Властивості та технологія корозійностійких тампонажних цементів
Дослідження впливу різних видів шлаків на процеси гідратації й структуроутворення тампонажних цементів. Визначення якісного й кількісного складу хімічно активних складових речовин. Розробка технології виробництва розчинів підвищеної корозійної стійкості.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 25.08.2014 |
| Размер файла | 57,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
донбаська національна академія
будівництва і архітектури
УДК 666.942
автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
властивості та технологія корозійностійких
тампонажних цементів
Спеціальність 05.23.05 - будівельні матеріали та вироби
бугайов Віктор Олексійович
Макіївка 2006
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у Східноукраїнському національному університеті ім. Володимира Даля Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор
Руденко Наталія Миколаївна, Східноукраїнський національний університет ім. Володимира Даля, завідувач кафедри будівництва
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, доцент
Плугін Андрій Аркадійович, доцент кафедри будівельних матеріалів, конструкцій та споруд Української державної академії залізничного транспорту Міністерства транспорту та зв'язку України
кандидат технічних наук, доцент Єфремов Олександр Миколайович, доцент кафедри технологій будівельних матеріалів, виробів та автомобільних доріг Донбаської національної академії будівництва і архітектури.
Провідна установа: Відкрите акціонерне товариство “Дніпропетровський науково-дослідний інститут будівельного виробництва”.
Захист відбудеться “22” червня 2006 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 12.085.01 Донбаської національної академії будівництва і архітектури (86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2, навчальний корпус № 1, зала засідань).
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Донбаської державної академії будівництва і архітектури (86123, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2).
Автореферат розісланий “22” травня 2006 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,
кандидат технічних наук, доцент М.М. Зайченко
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Найважливішим напрямком для забезпечення високих темпів приросту видобутку газу є освоєння продуктивних горизонтів, що глибоко залягають. На багатьох родовищах України продуктивні обрії залягають на глибинах 4-6 тис. м, де температура сягає 220°С. З ростом глибин буріння значно впливають на якість цементування свердловин гідротермальні умови геологічного розрізу й висока мінералізація середовища. Серед розвіданих і намічених до розробки родовищ є багато таких, що містять сірчаний водень. Присутні в газі цих родовищ сірководень і вуглекислий газ здатні руйнувати не тільки чорні метали, а й цементний камінь заколонного простору свердловин.
Успішне будівництво свердловин пов'язане з низкою складних проблем і багато в чому залежить від якості цементування, що найчастіше визначається властивостями тампонажних матеріалів.
З ростом глибин, позитивних температур і тисків в умовах агресивних впливів сірководню й вуглекислого газу до тампонажних цементів висуваються підвищені вимоги. Для успішного цементування тампонажний цемент повинен мати достатні терміни прокачуваності, а цементний камінь - необхідну міцність, непроникність, корозійну стійкість і довговічність. Традиційні цементи не відповідають зазначеним вимогам уже при температурах понад 90°С.
Сучасні теоретичні передумови про застосування традиційних тампонажних матеріалів на основі портландцементного клінкеру при підвищених температурах і тисках свідчать про неможливість їхнього застосування. Найбільш придатні для цих умов цементи на основі різних шлаків. Тому актуальною задачею є розробка тампонажних цементів, стійких в умовах агресивних впливів сірководню, а також мінералізованих пластових вод, що містять сірководень і вуглекислоту.
На заводах кольорової металургії при використанні нікелю значну частину відходів виробництва становлять шлаки. На відміну від відходів чорної металургії, шлаки кольорової металургії практично не знайшли широкого застосування в народному господарстві й скидаються у відвали мільйонами тонн. Однією з основних причин обмеженого використання цих шлаків є недостатня вивченість їхньої гідратаційної природи й основних властивостей. Разом з тим, доцільно розглянути ці шлаки як потенційну сировину для виробництва в'яжучого матеріалу для кріплення гарячих газових свердловин в умовах впливу агресивних середовищ. Крім того, поряд з техніко-економічною ефективністю використання шлаків нікелевого виробництва не менше значення мають і екологічні аспекти утилізації відходів, яким приділяється особлива увага.
Актуальність проведених досліджень полягає в розробці нових в'яжучих матеріалів, стійких в умовах агресивного впливу сірководню та мінералізованих пластових вод, що містять сірководень.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконувалася відповідно до п. 2 тематики науково-дослідних робіт навчально-наукового виробничого комплексу “Високоефективні будівельні технології” (базова організація - Східноукраїнський національний університет ім. Володимира Даля).
Метою роботи є розробка складів тампонажних цементів, стійких в умовах агресивних впливів сірководню та мінералізованих пластових вод за рахунок використання шлаків кольорової металургії.
Задачі дослідження:
дослідження впливу різних видів шлаків на процеси гідратації й структуроутворення тампонажних цементів;
визначення якісного й кількісного складу хімічно активних складових цементу, які забезпечують формування цементної матриці тампонажного розчину із заданими експлуатаційними характеристиками;
визначення параметрів керування процесами структуроутворення в тампонажних розчинах на основі розроблених цементів;
дослідження експлуатаційних властивостей тампонажних цементів і розчинів;
розробка технічних умов для випуску дослідної партії тампонажного цементу.
Об'єкт дослідження - властивості і технологія тампонажних цементів і розчинів на основі шлаків кольорової металургії.
Предмет дослідження - закономірності формування структури корозійностійких тампонажних цементів для гарячих свердловин.
Методи дослідження. Дослідження процесів гідратації й структуроутворення корозійностійких тампонажних цементів для гарячих свердловин виконувались за допомогою рентгенофазового й диференційно-термічного аналізу. Аналіз структурних параметрів цементного каменя та бетону виконувався по адсорбції пар води. Корозійні випробування цементного каменя в сірководневому середовищі в умовах, наближених до свердловинних, виконувались за спеціально розробленою методикою. Властивості цементів і тампонажних розчинів досліджувалися стандартними й спеціальними методами.
Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:
встановлені закономірності направленого формування просторової кристалічної структури цементної матриці тампонажного розчину, що забезпечується за рахунок введення до складу цементу хімічно активних компонентів, які утворюють з клінкерними мінералами важкорозчинні кристалогідрати;
вперше визначені умови забезпечення корозійної стійкості розроблених тампонажних цементів на основі нікелевих шлаків за рахунок виключення впливу сульфатної сірки в умовах дії сірководневого середовища й утворення в незначній кількості важкорозчинних сульфідів, які відкладаються в поровому просторі й додатково кольматують і ущільнюють структуру цементного каменю тампонажних розчинів;
доведено, що експлуатаційні характеристики матеріалу забезпечуються комплексом структурних особливостей тампонажної цементної матриці на основі нікелевих шлаків, які полягають в утворенні низькоосновних гідросилікатів кальцію й відсутності вільних оксидів при твердненні з хімічними активізаторами в умовах підвищених температур і тисків, а також у відсутності розчинних гідроалюмінатів кальцію, які призводять до руйнування цементного каменю при сульфатній корозії.
Практичне значення отриманих результатів. Застосування нікелевих шлаків у комплексі з активними хімічними компонентами дозволяє одержати ефективну в'яжучу речовину, здатну твердіти при температурах 75…175оС і тиску до 63 МПа.
З урахуванням отриманих результатів випробувань у конкретних свердловинних умовах при наявності сірководневої агресії розроблена технологія виробництва тампонажних розчинів підвищеної корозійної стійкості.
Річний економічний ефект на 1 свердловину становить 54,6 тис. грн. Залежно від кошторисної вартості свердловини в різних газоносних районах річний економічний ефект на 1 свердловину знаходиться у межах 25...55 тис. грн. Витрата цементу на 1 свердловину становить близько 20 т.
Особистий внесок здобувача полягає в наступному:
- розроблено склади в'яжучих для тампонажних розчинів, які застосовуються в умовах високих температур і тисків;
- визначено параметри регулювання процесів структуроутворення тампонажних цементів на основі нікелевих шлаків;
- визначено особливості механізму формування структури тампонажного цементу підвищеної стійкості в умовах сірководневої й сульфатної агресії;
- розроблено технологію виробництва тампонажних цементів і розчинів.
Апробація результатів роботи. Основні положення дисертаційної роботи повідомлені на науково-технічному семінарі “Практика застосування добавок до цементів, бетонів і будівельних розчинів” (м. Київ, 2003 р.), Всеукраїнській науково-технічній конференції “Сучасні проблеми бетону і його технологій” (м. Київ, 2004 р.), міжнародній науково-технічній конференції “Стародубовські читання” (м. Дніпропетровськ, 2004, 2005 р.), II науково-технічній конференції “Енергозаощадження в будівництві” (м. Чернівці, 2006 р.).
Публікації. Основні положення дисертації викладені у 7 статтях у збірниках наукових праць, що входять до переліку фахових видань ВАК України.
Структура й обсяг дисертації. Дисертація викладена на 161 сторінках основної частини тексту й складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел з 186 найменувань, 3 додатків; містить 27 таблиць і 25 рисунків.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовані мета і задачі дисертаційного дослідження, наведені положення наукової новизни і практичного значення отриманих результатів.
У першому розділі розглянуті умови забезпечення стійкості тампонажних цементів в умовах впливу агресивних середовищ. У наш час застосовуються різні види тампонажних цементів, що викликано наявністю різних умов їхнього твердіння при будівництві свердловин у різних геологічних умовах. Враховуючи, що класифікація тампонажних цементів за однією будь-якою ознакою ускладнена, їх можна класифікувати в такий спосіб: залежно від виду в'яжучої речовини - тампонажний цемент, де основою є портландцементний клінкер; беліто-кремнеземистий цемент; вапняно-піщані суміші; інші види тампонажних цементів (гіпсові, на основі природних мінералів і гірських порід); органічні закріплювачі. Залежно від температури застосування цементу змінюються й умови його твердіння й випробування - для холодних свердловин температура випробувань цементу складає 22±2°С; для гарячих свердловин - 75±3°С; для глибоких високотемпературних свердловин - вище 100°С. До окремої групи можна віднести цементи, що розширюються, суміші, що швидко тужавіють, та інші цементи для цементування зон поглинання.
Суттєвий внесок у вирішення проблеми забезпечення корозійної стійкості цементного каменю й бетону внесли вчені В.І. Бабушкін, B.Г. Батраков, П.П. Будніков, А.І. Булатов, Ю.М. Бутт, О.В. Волженський, Г.І. Горчаков, B.С. Данюшевський, Г.Д. Дібров, В.В. Кінд, О.П. Мчедлов-Петросян, Д.Ф. Новохатський, А.Ф. Полак, Ш.М. Рахімбаєв, В.Б. Ратінов, C.M. Рояк, Г.С. Рояк, Б.Г. Скрамтаєв, В.В. Стольников, А.П. Тарнавський, С.В. Шестоперов, В.Н. Юнг та ін.
Дослідження дії мінералізованого середовища на тампонажні розчини й цементний камінь проводилися в основному при нормальних температурах і лише в деяких експериментах - при температурах вище 100°С.
Проведеним аналізом процесів структуроутворення цементної матриці тампонажних розчинів встановлено зниження їхніх експлуатаційних характеристик в умовах впливу агресивних сірководневого і сульфатного середовищ, що є наслідком збільшення пористості, виникнення й розвитку внутрішніх напружень. Таким чином, зроблено висновок про доцільність введення хімічно активних компонентів до складу тампонажних цементів. Технологія тампонажних цементів розроблена з метою підвищення будівельно-технічних характеристик розчинів для гарячих свердловин шляхом введення компонентів, що характеризуються поліфункціональною дією.
Процес гідратації тампонажної цементної матриці залежить від величини енергетичних витрат, які можуть підрозділятися на три частини: перша - витрати на відрив елементів, що реагують, від підкладки, друга - енергетична витрата на їхній перенос до місця реакції й третя - витрати на хімічну взаємодію з епітаксіальними зародками. Лімітуючим є процес хімічної взаємодії, що залежить від ряду факторів. Вважалося, що визначальним фактором є температура реакції. Однак можливий інший шлях прискорення хімічних взаємодій збільшенням кількості реагуючих контактів, неврівноважених зв'язків і т. ін. Цьому сприяє диспергування реагуючих речовин, перехід їх в активний стан і, як наслідок, зміна морфології й мінералогічного складу реагуючих речовин.
На підставі проведених теоретичних досліджень сформульована робоча гіпотеза:
· одержання тампонажних цементів із заданими експлуатаційними властивостями (високою щільністю, міцністю, стійкістю й довговічністю) можливо шляхом не тільки активізації фізико-хімічних процесів, що відбуваються у цементній системі, але й керуванням процесами гідратації й структуроутворення цементної матриці, що повинно здійснюватися сполученням фізичних і хімічних впливів на в'яжучу речовину в певні моменти процесу в присутності активних мінеральних компонентів;
введення хімічно активних високодисперсних компонентів до складу тампонажної в'яжучої речовини повинно забезпечити збільшення її питомої поверхні, розкриття силікатних структур часток портландцементу, що приведе до хімічної взаємодії гідратів клінкерних мінералів з активною поверхнею наповнювача, забезпечуючи спрямовану зміну морфології й мінералогічного складу новоутворень убік зниження основності кристалогідратів.
У другому розділі наведені основні вимоги, що висуваються до тампонажних цементів, і характеристики матеріалів, які використовувалися для одержання цементів і розчинів. У дослідженнях застосовували такі матеріали: нікелеві кислі шлаки Побузького нікелевого заводу, доменний кислий відвальний шлак Алчевського металургійного комбінату; тампонажний цемент для гарячих свердловин Здолбуновського та Івано-Франківського цементних комбінатів, портландцементний клінкер Дніпродзержинського цементного заводу. В якості наповнювачів використано пил газоочищення виробництва феросиліцію (ПГВФ) Нікопольського феросплавного заводу і вапняк Докучаєвського флюсо-доломітового комбінату; в якості хімічних добавок застосовували каустичну соду (NaOH - їдкий натр), соду Na2CO3, біхромат калію K2Cr2O7, винну синтетичну кислоту.
Дослідження процесів структуроутворення цементних паст і розчинів, а також їхніх експлуатаційних властивостей здійснювали як стандартними, так і спеціальними методами. Використані рентгеноструктурний, диференційно-термічний, мікроскопічний аналізи. Визначення вмісту сульфатної й сульфідної сірки в цементному камені здійснювалося за спеціально розробленою методикою.
У третьому розділі викладені теоретичні передумови вибору тампонажних цементів для гарячих свердловин в умовах впливу агресивних середовищ. При розробці в'яжучих необхідно керуватися конкретними умовами родовища. Кожний шар, який несе у собі флюїд, характерний своїми особливостями, температурою, тиском, хімічним складом вод.
У свердловині виникають свої особливості залежно від властивостей бурового розчину, конфігурації стовбура свердловини, поперечного перерізу на різних глибинах. Всі ці умови висувають до тампонажних цементів вимоги, яким у цілому не відповідає жоден з цементів, що випускаються вітчизняною промисловістю.
Проведені дослідження показали, що цементний камінь з цементу, замішаного водою, що містить сірководень, виходить неміцним, пористим і крихким, початок тужавіння скорочується у порівнянні із цементом, замішаним на технічній воді. При цьому встановлено, що при сірководневій агресії найбільш стійкими можуть бути низькоосновні в'яжучі - шлакопіщані цементи й глиноземисті цементи високих марок. Їх необхідно застосовувати з хімічними добавками, які підвищують щільність каменю й знижують водоцементне відношення, кольматують поровий простір і не взаємодіють із сірководнем.
У процесі спеціальних досліджень, проведених на пластових водах Донбасу, встановлена руйнівна дія пластових вод, що містять сірководень, на стійкість цементного каменю з тампонажних портландцементів, що виробляються Здолбуновським та Івано-Франківським цементними комбінатами. Дослідження, що проведені в умовах, близьких до натурних, вказують на можливість повного руйнування цементного каменю в контакті із сірководневим середовищем протягом 2...3 місяців. При вмісті сірководню до 2% при тиску 13...14 МПа й температурі близько 110°С зразки цементного каменю, що знаходилися у промисловому газопроводі, показали зниження міцності в 10 разів у порівнянні з контрольними у віці 90 діб (міцність при стиску становила на цей термін близько 13 МПа), а газопроникність незруйнованої частини зразків зросла до декількох міліДарсі.
При розробці кислотостійкої в'яжучої речовини необхідно було вибрати ефективні активізатори нікелевих шлаків і їхній оптимальний вміст. Найбільш ефективним активізатором визначений їдкий натр.
При різних температурах тверднення їдкий натр ефективно активізує нікелеві шлаки, причому при температурі твердіння вище 75°С оптимальний вміст їдкого натру складає 2...4% від маси шлаків (рис. 1). При цих дозуваннях міцність цементного каменю на розтяг при згині через 2 доби твердіння максимальна.
При збільшенні вмісту їдкого натру вище оптимальної кількості міцність цементного каменю на розтяг при згині знижується. Зі збільшенням температури твердіння від 75 до 175ос при постійному тиску 63 МПа міцність на розтяг при згині цементного каменю на основі нікелевих шлаків має максимальне значення при температурі 125°С.
Для порівняння оптимальне дозування їдкого натру підбирали до доменного кислого відвального шлаку такої ж тонкості помелу (300±20 м2/кг), як і нікелевого шлаку (табл. 1).
З табл. 1 видно, що при температурі твердіння 110°С оптимальне дозування їдкого натру до цих шлаків становить 6...8%, що значно вище, ніж для нікелевих шлаків. При цьому абсолютна міцність цементного каменю на основі нікелевих шлаків на 25...30% вище, ніж на основі доменного кислого відвального шлаку при оптимальних дозуваннях їдкого натру. Тому для розробки кислотостійкої в'яжучої речовини був обраний нікелевий шлак.
Таблиця 1
Вибір оптимальної кількості добавки їдкого натру до доменних кислих шлаків
|
Склад в'яжучої речовини, % по масі |
Границя міцності, МПа, через 2 доби твердіння при оС і МПа |
||||
|
доменні кислі шлаки |
NaOH |
В/Т |
на розтяг при згині |
при стиску |
|
|
100 |
- |
0,4 |
0,60 |
1,24 |
|
|
95 |
5 |
0,4 |
3,50 |
5,54 |
|
|
94 |
6 |
0,4 |
6,40 |
9,81 |
|
|
93 |
7 |
0,4 |
7,34 |
11,24 |
|
|
92 |
8 |
0,4 |
6,28 |
9,75 |
|
|
91 |
9 |
0,4 |
4,08 |
6,99 |
|
|
90 |
10 |
0,4 |
2,44 |
4,23 |
|
|
89 |
11 |
0,4 |
2,16 |
3,57 |
|
|
88 |
12 |
0,4 |
1,92 |
3,05 |
Для зниження температурного інтервалу застосування в'яжучої речовини, що розробляється, в якості лужного активізатора твердіння нікелевих шлаків був вибраний портландцементний клінкер. Встановлено, що оптимальне дозування портландцементного клінкера до нікелевих шлаків становить 15...20% по масі при температурах твердіння від 110° до 175°С, причому максимальна міцність отримана після 2 діб твердіння при температурі 125°С і дещо нижче при температурі 175°С.
Оскільки в нікелевому шлаку міститься в невеликій кількості глинозем і оксиди кальцію й магнію, то необхідно було дослідити вплив сульфатного активізатора на активність шлаків. Для цього застосовували двоводний гіпс. Результати досліджень представлені у табл. 2, звідки випливає, що гіпс у кількості до 3% активізує нікелевий шлак. При більшому дозуванні гіпс у суміші перебуває як наповнювач або розріджувач, знижуючи при цьому міцність цементного каменю.
Таблиця 2
Вибір оптимальної кількості добавки двоводного гіпсу до нікелевого шлаку
|
Склад в'яжучої речовини, % по масі |
Границя міцності при розколюванні, МПа, через 2 доби тверднення при тиску МПа й температурі, ос |
||||||
|
нікелевий шлак |
двоводний гіпс |
їдкий натр |
В/Т |
75 |
110 |
175 |
|
|
97 |
- |
3 |
0,4 |
4,52 |
7,15 |
6,69 |
|
|
96 |
1 |
3 |
0,4 |
4,72 |
9,50 |
8,43 |
|
|
95 |
2 |
3 |
0,4 |
3,75 |
10,16 |
8,94 |
|
|
94 |
3 |
3 |
0,4 |
3,10 |
9,95 |
8,60 |
|
|
93 |
4 |
3 |
0,4 |
2,12 |
9,30 |
7,78 |
|
|
92 |
5 |
3 |
0,4 |
0,95 |
9,04 |
7,17 |
|
|
91 |
6 |
3 |
0,4 |
0 |
8,77 |
7,01 |
|
|
90 |
7 |
3 |
0,4 |
0 |
8,55 |
6,97 |
|
|
89 |
8 |
3 |
0,4 |
0 |
8,15 |
6,90 |
|
|
88 |
9 |
3 |
0,4 |
0 |
8,09 |
6,70 |
|
|
87 |
10 |
3 |
0,4 |
0 |
7,89 |
6,80 |
Для підвищення корозійної стійкості в'яжучої речовини на основі нікелевого шлаку до її складу доцільно ввести техногенний продукт феросплавного виробництва ПГВФ. Корозійна стійкість цементного каменю підвищується при вмісті ПГВФ 5...15% від маси цементу. Отже, необхідна кількість ПГВФ лімітується мінімально необхідною міцністю цементного каменю. У процесі розробки корозійностійкої в'яжучої речовини виникла необхідність дослідження впливу змішаних активізаторів на міцність цементного каменю на основі нікелевих шлаків і тампонажного портландцементу для гарячих свердловин, узятих у співвідношенні 80:20% по масі, відповідно. Слід зазначити, що добавка до цього цементу їдкого натру знижує міцність цементного каменю через 2 доби твердіння при температурах від 22 до 175°С, що вказує на можливість виключення для цього складу цементу додаткового активізатора (їдкого натра). Аналогічний ефект спостерігається й при додаванні до цієї в'яжучої речовини кальцинованої соди.
Встановлено, що цементний камінь на основі нікелевих шлаків і тампонажного портландцементу (80:20%) без додаткового активізатора має максимальну міцність через 2 доби твердіння при температурі 125°С. Відзначається деяке зниження міцності при температурі 175°С. Отже, температурний інтервал застосування в'яжучої речовини знаходиться в межах 50…175оС.
На діаграмі “склад-властивість” досліджена активність трикомпонентної в'яжучої речовини нікелевий шлак + портландцементний клінкер + вапняк при температурі 110°С і тиску 63 МПа. Встановлено, що нікелевий шлак без активізатора в цих умовах практично не твердіє, не вступає він у взаємодію й з вапняком. З діаграми випливає, що склади нікелевий шлак - вапняк не тверділи. Добавка клінкера до 20% сприяє активізації нікелевого шлаку, у той же час портландцементний клінкер сам є в'яжучою речовиною. Тому максимальна міцність при розколюванні характерна для складів, що містять 20% портландцементного клінкера. При цьому оптимальний інтервал дозувань трикомпонентної в'яжучої речовини складає по масі: нікелевий шлак - 80...85%, портландцементний клінкер - 10...20%, вапняк - до 5%.
Одним з основних показників якості структури цементного каменю є ступінь гідратації. Результати визначення ступеня гідратації цементного каменю з оптимальною кількістю активних хімічних компонентів наведені у табл. 3.
Проведені дослідження показали, що на кислих нікелевих шлаках можна одержати в'яжучу речовину, на основі якої цементний камінь має необхідну міцність. Оптимальні склади розроблених в'яжучих наведені у табл. 4.
Таблиця 3
Ступінь гідратації тампонажних цементів з різними активними хімічними компонентами
|
Цементна система з різними активними хімічними компонентами |
Ступінь гідратації, %, у віці, діб |
||||||
|
1 |
3 |
7 |
28 |
90 |
180 |
||
|
- |
24 |
31 |
41 |
48 |
52 |
53 |
|
|
CaSO4 |
27 |
33 |
44 |
51 |
54 |
59 |
|
|
NaOH |
29 |
38 |
47 |
55 |
57 |
61 |
|
|
CaCO3 |
41 |
44 |
48 |
51 |
64 |
72 |
|
|
ПГВФ |
41 |
49 |
56 |
68 |
71 |
73 |
Таблиця 4
Оптимальні склади розроблених в'яжучих
|
Шифр в'яжучої речовини (умовна позначка) |
Склад в'яжучих, % по масі |
|||||
|
нікелевий шлак гранульований |
портландцементний клінкер або портландцемент |
ПГВФ |
вапняк |
їдкий натр |
||
|
НП |
63-71 |
- |
25-34 |
- |
3-4 |
|
|
НКИ |
80-85 |
10-20 |
- |
0-5 |
- |
|
|
НКИ-1 |
80-85 |
8,5-19,5 |
- |
0-5 |
0,5-1,5 |
Для регулювання часу прокачуваності деякі склади містять різні добавки. Основні властивості тампонажних розчинів на основі вищенаведених складів в'яжучих представлені в табл. 5. Завдяки більшому вмісту у складі запропонованих в'яжучих (склади 2, 7, 8 і 9) кристалічної фази їх водопотреба нижче, ніж відомих (склади 1, 4, 5 і 10).
Слід зазначити, що висока міцність тампонажного портландцементного каменю обумовлена гідросилікатами типу CSH(В). За результатами рентгенографічних досліджень, лінії вихідних мінералів значно зменшилися, з'явилися лінії гідросилікатів кальцію типу CSH(B), тоберморитоподібних, ксонотліту, C2SH2 і C2SH(С). На термограмах зафіксовано чіткі ендоефекти цих фаз: t=125ос, 150ос - C2SH2; t=200, 230ос - тоберморитоподібні; t=655°С - C2SH2, тоберморитоподібні C2SH(С); t=800, 812ос - ксонотліт. У цементному камені на основі розробленої в'яжучої речовини кількість гідросилікатних фаз, особливо C2SH2, тоберморитоподібних і ксонотліту, значно збільшується; не виявляються гідросилікатні фази типу C2SH(В) і гідрогранати, що можна пояснити їхньою перекристалізацією в низькоосновні гідросилікати.
Таблиця 5
Основні властивості тампонажних розчинів
|
№ складу |
Щільність, кг/м3 |
Здатність до розтікання, см |
Час прокачуваності при t=77oС, P=75 МПа, год-хв |
Водовідстій, % |
Водовіддача на ВМ-6 |
||
|
час фільтрації 40 см3, с |
об'єм фільтрату через 1 хв, см3 |
||||||
|
1 |
1850 |
18,0 |
1-19 |
1,97 |
1-40 |
31,3 |
|
|
2 |
1930 |
18,5 |
4-05 |
1,19 |
1-26 |
35,2 |
|
|
3 |
1780 |
18,5 |
4-10 |
2,24 |
0-50 |
45,8 |
|
|
4 |
1850 |
23,0 |
5-54 |
4,67 |
1-12 |
35,3 |
|
|
5 |
1850 |
23,0 |
3-38 |
5,81 |
1-27 |
34,5 |
|
|
6 |
1890 |
21,0 |
2-00 |
1,29 |
22-49 |
9,2 |
|
|
7 |
2030 |
19,0 |
3-53 |
0,65 |
5-40 |
17,9 |
|
|
8 |
2010 |
18,5 |
4-14 |
0,71 |
11-58 |
11,6 |
|
|
9 |
1940 |
18,0 |
6-15 |
1,79 |
1-20 |
34,2 |
|
|
10 |
1700 |
19,0 |
0-49 |
0,0 |
2-13 |
26,9 |
шлак гідратація цемент
Таким чином, встановлено, що розроблені в'яжучі активно твердіють у часі в основному за рахунок утворення низькоосновних гідросилікатів кальцію, і цей процес іде безупинно. У продуктах твердіння розробленої в'яжучої речовини не виявлений вільний гідроксид кальцію, що є необхідною умовою одержання корозійностійкого цементного каменю в умовах сірководневої агресії. Не виявлено також і гідроалюмінатів кальцію, які призводять до руйнування цементного каменю при сульфатній корозії.
Для якісного кріплення свердловин і запобігання затрубних газопроявів необхідно забезпечити щільний контакт цементного кільця зі стінками свердловини й обсадною трубою. Під дією температурних і механічних впливів, а також за рахунок усадкових явищ цементного каменю цей контакт може порушуватися, що призводить до втрати ізолюючої здатності цементного кільця.
Таблиця 6
Результати дослідження контактного зчеплення цементного каменю з металом
|
№№ складів |
Шифр цементу |
Склади цементу й добавки, % від маси в'яжучих понад 100 % |
В/Ц |
Щільність, кг/м3 |
Контактне зчеплення, МПа через 2 доби твердіння при температурі, ос |
|||||||
|
Нікелевий шлак |
NaOH |
K2Cr2O7 |
Т-66 |
Сульфонол |
75 |
110 |
150 |
|||||
|
1 |
ПЦГ |
- |
- |
- |
- |
- |
0,5 |
1830 |
3,72 |
5,47 |
відсут. |
|
|
1` |
ПЦГ |
- |
- |
- |
5 |
1 |
0,5 |
1830 |
3,58 |
5,80 |
відсут. |
|
|
3 |
ШПЦС-120 |
- |
- |
- |
- |
- |
0,45 |
1850 |
відсут. |
1,03 |
0,68 |
|
|
3` |
ШПЦС-120 |
- |
- |
- |
5 |
1 |
0,45 |
1850 |
відсут. |
1,63 |
0,99 |
|
|
7 |
Н |
100 |
2,5 |
0,12 |
- |
- |
0,4 |
1990 |
2,78 |
3,56 |
4,13 |
|
|
7` |
Н |
100 |
2,5 |
0,12 |
5 |
1 |
0,4 |
1990 |
2,62 |
5,10 |
5,56 |
Примітка: склади 1/, 3/ і 7/ відрізняються від складів 1, 3 і 7 наявністю добавки Т-66 і сульфонола.
У зв'язку із цим виникла необхідність дослідження контактного зчеплення цементного каменю з металом. Досліджувані склади тампонажного цементу й результати досліджень наведені у табл. 6. Запропонований цемент (склад 7) порівнювали c цементами ПЦГ (склад 1) і ШПЦС-120 (склад 3), що випускаються промисловістю. Досліджувалися також клади тампонажного цементу з добавкою реагентів Т-66 і сульфонола для підвищення величини контактного зчеплення цементного каменю з обсадною трубою.
Слід зазначити, що з підвищенням температури міцність контактного зчеплення цементного каменю на основі нікелевих шлаків зростає, у той час як на основі ШПЦС-120 зчеплення каменю помітно знижується. При цьому склади цементного каменю з добавкою реагентів Т-66 і сульфонола мають більшу міцність контактного зчеплення, ніж без добавок.
Збільшення міцності контактного зчеплення цементного каменю на основі нікелевих шлаків можна пояснити ефектом розширення каменю, а при добавці Т-66 і сульфонола - стабілізуючою дією цих реагентів на тампонажний розчин, що знижує седиментацію й водовідділення цих розчинів, а в остаточному підсумку й зсідні явища в цементному камені.
У четвертому розділі представлені результати досліджень корозійної стійкості розроблених тампонажних в'яжучих в умовах впливу агресивних середовищ.
Розроблена в'яжуча речовина НП у своєму складі не містить сульфатної сірки, вона також не утворюється у процесі впливу сірководневого середовища. У цементному камені на основі цих в'яжучих встановлена незначна кількість важкорозчинних сульфідів, які відкладаються в поровому просторі й додатково кольматують і ущільнюють структуру цементного каменю. Цим і можна пояснити високу корозійну стійкість до сірководню цементного каменю на основі нікелевих шлаків (табл. 7).
Стабільне зростання міцності в часі свідчить про перевагу конструктивних процесів твердіння над деструктивними в цих матеріалах при випробуванні в агресивних середовищах. При цьому цементний камінь на основі нікелевих шлаків (склади 2, 7, 8 і 9) характеризується коефіцієнтом корозійної стійкості при витримуванні в середовищі сірководню Кс=0,9...0,99, а в пластовій воді, насиченій сірководнем, Кс=0,92...1,02, що свідчить про високу корозійну стійкість цих в'яжучих.
Результати хімічного аналізу цементного каменю підтвердили гіпотезу про проходження в сірководневому середовищі кислотної й сульфатної корозії, причому відзначається більш інтенсивна корозія у водопровідній воді, насиченій сірководнем, ніж у пластовій воді при такій же концентрації сірководню.
Таблиця 7
Вплив часу витримування в агресивних середовищах на міцність і корозійну стійкість цементного каменю
|
№ складів |
Шифр цементу |
Границя міцності при розколюванні, МПа, цементного каменю після витримування в середовищах при й МПа, протягом діб |
Коефіцієнт стійкості через 180 діб |
|||||||
|
в |
в |
у пластовій воді з |
в |
у пластовій воді |
||||||
|
2 |
28 |
60 |
90 |
180 |
180 |
|||||
|
1 |
ПЦГ |
2,43 |
3,10 |
3,31 |
3,94 |
1,03 |
1,09 |
0,43 |
0,45 |
|
|
2 |
НКИ-1 |
2,41 |
2,67 |
3,26 |
4,11 |
4,75 |
4,86 |
0,99 |
1,02 |
|
|
3 |
ШПЦС-120 |
4,00 |
4,30 |
5,29 |
6,48 |
4,98 |
5,22 |
0,72 |
0,76 |
|
|
4 |
ПЦГ |
2,81 |
3,72 |
3,75 |
3,81 |
1,93 |
2,02 |
0,65 |
0,68 |
|
|
5 |
ПЦГ |
3,70 |
7,45 |
7,61 |
7,96 |
2,53 |
2,90 |
0,49 |
0,56 |
|
|
6 |
ПЦГ |
3,37 |
6,59 |
6,85 |
8,01 |
зруйнувався |
1,31 |
- |
0,40 |
|
|
7 |
Н |
3,70 |
3,81 |
3,89 |
4,05 |
4,83 |
5,01 |
0,93 |
0,96 |
|
|
8 |
НП |
3,64 |
3,34 |
3,46 |
3,52 |
3,41 |
3,47 |
0,90 |
0,92 |
|
|
9 |
НК |
3,61 |
4,40 |
5,21 |
5,48 |
5,69 |
5,88 |
0,95 |
0,98 |
|
|
10 |
ОП-3 |
2,75 |
3,12 |
3,94 |
5,14 |
зруйнувався |
зруйнувався |
- |
- |
Для виявлення фазових змін продуктів твердіння цементного каменю в процесі корозійних випробувань у сірководневому середовищі й у високомінералізованій пластовій воді, насиченій сірководнем, проведені рентгенофазовий і диференційно-термічний аналізи.
Після витримування в агресивних середовищах зразків на основі нікелевих шлаків проглядаються сильні піки гідросилікатних фаз, збільшуються лінії б-SiО2 (d/n=3,34; 2,27; 2,23·10-10 м), слабкі піки гіпсу (d/n=7,35; 5,89·10-10 м). На термограмі складні ендоефекти при температурах 165 і 287°С відповідають розкладанню гідросилікатних фаз і, можливо, двоводного гіпсу. Зі збільшенням часу корозійних випробувань вміст гіпсу в розробленій в'яжучій речовині підвищується незначно.
Рентгенографічний і диференційно-термічний аналізи показали безперервне збільшення вмісту гіпсу в цементному камені із ПЦГ у процесі корозійних випробувань, що пояснюється переходом сульфідної сірки в сульфатну. Для цементного каменю з нікелевих шлаків цей процес незначний або повністю відсутній, на підставі чого можна зробити висновок про високу стійкість тампонажних цементів на основі нікелевих шлаків в умовах сірководневої агресії.
У п'ятому розділі представлені результати дослідно-промислових випробувань розроблених тампонажних в'яжучих і розчинів на їхній основі.
На дослідній базі Державного відкритого акціонерного товариства “Гіпрошахт” організовано випуск дослідної партії розробленого цементу для гарячих свердловин. Підготовлено цементну шихту наступного складу, в % по масі: нікелевий шлак - 80, клінкер - 15, вапняк - 5. Помел цементу здійснювали до питомої поверхні 350±20 м2/кг. Тампонажний розчин готували такого складу, % по масі: в'яжуча речовина - 66,8, вода - 30, флотореагент Т-66 - 2,5, сульфонол - 0,5, декстрин - 0,2.
Річний економічний ефект на 1 свердловину склав 54,6 тис. грн. Залежно від кошторисної вартості свердловини в різних газоносних районах річний економічний ефект на 1 свердловину становить у межах 25...55 тис. грн. Витрата цементу на 1 свердловину знаходиться у межах 20 т.
ВИсновки
У дисертації наведено теоретичне узагальнення й рішення практичного завдання, що полягає в розробці в'яжучих, стійких в умовах агресивних впливів сірководню й пластових вод, що містять сірководень.
Основні наукові й практичні результати, отримані в дисертаційній роботі, полягають у наступному.
1. Розроблена й досліджена в'яжуча речовина на основі кислих нікелевих шлаків у комплексі з хімічно активними компонентами - портландцементним клінкером, лугом, вапняком і ПГВФ, стійка в умовах впливу сірководневого середовища.
На діаграмах “склад-властивість” експериментально визначений оптимальний склад в'яжучої речовини на основі нікелевих шлаків: портландцементний клінкер 8,5...19,5%, нікелевий шлак 77...85%, вапняк 3-5% і їдкий натр 0,5...1,5%. Встановлено, що тампонажні розчини на основі розробленої в'яжучої речовини характеризуються нижчою водопотребою і мають меншу величину водовіддачі в порівнянні з відомими. Встановлено, що в'яжучі на основі нікелевих шлаків, замішані водою, впродовж випробувань (до 180 діб) безперервно набирають міцність, у той час як у зразках на основі портландцементу для гарячих свердловин (ПЦГ) після 28 діб твердіння спостерігався спад міцності.
Фізико-хімічними методами дослідження за допомогою рентгено-структурного й диференційно-термічного аналізів встановлено, що продукти твердіння в'яжучих на основі нікелевих шлаків представлені в основному низькоосновними гідросилікатами, практично без вільного гідроксиду кальцію, що є однією з необхідних умов одержання корозійностійкого цементного каменю в умовах сірководневої агресії.
Проведені дослідження корозійної стійкості розробленої в'яжучої речовини із застосуванням хімічного аналізу показали низьку її активність до сірководню, уповільнену швидкість руйнування цементного каменю, що пов'язано з кольматацією порового простору продуктами кислотної корозії.
Коефіцієнт корозійної стійкості цементного каменю на основі нікелевих шлаків після 180 діб витримування в сірководневому середовищі підвищеної концентрації при температурі 110°С і тиску 63 МПа становить 0,9...0,99, при витримуванні в пластовій воді, насиченій сірководнем - 0,91...1,02, у той час як для тампонажного портландцементу він становив, відповідно, 0,43 і 0,45, а для ШПЦС-120 - 0,72 і 0,76.
Прямими хімічними аналізами, а також фізико-хімічними методами дослідження встановлено, що в цементному камені на основі нікелевих шлаків не відбувається переходу сульфідної сірки в сульфатну протягом усього періоду досліджень (до 180 діб), у той час як вміст сульфатної сірки в камені на основі портландцементу для гарячих свердловин (ПЦГ) і в шлако-піщаному цементі спільного помелу (ШПЦС-120) збільшується.
Виготовлено дослідну партію розробленої в'яжучої речовини й проведені дослідні випробування на свердловинах Артемівського зводу (Донецька обл.) в інтервалі продуктивного шару, де в газі міститься до 25% сірководню. Розроблена в'яжуча речовина показала високу ефективність, а річний економічний ефект на 1 свердловину склав 54,6 тис. грн.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ за ТЕМою дисертації
1. Эксплуатационно-теоретические предпосылки ускорения твердения бетона/Пунагин В.В., Руденко Н.Н., Бычков С.А., Бугаев В.А., Горидько Д.В., Кушвид А.А.//Новини науки Придніпров'я. - 2004. - № 1. - С. 18-21. (Визначені параметри керування процесом структуроутворення цементної матриці).
2. Гидратационное взаимодействие в активируемой цементной системе/Руденко Н.Н., Клочко Б.Г., Пунагин В.В., Бугаев В.А., Горидько Д.В.//Сборник научных трудов Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры “Строительство, материаловедение, машиностроение”. - 2004. - Вып. 30. - С. 10-15. (Визначені шляхи керування процесом структуроутворення цементної матриці в ранні терміни твердіння).
3. Кушвид А.А., Бугаев В.А., Руденко Д.В. Формирование эксплуатационных свойств монолитного бетона//Вісник СНУ ім. В. Даля - 2004. - № 7(77). - Ч. 2. - С. 98-102. (Встановлені особливості механізму структуроутворення цементної матриці).
4. Руденко Н.Н., Бугаев В.А. Обеспечение проектной прочности бетона в агрессивных условиях эксплуатации//Композиційні матеріали для будівництва. - Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. - 2004. - № 1(43). - Т. 2. - С. 54-57. (Запропонований і теоретично обґрунтований спосіб підвищення стійкості цементної матриці в агресивних середовищах).
5. Руденко Н.Н., Бугаев В.А. Технология торкретирования транспортных сооружений смесями на активированном вяжущем//Сборник научных трудов Луганского национального аграрного университета. - 2005. - № 6. - С. 36-44. (Розроблені корозійностійкі в'яжучі для розчинних сумішей).
6. Бугаев В.А., Горидько Д.В. Особенности восстановления зданий и сооружений специального назначения//Вісник Дніпропетровського національного технічного університету залізничного транспорту. - 2005. - № 11. - С. 119-124. (Визначені теоретичні передумови підвищення корозійної стійкості цементної матриці).
7. Применение активированных цементных систем для ремонта сооружений специального назначения/Н.Н. Руденко, В.В. Пунагин, В.А. Бугаев, Н.И. Белошицкая//Вісник СНУ ім. В. Даля. - 2005. - № 12. - С. 131-134. (Запропонований склад корозійностійкої в'яжучої речовини).
Анотація
Бугайов В.О. Властивості та технологія корозійностійких тампонажних цементів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 - будівельні матеріали та вироби. - Донбаська національна академія будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, м. Макіївка, 2006.
У дисертації наведено теоретичне узагальнення й рішення практичного завдання, що полягає в розробці в'яжучих, стійких в умовах агресивних впливів сірководню й пластових вод, що містять сірководень.
Для зниження температурного інтервалу застосування в'яжучої речовини в якості лужного активізатора твердіння нікелевих шлаків вибраний портландцементний клінкер. Оптимальне дозування портландцементного клінкера до нікелевих шлаків становить 15...20% по масі при температурах твердіння від 110° до 175°С, причому максимальна міцність отримана після 2 діб твердіння при температурі 125°С і дещо нижче при температурі 175°С.
Для підвищення корозійної стійкості в'яжучої речовини на основі нікелевого шлаку до її складу введений техногенний продукт феросплавного виробництва ПГВФ. Корозійна стійкість цементного каменю підвищується при вмісті ПГВФ 5...15% від маси цементу. Кількість ПГВФ лімітується мінімально необхідною міцністю цементного каменю.
Коефіцієнт корозійної стійкості цементного каменю на основі нікелевих шлаків після 180 діб витримування в сірководневому середовищі підвищеної концентрації при температурі 110°С і тиску 63 МПа становить 0,9...0,99, при витримуванні в пластовій воді, насиченій сірководнем - 0,91...1,02, у той час як для тампонажного портландцементу він становив, відповідно, 0,43 і 0,45, а для ШПЦС-120 - 0,72 і 0,76.
Прямими хімічними аналізами, а також фізико-хімічними методами дослідження встановлено, що в цементному камені на основі нікелевих шлаків не відбувається переходу сульфідної сірки в сульфатну протягом усього періоду досліджень (до 180 діб), у той час як вміст сульфатної сірки в камені на основі портландцементу для гарячих свердловин (ПЦГ) і в шлако-піщаному цементі спільного помелу (ШПЦС-120) збільшується.
Виготовлено дослідну партію розробленої в'яжучої речовини й проведені дослідні випробування на свердловинах Артемівського зводу (Донецька обл.) в інтервалі продуктивного шару, де в газі міститься до 25% сірководню. Річний економічний ефект від впровадження тампонажного цементу на 1 свердловину склав 54,6 тис. грн.
Ключові слова: в'яжучі на основі нікелевих шлаків, тампонажний цемент, розчин для гарячих свердловин, корозійна стійкість.
аннотация
Бугаев В.А. Свойства и технология коррозионностойких тампонажных цементов. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. - Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины, г. Макеевка, 2006.
В диссертации приведено теоретическое обобщение и решение практической задачи, состоящей в разработке вяжущих, стойких в условиях агрессивных воздействий сероводорода и пластовых вод, содержащих сероводород.
Исследованиями установлено, что вяжущие на основе никелевых шлаков, затворенные водой, на всем протяжении испытаний (до 180 сут) непрерывно набирают прочность, в то время как в образцах на основе портландцемента для горячих скважин (ПЦГ) после 28 сут твердения наблюдался спад прочности.
Физико-химическими методами исследования с помощью рентгено-структурного и дифференциально-термического анализов установлено, что продукты твердения вяжущих на основе никелевых шлаков представлены в основном низкоосновными гидросиликатами, практически без свободного гидроксида кальция, что является одним из необходимых условий получения коррозионностойкого цементного камня в условиях сероводородной агрессии.
Проведенные исследования коррозионной стойкости разработанного вяжущего с применением химического анализа показали низкую активность вяжущего к сероводороду, замедленную скорость поражения цементного камня, что связано с кольматацией порового пространства продуктами кислотной коррозии.
Коэффициент коррозионной стойкости цементного камня на основе никелевого шлака после 180 сут выдерживания в сероводородной среде повышенной концентрации при температуре 110°С и давлении 63 МПа составляет 0,9…0,99, при выдерживании в пластовой воде, насыщенной сероводородом - 0,91…1,02, в то время как для тампонажного портландцемента он составлял, соответственно 0,43 и 0,45, а для ШПЦС-120 - 0,72 и 0,76.
Прямыми химическими анализами, а также физико-химическими методами исследования (рентгенографическим и термографическим) установлено, что в цементном камне на основе никелевого шлака не происходит перехода сульфидной серы в сульфатную на протяжении всего периода исследований (до 180 сут), в то время как содержание сульфатной серы в камне на основе портландцемента для горячих скважии (ПЦГ) и в шлако-песчаном цементе совместного помола (ШПЦС-120) непрерывно увеличивается.
Изготовлена опытная партия разработанного вяжущего и проведены опытные испытания на скважинах Артемовского свода (Донецкая обл.) в интервале продуктивного пласта, где в газе содержится до 25% сероводорода. Годовой экономический эффект от внедрения тампонажного цемента на 1 скважину составил 54,6 тыс. грн.
Ключевые слова: вяжущие на основе никелевых шлаков, тампонажный цемент, раствор для горячих скважин, коррозионная стойкость.
abstract
Bugaev V.A. Properties and Technology of Corrosion Resistant Grouting Cements - Manuscript.
The dissertation for a degree of candidate of technical sciences. Speciality 05.23.05 - “Building materials and products”. - Donbass National Academy of Civil Engineering and Architecture of Education and Science Ministry of Ukraine, Makeуevka, 2006.
This dissertation provides the theoretical summary and the solution of practical tasks, including the development of binders, resisting to aggressive attacks by hydrogen sulfide and strata waters with hydrogen sulfide.
It is established by researches that binders based upon nickel slags, mixed with water continuously increase their strength during the whole period of experiments (till 180 days), while the decay of strength is noticed in the samples based upon Portland cement for hot grout holes after 28 days of hardening.
The investigations of corrosive resistance of the binder received with the application of chemical analysis showed lower activities of the binder to hydrogen sulfide, inhibited speed of cement stone affection which is connected with colmatage of pore space by products of acid corrosion.
The coefficient of corrosive resistance of cement stone based upon nickel slag after 180 days in hydrogen sulfide medium of higher concentration at temperature 110oC and pressure 63 MPa is 0,9…0,99, in strata waters, saturated by hydrogen sulfide - 0,91…1,02 while for grouting Portland cement it was 0,43 and 0,45 accordingly, and for slags-and-sand cement of combined milling-120 - 0,72 and 0,76.
By direct chemical analyses and also physical-and-chemical methods of research the fact is set up that the transition from sulfide sulfur into sulfate one does not occur in the cement stone based upon nickel slag during the whole period of experiments (till 180 days), while the content of sulfate sulfur in the cement stone based upon Portland cement for hot grout holes and in slacks-and-sand cement of combined milling continuously increases.
The test batch of designed binder is made and experimental tests are carried out in the holes of Artyomovsk sheet (Donetsk reg.) deposit in the interval of production stratum in the gas of which above 25% of hydrogen sulfide is contained. Аnnual economical effect per 1 hole is 54,6 thousand uah.
Key words: binders based upon nickel slacks, grouting cement, solution for hot grout holes, corrosive resistance.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Номенклатура й основні властивості продукції, яка виробляється. Концентрація шлаків, домішок, газової фази в прибутковій частині. Водовмісні гірські породи для виробництва легких заповнювачів. Сировина для виробництва спученого перліту. Склади бункерів.
курсовая работа [837,1 K], добавлен 30.10.2015Рослинні, мінеральні, невипалювальні та випалювальні будівельні матеріали. Сировина для виготовлення та технологія керамічних виробів. Технологія червоної будівельної цегли. Основні зв’язувальні будівельні речовини, технологія вапна, гіпсу та цементу.
контрольная работа [326,6 K], добавлен 17.11.2010Вивчення технології виробництва будівельних розчинів та бетонних сумішей на неорганічних в'яжучих речовинах. Схема компоновки обладнання бетонорозмішуючих підприємств. Виробництво асфальтових в'яжучих сумішей на органічних речовинах, їх види і склад.
реферат [40,1 K], добавлен 21.12.2010Сутність фракційного складу, властивості стружкових плит із зовнішніми шарами з різних фракцій деревинних частинок. Залежність межі міцності плити при розтягу від товщини стружки та породи деревини. Обчислення середнього фракційного розміру стружки.
презентация [148,9 K], добавлен 28.02.2012Загальні відомості про силікатні матеріали. Характеристика сировинних матеріалів, що використовуються для виробництва цегли. Номенклатура показників якості силікатної цегли. Фізичні та хімічні властивості силікатної цегли і методи її дослідження.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 17.03.2013Класифікація, властивості і значення будівельних матеріалів. Технологія природних кам'яних, керамічних, мінеральних в'яжучих матеріалів і виробів, бетону і залізобетону. Особливості і структура будівельного виробництва, його техніко-економічна оцінка.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 20.12.2010Визначення параметрів монтажого крану із умов влаштування фундаментів. Технологія зведення підземної та надземної частини об’єкта потоковим методом. Розроблення і моделювання технології зведення об’єкта. Проектування приоб’єктних зон монтажних кранів.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 15.09.2014Види корозійних середовищ та їх агресивність відносно бетону. Дослідження фізико-механічних, гідрофізичних та корозійних властивостей в’яжучих композицій. Удосконалення нових в’яжучих композицій і бетонів підвищеної стійкості до сірчанокислотної корозії.
автореферат [181,1 K], добавлен 00.00.0000Визначення густини, пористості, водопоглинання, водостійкості та міжзернової пустотності матеріалів. Властивості портландцементу, гіпсу, заповнювачів для важкого бетону. Проектування складу гідротехнічного бетону, правила приготування бетонної суміші.
учебное пособие [910,3 K], добавлен 05.09.2010Технологічна характеристика виробництва і визначення технічних вимог до напірних труб і стінних блоків із збірного залізобетону. Розрахунок потреби арматурної сталі для виробництва стінних блоків. Опис складу цементу, добавок при виробництві блоків.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 07.10.2014
