Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Технологічні властивості цементного порошку, розчину і каменю 4 страница






Продовження таблиці 2.90

Л-7 Температури до 150°С 1, 5-2 Дозування зшльшується із ростом температури
Малеїновий ангідрид (МА) Температури до 160°С 0, 2-1 Те ж
Нітролігнін і нітролігнін сульфонований Температури до 150°С, 0, 2-1 Знижує в'язкість і водовіддачу
Нейтралізований чорний контакт (НЧК) або контакт чорний нейтралізований рафінований (КЧНР) Температури до 75°С з вимогою одночасного подавання піноутво-рювачів і використан­ня гіпсоцементних в'яжучих 0, 1-10 Незначно пластифікує тампонажні розчини, викликає ціноутворення
Епоксидні смоли Тверднення тампонажих розчинів в умовах від'ємних температур при особливих вимогах до міцності і густини цементного каменю 1, 3-3, 5 Значно підвищує густину і міцність цементного каменю
Полівініл ацетатна емульсія Теж 1, 0-5 Теж
Фурфурол Температури до 100°С 0, 1-1 Дозування збільшується із ростом температури і в залежності від сповільнювального ефекту, який вимагається
Декстрин і модифікований крохмаль Температури до 150°С за потреби пониження водовіддачі тампонажних розчинів 0, 2-1 Те ж, перший пластифікує, другий понижує водовіддачу
Гексаметафосфат натрію, пірофосфат натрію Температури до 80-90°С за потреби роз­рідження тампо­нажного розчину 0, 1-1 Дозування збільшується із ростом температури і за потреби підвищеного уповільнення
Карбамід (сечовина) Температури 50-80°С 0, 1-1 При температурах нижче 50°С діє як прискорювач
Хлористий натрій Температури 20> 60°С, сольові пласти 8-Ю У міру збільшення дози розріджується розчин, збільшується густина цементного каменю
Винні дріжджі Температури до 130°С, портландцементи < 3 Пластифікує, знижує водовіддачу
Бура Температура до 200°С 1-5  
Мідний купорос Температура до 250°С 1-8 Зменшує седиментацію і водовіддачу
Нітрометилфосфонова кислота (НМФ) Температура 75-100°С 0, 025-0, 055 Пластифікатор

хідно стабілізувати від коагуляції уповільнювачами розчинення каль-ційових солей, наприклад кальцинованою содою. Для шлакових цементів стабілізатори не потрібні.

У ході призначення уповільнювачів слід враховувати їх сумісність із сольовим середовищем тампонажного розчину, а також можливість

втрати або інверсії властивостей при підвищенні або зниженні темпера­тури (напр., фосфати, сечовина).

У інституті ВНИИКРнефть запропоновано як уповільнювачі процесів гідратації і тверднення цементів нові речовини - комплексони, такі як НТФ (нітрилотриметилфосфонова кислота) і її солі (К3СиНТФ, K3FeHTO), ДПФ (1, 3-діамінопропанол-2-тетраметиленфосфонова кислота) і ОЕДФ (оксиетилідендифосфонова кислота). Оптимальний масовий вміст ком-плексонів у в'яжучому становить 0, 05-0, 15% (у розрахунку на суху речо­вину). Температурний інтервал використання - до 250°С. Дані про терміни схоплення і час загустіння цементних розчинів з домішками НТФ і його солей приведено в табл. 2.91, з домішками ОЕДФ - в табл. 2.92.

Характеристику тампонажних розчинів, оброблених уповільнювачами схоплення, подано вище в табл. 2.88.

3. Пластифікатори (розріджувачі). - Реагенти-регулятори реоло­гічних властивостей - вводять для регулювання реологічних характе­ристик тампонажних розчинів (збільшення або зменшення в'язкості і гра­ничного тиску зсуву): суперпластифікатори С-2, С-3 і 10-03, лігносуль-фонати, адипіновий пластифікатор ПАЩ, пластифікатор ВЛХК, етилсилі-конат натрію, метилсиліконат натрію, синтетичний поверхнево-активний додаток СПД, милонафт, нейтралізований чорний контакт (НЧК), полі­фенол лісохімічний (ПФЛХ), нітролігнін, таніни, фосфати, хромати та інші реагенти. Тобто до пластифікаторів відноситься більшість названих ви­ще реагентів-уповільнювачів перших шести груп, а також окрема група олігомерів, серед яких суперпластифікатори на основі меламіноформаль-дегідних і нафталіноформальдегідних сульфокислот.

 

Таблиця 2.91 - Властивості цементних розчинів з додатками НТФ і її солей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вид в'яжу­чого Додаток, % В/Ц Розті-чність D, см Густи­на роз­чину р, кг/м Умови тверднення Терміни схоплю­вання, год.-хв. Час за­густіння, хв.
НТФ К3Си НТФ K3Fe НТФ t, °С МПа поча­ток кі­нець
Порт­ланд­цемент 0, 05     0, 50 22, 0       6-00 6-50  
0, 075 - - 0, 50 22, 5       4-00 4-55  
- 0, 05 - 0, 50 22, 5       3-00 3-30  
- 0, 10 - 0, 50 22, 5       3-40 4-Ю  
- - 0, 1 0, 50 23, 0       3-50 4-20  
ШПЦС -120 0, 05 - - 0, 43 23, 0       4-00 5-30  
0, 075 - - 0, 43 23, 5       3-20 4-15  
- 0, 05 - 0, 43 22, 0       4-30 5-30  
- 0, 10 - 0, 43 22, 5       8-00 9-40  
- - 0, 1 0, 40 21, 5       5-10 6-30  

 


Таблиця 2.92 - Властивості цементних розчинів з додатками ОЕДФ

 

Тампонажний матеріал Додаток, % В/Ц Показники розчину Умови тверднення Межа міцності через 24 год., МПа Терміни схоплювання, год.-хв. Час загустіння, хв.
            Розтічність, см Густина, кг/м t, °C Р, МПа при згині при стисканні початок кінець  
Портландцемент 0, 02 0, 50 21, 5       3, 0 7, 1 3-00 4-30  
    0, 05 0, 50 21, 5       2, 7 6, 6 5-40 6-30  
    0, 02 0, 50 21, 0       5, 6 12, 0 2-00 2-40  
    0, 05 0, 50 21, 5       5, 9 11, 8 4-20 5-10  
    0, 075 0, 50 21, 5       6, 1 13, 0 5-40 6-40  
    0, 075 0, 50 21, 5       7, 8 15, 2 3-30 4-10  
    0, 10 0, 50 22, 0       8, 0 16, 3 5-00 5-40  
ШПЦС-120 0, 05 0, 43 22, 0       2, 1 4, 0 5-15 6-50  
    0, 05 0, 43 22, 0       3, 2 7, 1 3-30 4-40  
    0, 075 0, 43 22, 5       3, 5 7, 8 5-10 6-30  
    0, 075 0, 43 22, 5       4, 7 9, 2 3-40 5-00  
    0, 10 0, 43 22, 5     L. 50 5, 1 10, 8 5-50 7-Ю  
ШПЦС-200 - 0, 40 21, 5       3, 2 5, 8 1-45 2-40  
    0, 05 0, 40 21, 5       4, 2 7, 5 2-30 3-50  
    0, 10 0, 40 22, 0       4, 8 8, 6 4-10 5-40  
    0, 05 0, 40 21, 5       4, 8 9, 1 2-00 3-20  
    0, 10 0, 40 22, 0       5, 8 10, 2 2-00 3-30  
    0, 20 0, 40 22, 5       6, 1 11, 7 2-00 3-35  

 

 


Реагенти-розріджувачі поділяють на вісім груп, до яких входять речовини подібної хімічної будови і характеру дії [137]:

а) окси-, аміноалкілфосфонові кислоти і ряд їх солей - оксиетил-
ідендифосфонова кислота (ОЕДФ), нітрилотриметилфосфонова кислота
(НТФ) та інш.;

б) окси-, амінокарбонові кислоти і ряд їх солей - триоксиглутарова
(ТОГК), винно-кам'яна (ВКК), лимонна, малеїнова, глюконова кислоти,
трилон Б і А, 2, 4-діоксибензойна, 3, 4, 5-триоксибензойна кислоти та інш.;

в) фосфати, борати - натрієвий гексаметафосфат, пірофосфат, трипо-
ліфосфат, борна кислота, бура та інш.;

г) сахари - сахароза, глюкоза, галактоза та інш.;

ґ) похідні лігніну - активовані гідролізні лігніни: нітролігнін, хлорлігнін, сульфований нітролігнін, лігнін, окислений перекисом водню (ліоксид), та інш.; лігносульфонати: лігносульфонат кальцію, ферхромлігносульфонат, хромлігносульфонат, конденсована сульфіт-спиртова барда (КССБ), нітрована сульфіт-спиртова барда (НССБ) та інш.;

д) природні танінові продукти і синтани - екстракт квебрахо, кашта­
новий екстракт, поліфеноли лісохімічні (ПФЛХ), синтани ПЛ і Б, пековий
реагент, дубителі Д-4, Д-12 та інш.;

є) гумати - окислений гуманний реагент (ОГР), сульфований нітрогу-матний реагент (СНГР) та інш.;

є) милоподібні поверхнево-активні речовини - сульфонол, сульфо-натрієві солі, ефіри поліетиленгліколю і алкілфенолів та інш.

Реагенти, які входять до складу перших шести груп, за результатами лабораторних експериментів рекомендуються для практичного вико­ристання [137].

За інтенсивністю впливу на в'язкопластичні властивості цементних розчинів деякі реагенти розміщають наступним чином: сульфонол < ОГР < СНГР < ялиновий екстракт < вербовий екстракт < пекор < сулькор < ПФЛХ < окзил < КССБ < сахароза < бура < гексаметафосфат натрію < лимонна кислота [137]. За іншими даними реагенти склали ряд: дубитель Д-4 - диспергатор НФ - ВКК - ТОГК [137].

Додатки акрилових полімерів та ефірів целюлози призводять до зростання структурної в'язкості цементних суспензій, а відповідно, до зменшення рухомості системи. Порівняно з гіпаном, метасом і КМЦ найвищою загущувальною дією відзначається поліакриламід. При вико­ристанні цих реагентів може виникнути необхідність у розрідженні оброб­лених ними тампонажних розчинів. Зниження пластичної в'язкості і динамічної напруги зсуву тампонажних розчинів, оброблених метасом, поліакриламідом і КМЦ, можна досягти додаванням розріджувачів -лігносульфонатів (КССБ, окзил), боратів (борна кислота, бура), окси­кислот (ТОГК, лимонна кислота, ВКК) [137].

 

 

Рекомендації щодо температурних умовах використання реагентів наведено в табл. 2.86 і 2.93, а за призначенням доз - у табл. 2.93.

При призначенні регуляторів реологічних властивостей треба врахо­вувати, що більшість із них впливає на процеси гідратаційного тверднення в сторону їх прискорення або уповільнення.

Такі реагенти, як СДБ, КССБ, ГІФ-1, ПФЛХ, ВЛХК, СПД, ПАЩ-1, ВРП-1, Д-4, Д-12, ЦНІПС-1, милонафт, викликають сильне ціноутворення в процесі приготування розчину, тому їх рекомендується використовувати з піногасниками.

Можливість використання при температурах понад 50°С таких реа­гентів, як СДБ, ПАЩ-1, ВРП-1, ЦНІПС-1, милонафт, ВЛХК, ГКР-10 і ГКР-11, АМСР, не досліджено.

Для підвищення пластифікувальної дії реагенту, як правило, збіль­шують його дозу.

Як регулятори реологічних властивостей використовують як хімічні реагенти, так і наповнювачі: глини, пісок, трепел та ін. Часто разом з хімічними реагентами використовується бентонітова глина. Оптимальне співвідношення в'яжучої речовини, наповнювача і хімічного реагенту підбирається експериментально.

4. Понижувачі водовідділення - реагенти, які вводяться до тампонаж­них розчинів для зменшення їх водовіддачі: акрилати, водорозчинні ефіри це­люлози, полівініловий спирт, декстрин та інші високомолекулярні сполуки. Пе­реважна більшість таких реагентів є стабілізаторами тампонажних розчинів, які сприяють утворенню добре структурованої системи. Найбільш ефектив­ними стабілізаторами тампонажних розчинів є реагенти сьомої (крохмаль, модифікований крохмаль, декстрин, КМЦ, КМГЕЦ, ОЕЦ) і восьмої (гіпан, метас, полівінілсульфонати) груп названих вище уповільнювачів.

До понижувачів водовідділення цементних розчинів відноситься ряд реагентів, які розподіляються на дві групи полімерів, котрі значно відріз­няються за своєю природою і будовою [137]:

1) похідні полісахаридів - а) крохмаль; б) ефіри целюлози: моди­фікована метилцелюлоза (ММЦ), метилоксипропілцелюлоза (МОПС), карбоксиметилцелюлоза (КМЦ), етансульфонат целюлози, оксиетил-целюлоза (ОЕЦ), карбоксиметиоксиетилцелюлоза (КМОЕЦ) та інш.;

2) продукти на основі вінілакрилових полімерів - гідролізований полі­акрилонітрил (гіпан 0, 7; К-4), гідролізований поліакриламід (РС-2), копо-лімер метакрилової кислоти з метакриламідом, кополімер метилметакри­лату з метакриловою кислотою (М-14), сульфований полівінілтолуол, полівінілпіролідон та інш.

Зниження густини цементних розчинів досягається введенням в них реагентів і матеріалів з високим вмістом газу і повітря, легких органічних

 


Таблиця 2.93 — Витрата реагентів-пластифікаторів

 

Реагент Умови кріплення свердловин Додаток реагента, % від маси цементу Примітка
С-3, продукт взаємодії формальдегіду з нафталіноксисулькислотами Зменшення в'язкості і граничної напруги зсуву при температурах 0-50 °С. Зменшення водопотреби у декілька разів 0, 3-0, 8 Суперпластифікатор. Можливість використання при високих температурах не досліджена. У межах доз не порушує гідратаційних процесів
10-03, меламіноформальдегідні смоли Теж 0, 3-0, 6 Теж
Сульфітно-дріжджова бражка (СДБ) Температури до 150 °С, можливість загустіння тампонажних розчинів, необхідність зниження В/Ц з метою підвищення густини цементного каменю 0, 1-1 Зменшує в'язкість і граничну напругу зсуву, сповільнює охоплення і тверднення, знижує водовіддачу, викликає ціноутворення
Конденсована сульфіт-спиртова барда (КССБ) Теж 0, 1-7 Зменшує граничну наругу в 5-Ю разів, в'язкість в 1, 5 разів, знижує водовіддачу, уповільнює схоплювання
Феррохромлігносульфонат (ФХЛС) Температури 160-200°С, можливість загустіння тампонажних розчинів 0, 2-0, 6 Зменшує граничну напругу зсуву в 4-5 разів, знижує в'язкість і незначно водовіддачу, уповільнює схоплювання
Окзил Теж 0, 1-3 Теж
ГІФ-1 Необхідність зниження В/Ц з метою підвищення густини цементного каменю 0, 1 Викликає ціноутворення, сповільнює тверднення
Гексаметафосфат натрію Температури до 100°С, необхідність турбулізації потоку розчину 0, 1-1 Знижує граничну напругу зсуву до 4 раз, в'язкість до 2 раз, сповільнює охоплення
Д-4 і Д-12, синтетичні дубителі Температури до 100 °С, необхідність зниження В/Ц з метою підвищення густини цементного каменю 0, 3-0, 7 Теж
Хромпік Температури до 200°С 0, 15-0, 5 Пластифікує тампонажні розчини, сповільнює охоплення. Використовується переважно з СДБ, КССБ, КМЦ, гіпаном, СВК
Полімерний реагент ВРП-1 Температури до 75°С 0, 02-0, 08 Викликає ціноутворення
Сечовина (карбамід) Температури до 50-80°С 0, 1-1 Уповільнює охоплення і тверднення

 

 

Продовження таблиці 2.93

 

Пластифікатор адипіновий (ПАЩ-1) Температури до 75°С 0, 1-1 Викликає ціноутворення. При недостатньому дозуванні знижує міцність цементного каменю
Синтетичний поверхнево-активний додаток (СПД) Теж 0, 2-0, 3 Викликає піноутворення
Нітролігнін і сульфонований нітролігнін Температури до 150 °С, необхідність пластифікувати розчини 0, 2-1 Знижує граничну напругу до 6 разів і незначно в'язкість, уповільнює схоплення
Поліфенол лісохімічний (ПФЛХ) Температури до 150 °С (можливо до 100 °С), необхідність пластифікувати розчини 0, 1-0, 3 Знижує схоплення і тверднення, знижує граничну напругу зсуву до 2 разів і викликає піноутворення
Бура Температури до 150 °С 0, 3-1 Знижує граничну напругу зсуву до 11 разів, уповільнює схоплення
Винна кислота Температури до 200 °С 0, 5-1 Знижує граничну напругу зсуву до 30 разів, дещо збільшує в'язкість. Сильний уповільнювач схоплення і тверднення
Гіпан Температури до 180 °С 0, 5-1 Знижує граничну напругу зсуву до 7, 5 разів, збільшує в'язкість в 1, 5-3, 5 рази, зменшує водовіддачу
Декстрин Температури до 150 °С 0, 2-1 Знижує граничну напругу зсуву при ламінарній течії в 3, 5 рази, при турбулентній - на 25%
Смола омилена водорозчинна ВЛХК Температури до 75 °С 0, 1-0, 3 Викликає піноутворення, без піногасників не рекомендується
Пластифікатор деревинно-пековий будівельний ЦНІПС-1 Теж 0, 05-0, 1 Теж
Рідини кремнійорганічні ГКР-11, ГКР-10, АСМР Теж 0, 1-0, 5 Прискорюють тверднення і схоплення, збільшують міцність і густину цементного каменю
Милонафт Теж 0, 1-0, 2 -
Сечовина (карбамід) Температура 50-80°С 0, 1-1 Уповільнює схоплення і тверднення
Синтетичний поверхнево-активний додаток (СПД) Температури до 75°С 0, 2-0, 3 Викликає піноутворення

Таблиця 2.94 - Рекомендовані дози реагентів, які знижують седиментацію і водовіддачу

 

Реагент Умови кріплення свердловин Додаток реагенту, % від маси цементу Примітка
Поліоксиетилен (ПОЕ) f< 75°C 0, 1-0, 6 Можливість використання при високих температурах не досліджено
Гідролізований поліакрилонітрил (гіпан) t =75-160°C, поглинальні пласти, портландцемента і шлакові цементи 0, 1-1, 5 Водовіддача знижується в 4 рази, уповільнюється схоплення, розчин розріджується. При малих дозах (0, 1- 0, 5%) спостерігається загустіння портландцементних розчинів. Часто використовується разом з хромпіком (0, 1- 0, 3%) і бентонітовою глиною (10-15%). Як прискорювач використовується кальцинована і каустична соди. Гіпан з хромпіком використовується до 200°С
Карбоксиметилцелюлоза (КМЦ) t =75-160°С, поглинальні пласти, звичайні, а також полегшені розчини з додатком бентоніту, діатоміту, пемзи і шлакові розчини 0, 5-2 КМЦ-350-до130°С КМЦ-500-до140°С КМЦ-600-до160°С Уповільнюється схоплення. Для шлакових цементів при високих температурах оптимальним є додаток 1, 5% КМЦ і 15-20% бентоніту
Бентонітова глина t < 200°C, седиментаційна стабілізація цементних розчинів з грубодисперсними додатками, пласти, що поглинають 10-25 Водовіддача знижується до 4 разів і до 10 разів у поєднанні з 1% гіпану; уповільнює схоплення за низьких температур і прискорює за високих
КССБ t =75-130°С, поглинальні пласти, загустіння розчину 1-2 Водовіддача знижується до 7 разів і до 20 разів у поєднанні з 0, 1-0, 2% ПАА+0, 2% КССБ. Уповільнюється схоплення, збільшується пластшЬікашя
Нітролігнін t < 150°C, поглинальні пласти 0, 1-1, 5 Водовіддача знижується до 5 разів, уповільнює схоплення
Поліакриламід (ПАА) t < 100°C, поглинальні пласти 0, 2-0, 5 Водовіддача знижується в 10-40 разів. Уповільнюється схоплення, зменшується рухомість розчину

 

 

 

Продовження таблиці 2.94

 

Окзил t < 130°C, поглинальні пласти 0, 1-3 Водовіддача знижується до 7 разів. Уповільнюється схоплення, відповідно зменшується гранична напруга зсуву. При сильному уповільненні схоплення використовуються прискорювачі
Полівініловий спирт (ПВС) Г< 75°С, поглинальні пласти 0, 5-1, 5 Водовіддача зменшується до 10-3 см3. Уповільнюється схоплення при верхніх межах дози
Поліфенол лісохімічний (ПФЛХ) Те ж 0, 1-1, 5 Водовіддача знижується в 4-5 разів. Розріджується розчин. Уповільнюється схоплення
Метакриловий кополімер (метас) t < 60°C 0, 2-2 Уповільнюється схоплення, зменшується рухомість розчину
Метилцелюлоза (МЦ) Те ж 0, 1-1 Водовіддача зменшується в 2, 5-3 рази, уповільнює схоплення
К-4 Те ж 1-2 Водовіддача зменшується в десятки разів, уповільнює схоплення
Модифікований крохмаль t < 150°C 0, 2-1, 5 Водовіддача знижується, уповільнює схоплення
Відпрацьований розплав титанових хлоритів t < 100°C 5-15 Уповільнює схоплення за звичайних температур
Кополімер вінілового спирту з вінілацетатом (ПВС-ТР) t< 100°C 0, 3-0, 8 Знижує проникність
АІСІз < 120 1-5 Значно прискорює схоплення
FeCl3 < 120 1-5 Те ж
Залізний купорос FeS04 < 200 3-15 Уповільнює схоплення портландцементів і прискорює схоплення шлакових цементів
Мідний купорос CuS04 < 20О 1-8 Уповільнює схоплення
ZnCl2 < 200 1-6 Значно уповільнює схоплення
Цинковий купорос ZnS04 < 200 1-6 Те ж

 

Таблиця 2.95 - Тампонажні суміші на мінеральній основі, оброблені понижувачами водовіддачі [168]

 

№ п/п Вид цементу В/Ц Назва реагенту Максимальна температура використання, °С Екстремальне дозування, % від маси твердої фази Кількість реагенту, % Характеристика діяння реагенту
                            Темпе­ратура, °С ВВ* вх ВВугв Інші діяння
1. ПЦ** 0, 5 Гіпан   0-2     4, 5 Загущує розчин, підвищує седиментаційну стійкість
2. ПЦ 0, 5 кмц   0-1, 5       Підвищує седиментаційну стійкість
3. ПЦ 0, 5 К-4   0-2       Уповільнювач, пластифікатор
4. ПЦ 0, 5 КССБ   0-1       Уповільнювач
5. ПЦ 0, 5 Окзил   0-1 0, 5      
6. ПЦ ПЦ ПЦ 0, 5 0, 5 0, 5 Поліакрил-амід (ПАА)   0-0, 3 0, 15 0, 2 0, 3 22 22 17 23 Загущує розчин, уповільнювач. Ефективніше використання з борною кислотою
7. ПЦ ПЦ 0, 5 0, 5 Полівініловий спирт (ПВС)   0-3 0, 6 1, 0   70 250 Поліпшує седиментаційну стійкість
8. ПЦ 0, 5 ССБ   0-1     3, 5 Спінює, пластифікує
9. ПЦ 0, 5 СДБ   0-1     3, 5 Пластифікує
10. ПЦ 0, 5 Сулькор   0-1     4, 5 Пластифікатор. Уповільнювач тужавіння, зменшує проникність цементного каменю

Примітки: *ВВ - водовіддача у вхідному (ВВвх) і обробленому (BBутв станах; **ПЦ - портландцемент.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.