коли"честве низкоосновных гидроснликатовкальция. Обе фазы - гидрогранатыкальция и низкоосновные силикаты 5кальция отличаются вьсокой стабильностью. Такое сочетание фаз в цементном камне способствует повышениюего корроэионной стойкости.Кроме того, нитевидные кристаллы 1 Онизкоосновного гидросиликата кальцияармируют цементный каиень на основе гидрогранатов кальция, повышаяего прочность и плотность, Сама посебе гидрогранатная фаза является 5химически инертным соединением, стойким в ряде агрессивных сред, в томчисле в сероводороде,Конкретные составы тампонажногоцемента приведены в табл. 1. 10В табл, 2 даны технологическиесвойства предлагаемого тампонажногоцемента,Как видно из табл. 2, предлагаемый тампонажный цемент имеет достаточно высокую прочность, начиная сатемпературы 50 С. С ростом температуры прочность цементного камня значительно увеличивается и повышение температуры твердения до 250 С не снижа-З 0о1ет прочности цементного камня. Этоможно объяснить тем, что с повышением температуры, выход гидрогранатоврастет и достигает 857. при 250 С.Вторая составляющая цементного камняС 5 Н(В) переходит в А-замещенный тоберморит, что также способствует росту прочности цементного камня.При содержании в тампонажном цементе нефелинового спека в количестве более 80 и менее 50, а хвостовобогащения медно-молибденовых рудболее 50 и менее 20 прочность цементного камня снижается, так как состави соотношение фаз в цементном камнеизменяется таким образом, что количество гидрогранатной фазы падает,уменьшая прочность цементного камняПриготовление тампонажного раствора на основе предлагаемого цемента 50осуществляют следующим образом,Берут 600 г нефелинового спека и400 г хвостов обогащения медно-молибденовых руд, тщательно перемешивают, а затем затворяют 400 г воды. После 55 этого готовят образцы-балочки и определяют технологические свойства раствора.Та блица 1 Компоненты Состав мас Е НефелиновыйспекКремнеземсодержащийкомпонентХвосты обо 50 80 70 60 гащения мед- но-молибдено 50 20 3040 вых руд В промышленных условиях тампонажный цемент готовят следующим образом.Сырьевые материалы - нефелиновый спек и хвосты обогащения медно-молибденовых руд - ленточным транспортером подают в загрузочные бункеры, откуда автоматически доэируются на транспортер непрерывно работающими дозаторами, Соотношение компонентов регулируют с помощью компьютера. Далее смесь нефелинового спека и хвостов обогащения медно-молибденовых руд в заданном соотношении, например 607 нефелинового спека и 407. хвостов обогащения, поступает в деэинтегратор, где смесь подвергают тонкому измельчению при скорости соударения частиц 160 м/с. В дезинтеграторе производится одновременное измельчение, смешение компонентов и механохимическая активация их вяжущих свойств. Полученную сухую смесь эатаривают в контейнеры типа КЦМи доставляют на буровую, Ка буровой тампонажный цемент затворяют водой по известной технологии.Данные по корроэионной стойкости цементного камня на основе предлагаемого тампонажного цемента приведены в табл. 3 и 4. Дана прочность цементного камня, твердевшего в дистилированной воде и в агрессивных средах - 57.-ном растворе МдС 12, 107,-ном растворе МаЯ 04 и насыщенной сероводородной воде при температурах 50, 100, 160, 250 С и давлечии 500 атм.Из табл, 3 и 4 видно, что прочность образцов, твердевших в агрессивных средах, находится на уровне прочности образцов, твердевших в дистиллированной воде.Из приведенных данных следует, что предлагаемый тампонажный цемент является прочным и коррозионно-стойким в широком интервале температур 50-250 С.1099052 Таблица 2 в/ц Состав, мас.й Прочность цементного камняпри С, кгс/см РастеПлоткаемость,см ностьг/см Нефелиновыйспек Хвосты обогащения медно- молиб 50 Изгиб Сжатие Изгиб Сжатие деновыхРуд 80 20 0,4 83 20,5 1,98 25 47 38 70 30 0,4 20 41 92 60 40 0,4 19, 5 63 44 50 50 0,4 19,5 59 37 0,4 20,5 21 60 38 45 55 0,4 19 1,90 11 69 19 Пррдолжение табл 2160 250 730 100 1 Из Изгиб ие тие 62 147 94 288 107 301 65 149 109 301 307 303 67 154 97 112 311 54 142 267 98 305 82 136 173 91 60 38 110 237 61 215 1,93 29 1,90 32 1,90 28 1,98 17 2 Прочность цементного камня при С, кгс/смСостав цемента, 7 5 Х-ный раствор М 8 С 1 НО дистил. 100160 250 50 50 100 160 250 50 140 298 295 51 137 282 275 50 40 340 . 59 150 60 299 316 62 151 304 147 301 337 42 143 294 318 70 49 30 45 80 20 285 309 Продолжение табл 4 оПрочность при сжатии, при температуре С, кгс/см 160 250 250 50 160 100 50 309 301 140 60 142 62 338. 160 141 313342 50 290 307 143 318 287 49 151 Составитель Й .ТангалычевРедактор Г.Волкова Техред Т.Маточка Корректор М.Шароши Заказ 4334/26 Тираж 564ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 Нефелиновыйспек Хвостыобогащения 142 280 305 40 140 307 273 304 308 288 Э 04