DE3215480A1 - Verfahren zur bereitung einer abdichtungsmasse - Google Patents
Verfahren zur bereitung einer abdichtungsmasseInfo
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Description
. - : r V --'.I. 26.
- 2 - P 89 821
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezient a ion auf das Gebiet
der Niederbringune von Bohrungen, insbesondere auf
Verfahren zur Bereitung einer Abuichtungsmasse.
Man verwendet zweckmäßigerweise die nach der vorliegenden
Erfindung bereitete Abdicatungsmasse zur Durch-
und
führung von geologischen Erkundungs- /ingenieurtechnischen
Schürfarbeiten, bei der Erdöl- und Gasförderung zur Abdichtung von Koiaplikationezonen, bei der Anlage
künstlicner Bohrlochsohlen und Trennbrücken unq der Liquidierungsabdicutung von Sonden nach dem Abschluß
ihrer funktioneilen Nutzung.
Bei der Durchführung derartiger Arbeiten ist<]yon
großer Bedeutun^die Fähigkeit des Abdichtungsmaterials,
sich beim Erhärten räumlich auszudehnen, <.—->, sSwohl durch
die chemische Zusammensetzung des Materials als auch durch die ^Technologie seiner Bereitung bestimmt wird.
Bekannt ist ein Verfahren zur Bereitung von Abdicntungsmassen, welches darin besteht, daß man die die Masse
zusammensetzenden Komponenten in trockener Form vermischt und diese gemeinsam in einem Desintegrator zerkleinert
(A.I.BereshnoQ, P.Ja. Selzer, A.G. Mucha. Elektriscue
und meonanische Methoden der Einwirkung beim Zementieren von Bohrungen. Moskau, Verlag HNedra", 1976,
Seiten 22-25, in Hussisoh).
Bekannt ist auch ein Verfahren zur Bereitung einer
Abdichtungsmasse, welcnes im mechanischen Vermischen
von pulverfürmigem Tonerde zement mit in den erforderlichen
Verhältnissen genommenen Zusatzstoffen, die die
Lebensdauer, die Adhasions- und Festigkeitswerte der
Masse erhöhen und die Abbindezeiten senken.
Das Vermischen erfolgt unter den Bedingungen eines elektromagnetischen
Wechselfeldes mit zum l'eil oder vollständig
aus dem Material der Zusatzstoffe gefertigten, sich in diesem Feld chaotisch bewegenden magnetiaierten
Granalien, während die Zusatzstoffe durch Abrieb
dieser Granalien im Prozeß des Vermisciiens zugeführt
werden (US-PS 4242141).
[nachgereichtI
Die meisten wesentlichen Kennwerte der naoh bekannten
Verfahren bereiteten Massen genügen den ^ die
Abdichtungsmaterialien gestellten Forderungen, ihre räumliohe Ausdehnung im Prozeß der Erhärtung ist aber
verhältnismäßig gering und nicht ausreichend für die Herstellung qualitätsgerechter Anlagen in den Bohrungen
bei deren Niederbringen»
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bereitung einer Abdiohtungsmasse zu entwikkein,
welches eine Verbesserung der physikalisch-mechanischen
Eigenschaften der Masse, besonders des Grades ihrer räumlichen Ausdehnung bewirkt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man in dem
Verfahren zur Bereitung einer Abdichtungsmasse auf der Basis von Tonerdezement durch meouanisohes Mischen des
Zementes mit in einem vorgegebenen Verhältnis genommenen, die physixalisoh-uieohanischen. Kennwerte der Masse
verbessernden, Zusatzstoffen, das unter den Bedingungen
eines elektromagnetischen Wechselfeldes mit magnetisierten
Arbeitekörpern durchgeführt wird, die erhaltene
Masse einer portionsweisen Formung durch Zusammendrücken
bei einem Druck von 50 bis 120 ivlN/m
unterwirft.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bereitung einer Abdichtungsmasse gestattet es, 1 ein Abdichtungsmaterial
mit einem höheren Grad der räumlichen Ausdehnung, einer größeren Druckfestigkeit und Haftkraft an den die
Bohrwandungen bildenden Geste inen gegenüber den naoh den
bekannten Verfahren eraaltenen Massen)zu erhalten.
j>0 Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens jesteht
in folgendem. Die Ausgangsmaterialien bringt man in eine im Innenhohlraum einer elektromagnetischen Solenoidspule
befindliche Ka.muer ein, welche an ein Wechselstromnetz
angeschlossen wird. Die in der Kammer befind-
liehen Arbeitskörper, vorher magnet it? ier te kugelförmige
füeilofc.3n aus Bariumhexaferrit, das &ls Zusatzstoff
dient, werden ur.„ar der Wirkung des elek romagnetischen
Wechselfeldes in chaotische Bewegungen gesetzt
und teilweise abgerieben. Durch, die hohe Beweglichkeit
der Arbeitskörper kommt ee zu einem intensiven Vermischen der Komponenten der Masse. Aus der Kammer der
elektromagnetischen Solenoidspule führt man die oehandelte
Masse über einen Dosator dem Innenraum der Preükammer
zu, wo sie mit Hilfe von Preßelementen (Stempein) bei einem Druck von 50 bis 120 M/m geformt
wird.
Diese Grenzwerte des Druckes wurden dar cn experimenteile
Untersuchungen ermittelt.
Die untere Grenze des Formdruckes der Abdicutungsmassen
auf der Basis von Tonerde zement entspricht 50 MN/m
und ist durch die minimal notwendige mechanische Festigkeit
des erhaltenen Erzeugnisses (Tabletten, Briketts, Granalien) bedingt. Diesem Wert entspricnt
bei der Prüfung des Erzeugnisses in ilocakantstellung
eine Bruchlast von 0,5 kN.
Bei einer Erhöhung des Preßdruckes von 50 MN/m auf
ο
120 MN/m beobachtet man ein Anwachsen der Festigkeit des Erzeugnisses (siehe Tab, 1).
Tabelle 1.
120 MN/m beobachtet man ein Anwachsen der Festigkeit des Erzeugnisses (siehe Tab, 1).
Tabelle 1.
Preßdruok, 50 60 70 80 100 120 150 200 250 300 M/m2
Bruchlast
i:5 bei der Prüfung in Ho cn-*·
kant st ellung,
i:5 bei der Prüfung in Ho cn-*·
kant st ellung,
kH 0,5 0,7 O,a 1,0 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 0,5 0,5
In dem Intervall der Preßdrücke 120 bis 250 MN/m wird kein Anwaohsen der Festigkeit beobaohtet. Bei Preßdrüoken
von weniger als 50 MN/m kommt es zu einer Zerstörung
des Erzeugnisses im Prozeß der Verpackung und des Transportes.
Übermäßig hohe Preßdrücke (über 250 MN/m2) führen zur Bildung von Spaltrissen, hervorgerufen durch die
Kräfte der elastiscnen Nachwirkung und die inneren Spannungen
in der Tablette.
j.m Jsrgebnis der Prüfungen wurde das Intervall des
xreiidruckes für die Abdichtungsniasse auf 50 bis l?0 MN/m
beschränkt.
Beispiel«3 für die Durchführung der Erfindung für
Massen verschiedener Zusammensetzung.
Beispiel 1. Als Ausgangsmaterialien verwendete man
- Tonerde zement der Marke 400 (Druckfestigkeit
4υυ kp/cm' ) 50 g
~ Gips-Halbhydrat 50 g
Die Ausgangsmaterialien brachte man in die Kaminpr
einer elektromagnetischen Spule von 50 mm Durchmesser
ein, die mit elektrischem Wechselstrom von 2?0 Volt Spannung gespeist wird.
Der Untertjil der Kammer wurde mit einem Wetz mit
5x5 Ifl'^ großen Maschen abgedeckt. Die Kammer war mit ItO
vorher magnetisierten Arbeitskörpern von 5 mm Durchmesser
aus -dariumhexaferrit gefüllt. Die Kontaktdauer der
Masse mit den Arbeitskörpern beträgt 5 Sekunden. Während dieser Zeit trat t im. Prozeß des Abriebs der ArbeitsKÖrper
in die Masse<sjLg Bar iumhsxaferrii) Λ Die erhaltene Masse
führte man der Preßkainmer einer automatischen tablettenpresse
in Portionen von je 1 g Masse zu, wo sie bei ejnem
Druck von 50 ilN/m geformt wurden. Dabei erhielt
man Tabletten von 10 mm Durchmesser und 5 mm Höhe.
Beim Anmachen der nach dem bekannten und dem erfindungsgemäßen
Verfahren bereiteten Masse wurden Abdichtungslösungen
ernalten. Die Ergebnisse der /ergleichsprüfungen
der erhaltenen Lösungen sind m Tab. angeführt.
Beispiel 2. Als Ausgangsmater j »1 verwendete man
abgelagerten Tonerde zement der Marke 400. Den Zement brachte man in die gleiche Kammer der elektromagnetischen
Spule, gefüllt mit den gleicxien Arbeitskörpernein, dabei
wurde dieselbe Kontaktdauer des Zementes mit ien Arbeit
skörpern von 5 Sekunden eingehalten, in der Kammer befanden sich gleichzeitig 50 g der masse. Den benan-
delten Zement führte man der Kammer derselben Presse in
Portionen von je 1 g Masse zu, wo sie bei einem Druck von HO A'LN/m geformt wurde. Dabei erhielt man Tabletten
von IO mm Durohmesser und 4 mm Höhe, Die Ergebnisse der Prüfung der Losungen, erhalten
aus dem konventionellen pulverförmigen Zement in .Form
von Tabletten, sind in Tab. 3 angeführt.
Beispiel 3. Als Ausgangsmaterialien verwendete
man
- Tonerdezement der Marke 400 70 g
- Gips-Halbhydrat 30 g.
Nach einer in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen analogen -behandlung wurde die Masse in Portionen
von je 1 g Masse bei einem Druck von 120 MN/m geformt.
Dabei erhielt man Tabletten von 10 mm Durchmesser und 3,5 mm Höhe.
Beim Aamaohen der Masse, bereitet nach dem bekannten
Verfahren und dem erfindungsgemaiien Verfahren, wurden
Abdientungslösungen erhalten. Die Ergebnisse der
Vergleichsprüfungen der erhaltenen Losungen sind in
Tab. 4 angeführt.
Die Anwendung des erfindunfcsgemäßen Verfahrens gestattet
es, Abdichtungsmasaen mit höheren physikalisch-
-mechanisohen Parametern zu erhalten, was eine qualitatsgerechte
Durchführung solcher Arbeiten wie Liquidierung (Abdichtung) von Komplikationszonen, Anlage künstlicher
Bohrlochsohlen und Trennbrücken, und der Liquid ierungsattdichtung
von ftonden nach dem Abschluß ihrer funktionellen
Nutzung, gewährleistet.
NACHQERF!
| Lfd. | Geprüfte | Waeser- | I Abbindezeit |
, min |
| Nr. | Probe | Zement- Verhält- nis |
Beginn | Ende |
| I | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 2 3 |
Masse,bereitet nach, dem bekann ten Verfahren |
0,35 0,5 0,7 |
5 19 23 |
6 22 27 |
4 Masse, bereitet 0,35
5 nach dem erfin- 0,5
6 dungsgemässen 7er- 0,7
fahren (Beispiel 1)
10
17
17
11 20
Portsetzung der Tabelle 2
Räumliche Ausdehnung,
nach ι
nach J
nach J
Tagen
nach 7 nach f
Tagen
Festigkeit Haftkraft
gegen einach- der Masse
eigen Druck an Quarz- +)
nach 24 Stun- listvenit '
den, kp/cm nach 20 min,
Wasserer- Luft-kp/cm
härtung erhärtung
10
5,2
4,7
3,5
4,7
3,5
7,0 6,8 5,0
| 160 | 155 | 1,7 |
| 100 | 125 | or |
| 70 | 80 | 0- i |
| 260 | 250 | 2,2 |
| 170 | 200 | 1,4 |
| 105 | 120 | 0,8 |
8,5
6,8
4,2
6,8
4,2
15,0
14,1
9,8
+) nEtasanatisches Gestein ar,- Quarz, Carbonaten (Ankerit) luarz und
Muskcwit od. Fuchsit und verschiedenen weiteren Mineralen wie Talk,
Chlorit, Aktinolith, Turmalin, Rutil, Titanit u.a.
j NACHGEREICHT j
Geprüfte Probe
Zement-
Verhält-
nia
'- Abbinde ze it Räumliche Festigkeit geAusdehnung
g Beginn Ende naoh 24 sen
Stunden,% Sen Druck nach
24 Stunden,
kp/cm
| 0,35 | 0,7 | 7,5 | 8,0 | 2,0 | Wasser | Luft | |
| 0,5 | 1.6,0 | 16,5 | 1,5 | erhär | er här | ||
| 0,7 | 2) | 20,0 | 22,0 | 0,2 | tung | tung | |
| Zement, be- | 150 | 180 | |||||
| reitet naca | 120 | 150 | |||||
| dem bekann | 0,35 | 5,0 | 6,0 | 3,0 | 25 | 30 | |
| ten Ver~ | reitet naohdenO,5 | 13,5 | 14,5 | 2,4 | |||
| fahren | e rf ind ungsg e - | 18,0 | 19,0 | 0,3 | |||
| Zement, be | mäßen Verfah | 190 | 220 | ||||
| ren (Beispiel | 160 | 200 | |||||
| 40 | 45 | ||||||
| Tabelle 4. | . Geprüfte Pro | 2 | Wasser | Abbindeze it | Ende | Häuml iche | 6 | Festigkeit ge |
| Ifd | be | Masse, berei | Zement - | Beginn | Ausdeh | 1,2 | gen einachsi | |
| Nr. | tet naoh dem | Verhält | nung | 0,8 | gen Druck nacJa | |||
| bekannten | nis | naoh 24 | 0,3 | 24 Stunden, | ||||
| Verfahren | Stunden, | kp/cm | ||||||
| % | Wasser- Luf- | |||||||
| erhär- teτ | ||||||||
| ι ung här- | ||||||||
| 5 | tung | |||||||
| 3. | 4 | 1,2 | 7 8 | |||||
| I | 0,35 | 1,0 | 2,0 | 125 120 | ||||
| 1 | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 90 95 | ||||
| 2 | 0,7 | 2,2 | 40 50 | |||||
| 3 | ||||||||
Port set 2urii-j der Tabelle 4
«lasse, bereitet 0,35 0,5 nach dea erfin- 0,5 1,0
dungsgeraäiien 0,7 1,0
Verfahren (Beispiel 3)
0,7 1,8 170 1,4 1,3 130
2,0 0,5 60 no
Fortsetzung der Tabelle
If d Nr.
Haftkraft der iiapse an
listvenit nach 1 Stunde,
1.2
0,4
0,2
1.9 1.0
Q,u«r z-
Claims (2)
1. Leningradskij gornyj institut 26. April 19 82
imeni G,W. Plechanowa
Leningrad / Sowjetunion RZ/K
2. Proiswodstwennoe geologi-
tscheskoe objedinenie p 8g „„.,
zentralnych rajonow
"Zentrgeologi ja"
"Zentrgeologi ja"
Moskau / Sowjetunion
VERFAHREIi ZUR BEREITUNG EINER ABDICHTUNGSMASiJE
PATENTANSPRUCH
Verfahren zur Bereitung einer Abdichtuugsmasse auf
der Basis von Tonerde zement duroh me ohaniacne s Mischen
dea Zementes mit in einem vorgegebenen Verhältnis
genommenen^ie physikalisoh-meohanischen Kennveerte der
i,;aese verbessernden, Zusatzstoffen, das unter den Bedingungen
eines elektromagnetischen Wechselfeldes mit
magnetisierten Arbeitskörpern durchgeführt wird, d a durch
gekennzeichnet, daß die erhaltene Masse einer portionsweisen Formung durch Zusammendrükken
bei einem Druck von 50 bis 120 MN/m unterworfen wird.
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