Утяжеленный безусадочный тампонажный цемент

• Автор: Бурыгин, Иван Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 Тампонажные цементы для сложных горно-геологических
условий
1.2 Утяжеленные тампонашше цементы и растворы
1.3 Безусадочные и расширяющиеся цементы
1.4 Влияние температурных условий на процесс гидратации
тампонажных цементов
1.5 Выводы и цель работы
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Исходные материалы
2.2 Методы исследований
3. РАЗРАБОТКА СОСТАВА БЕЗУСАДОЧНОГО
УТЯЖЕЛЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО ЦЕМЕНТА
3.1 Синтез сульфоферритных клинкеров на основе сырьевых
смесей с титаномагнетитовым концентратом
3.2 Свойства цементов на основе сульфоферритного клинкера,
полученного с использованием титаномагнетитового концентрата
3.3 Разработка состава расширяющегося утяжеленного тампонажного цемента на основе сульфатированных
клинкеров
4. СОСТАВЫ И СВОЙСТВА УТЯЖЕЛЕННОГО
ТАМПОНАЖНОГО ЦЕМЕНТА
4.1 Влияние различных утяжелителей на свойства цемента

4.2. Влияние пластификаторов на реологические свойства
утяжеленного тампонажного цемента
4.3 Влияние дисперсности утяжелителя на тампонажно-
технические свойства цемента
5. гидратация И ТВЕРДЕНИЕ УТЯЖЕЛЕННОГО БЕЗУСАДОЧНОГО ТАМПОНАЖНОГО ЦЕМЕНТА
5.1 Изучение продуктов гидратации сульфоферрита кальция и модельных смесей на его основе при повышенных температурах
5.2 Гццратания утяжеленных безусадочных тампонажных
цементов в условиях повышенных температур
6. ВЫПУСК ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ ПАРТИЙ ЦЕМЕНТОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ 132
6.1 Выпуск опытной партии сульфоферритного клинкера
на опытном заводе ОАО «Цемдекор»
6.2 Выпуск опытных партий сульфоферритного клинкера и портлацццементного клинкера с применением титаномагнетитового концентрата на ОАО "Подольск-Цемент"
6.3 Тампонажные свойства промышленной партии утяжеленного
безусадочного цемента
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА „
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Постоянное расширение ассортимента тампонажных цементов связано с освоением новых нефтегазовых месторождений и повышением эффективности добычи на разрабатываемых месторождениях. Нефтяные и газовые скважины зачастую сооружаются на больших глубинах в сложных геологических условиях, характеризующихся высокими температурами и давлениями. Опыт бурения и эксплуатации скважин показал, что основной причиной их выхода из строя, газопроявлений, обводнений является нарушение герметичности заколонного пространства. При этом основную роль в создании надежного изоляционного комплекса скважин играет тампонажный цемент, который должен обладать долговечностью в условиях глубоких скважин при длительном воздействии повышенных температур и давлений.
К настоящему времени исследованиями ученых: Ф.А. Агзамова, A.A. Булатова, B.C. Давюшевского, А.М. Дмитриева, Н.Х. Каримова, A.A. Клюсо-ва, Ю.Р. Кривобородова, В.И. Крылова, Д.Т. Новохатского, И. Бенстеда, JI. Майера и др. разработаны различные виды тампонажных цементов. Тем не менее, используемые ташюнажные цементы не полностью соответствуют требованиям качественного крепления скважин в сложных геологических условиях. Как правило, цементы, предназначенные для цементирования скважин с высокими температурами, при обычной температуре твердеют медленно, имеют неудовлетворительные реологические свойства и низкие прочности цементного камня. К тому же известные вяжущие проявляют усадку при твердении, приводящей к нарушению герметичности заколонного пространства.
Расширяющиеся цементы в нашей стране были созданы благодаря фундаментальным работам Ю.М. Бутта, B.C. Горшкова, И.В. Кравченко, В.В. Михайлова, А.П. Осокина, В.В. Тимашева, Э.Б. Энтина и многих других ученых. Однако следует отметить, разработанные расширяющиеся цементы применяются в строительной индустрии. В условиях глубоких скважин с по-

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2Л. Исходные материалы
В работе качестве сырьевых материалов для получения сульфоферритного клинкера были использованы известняк, титаномагаети-товый концентрат (ТМК), отход шамотного производства, гипс. Химический состав сырьевых материалов приведен в табл.2.1.
Таблица 2.1.
Химический состав сырьевых материалов
Наименование Содержание оксидов, %
П.П.П. ЗЮ2 А1203 Ре203 СаО М§0
Известняк 40,6 2,3 4,9 0,5 50,5 0,4 0
ТМК - . 2,3 4,9 81,0 1,3 1,6 14,8*
Шамотная пыль 6,3 52,8 33,01 4,06 1,43 1,48 0
Гипс 23,1 2,4 0,5 0,3 31,2 2,6 0
* показано содержание ТЮ2
Известняк представляет собой плотную породу, состоящую по данным рентгенофазового анализа из кальцита (рис.2.1 а). В качестве примесей в его составе содержатся глинистые включения и карбонат магния. Количественное содержание их несколько изменяется, что отражается на их химическом составе. Диссоциация карбоната кальция происходит в
интервале 700-970 °С.
В качестве гипса использовали гипсовый камень Новомосковского гипсового рудника По данным микроскопического исследования гипс состоит в основном из крупных кристаллов двуводного сульфата кальция Са804-2Н20. Имеются примеси кварца, пирита, глинистых веществ.
Титаномагнетитовый концентрат (ТМК) - отход от производства, получаемый при переработке природных руд с выделением оксидов железа и двойных оксидов железа и титана.