RU2484115C1 - Method for obtaining expansion agent to plugging material - Google Patents
Method for obtaining expansion agent to plugging material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484115C1 RU2484115C1 RU2011152727/03A RU2011152727A RU2484115C1 RU 2484115 C1 RU2484115 C1 RU 2484115C1 RU 2011152727/03 A RU2011152727/03 A RU 2011152727/03A RU 2011152727 A RU2011152727 A RU 2011152727A RU 2484115 C1 RU2484115 C1 RU 2484115C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- firing
- additive
- mixture
- temperature
- expanding
- Prior art date
Links
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и конкретно к области производства добавок для получения специальных цементов, а именно тампонажных материалов для крепления нефтяных и газовых скважин.The invention relates to the oil and gas industry, and specifically to the field of production of additives for producing special cements, namely grouting materials for attaching oil and gas wells.
Для повышения качества крепления нефтяных и газовых скважин применяют расширяющиеся тампонажные цементы, в которых эффект расширения обеспечивается специальной расширяющей добавкой.To improve the quality of fastening of oil and gas wells, expanding cement cements are used, in which the expansion effect is provided by a special expanding additive.
При этом расширяющие добавки для тампонажных материалов, помимо эффекта расширения, должны обладать оптимальной кинетикой расширения. Быстрое расширение приведет к тому, что добавка расширится еще до закачки или в процессе закачки цементного раствора в скважину и после затвердевания цементного раствора никакого расширения не будет. Позднее расширение добавки приводит к разрушению цементного камня.At the same time, expanding additives for grouting materials, in addition to the effect of expansion, should have optimal expansion kinetics. Rapid expansion will lead to the fact that the additive will expand even before the injection or during the injection of cement into the well, and after the cement has solidified, there will be no expansion. Later expansion of the additive leads to the destruction of the cement stone.
Известны способы получения расширяющихся добавок путем смешения рационально подобранных ингредиентов, например, гипса, с высокоглиноземистым шлаком или глиноземистым цементом [Данюшевский B.C. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, стр.154]. Недостатком способа является недостаточная эффективность получаемой расширяющей добавки.Known methods for producing expanding additives by mixing rationally selected ingredients, for example, gypsum, with high alumina slag or alumina cement [Danyushevsky B.C. and others. Reference manual for cementing materials. - M .: Nedra, 1987, p. 154]. The disadvantage of this method is the lack of effectiveness of the resulting expanding additives.
Известен способ получения расширяющей добавки обжигом магнезита, в которой расширение цементного камня обеспечивается гидратацией оксида магния (MgO), образующегося в процессе обжига [Данюшевский B.C. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, стр.161]. Недостатком данного способа является незначительная величина расширения цементов при нормальных и низких температурах.There is a method of producing an expanding additive by burning magnesite, in which the expansion of cement stone is provided by hydration of magnesium oxide (MgO) formed during the firing process [Daniushevsky B.C. and others. Reference manual for cementing materials. - M .: Nedra, 1987, p. 161]. The disadvantage of this method is the insignificant amount of expansion of cements at normal and low temperatures.
Наибольшее применение для модификации тампонажных цементов находят расширяющие добавки получаемые обжигом известняка при температурах 900-1200°C [Данюшевский B.C. и др. Справочное руководство по тампонажным материалам. - М.: Недра, 1987, стр.157]. Обжиг известняка при температурах 900-950°C приводит к образованию быстрогасящей извести, применение которой в тампонажных цементах неэффективно из-за высокой скорости ее гидратации. Обжиг известняка при температурах выше 1100°C позволяет получить расширяющую добавку с замедленной скоростью гидратации, при этом существенно возрастают энергозатраты на ее получение.Expanding additives obtained by calcining limestone at temperatures of 900-1200 ° C [Danyushevsky B.C. and others. Reference manual for cementing materials. - M .: Nedra, 1987, p. 157]. Firing limestone at temperatures of 900-950 ° C leads to the formation of quick-quenching lime, the use of which in cement cements is ineffective due to the high rate of hydration. Firing limestone at temperatures above 1100 ° C allows you to get an expanding additive with a slowed down rate of hydration, while significantly increasing energy costs for its production.
Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения расширяющей добавки совместным обжигом мела с добавкой адипината натрия в соотношении 95:5 с последующим измельчением продукта обжига [Патент РФ №2153061, БИ 20, 2000. Расширяющийся тампонажный материал].Closest to the claimed object in terms of technical nature and the achieved effect is a method of producing an expanding additive by co-firing chalk with the addition of sodium adipate in a ratio of 95: 5, followed by grinding the firing product [RF Patent No. 2153061, BI 20, 2000. Expanding grouting material].
Недостатком указанного способа получения расширяющей добавки к тампонажному материалу является низкая величина расширения. Целью изобретения является устранение указанных недостатков. Поставленная задача решается тем, что в способе получения расширяющей добавки, включающем обжиг сырьевой смеси, включающей мел и добавку, содержащую адипинат натрия, последующий помол продукта обжига, в качестве добавки используется пластификатор адипиновый щелочной (ПАЩ-1) или щелочной сток производства капролактама (ЩСПК), готовят сырьевую смесь с влажностью 5-7% тщательным перемешиванием, затем получают устойчивые формы с плотной структурой прессованием приготовленной смеси, обжигают при температуре 850-950°C, причем в процессе обжига темп набора температуры составляет 5,0-20,0 град/мин, продукт обжига равномерно охлаждают.The disadvantage of this method of obtaining an expanding additive to the grouting material is the low expansion value. The aim of the invention is to remedy these disadvantages. The problem is solved in that in the method of producing an expanding additive, including firing a raw mixture, including chalk and an additive containing sodium adipate, subsequent grinding of the firing product, an adipic alkaline plasticizer (PASCH-1) or an alkaline stock of caprolactam production (ShchSPK) is used as an additive ), prepare the raw material mixture with a moisture content of 5-7% by thorough mixing, then obtain stable forms with a dense structure by pressing the prepared mixture, burn it at a temperature of 850-950 ° C, and in the process of roasting n is the temperature set 5,0-20,0 dg / min, calcination product is cooled uniformly.
Сущность изобретения заключается в следующем, пластификатор адипиновый щелочной (ПАЩ-1) и щелочной сток производства капролактама (ЩСПК) содержат в своем составе адипинат натрия, который на 100-200°C снижает температуру образования извести при обжиге мела. При этом одновременно со снижением температуры обжига меняется форма и размеры кристаллов, которые, являясь более закристаллизованными, медленнее гидратируют с водой, приводя к более позднему расширению цементного камня.The essence of the invention is as follows, an adipic alkaline plasticizer (PASCH-1) and an alkaline effluent from caprolactam production (SHPSPK) contain sodium adipate, which reduces the formation of lime by 100-200 ° C during chalk firing. At the same time, with a decrease in the firing temperature, the shape and size of the crystals change, which, being more crystallized, slowly hydrate with water, leading to a later expansion of the cement stone.
Смешение мела с ПАЩ-1 или ЩСПК и получение сырьевой смеси с влажностью менее 5-7% обеспечивает получение сырьевой смеси в виде гранул или образцов, имеющих устойчивую форму, не разрушающуюся при внешних воздействиях в процессе обжига, что обеспечивает обжиг всего объема сырьевой смеси.Mixing chalk with PASCH-1 or ShchSPK and obtaining a raw mix with a moisture content of less than 5-7% ensures the production of a raw mix in the form of granules or samples having a stable form that does not deteriorate under external influences during the firing process, which ensures firing of the entire volume of the raw mix.
В то же время смешение мела с ПАЩ-1 или ЩСПК и получение сырьевой смеси с влажностью менее 5% приводит к рассыпанию смеси в порошок, значительная часть которого удаляется в процессе обжига вместе с дымовыми газами. При этом удаляется значительная часть адипината натрия, содержащегося в ПАЩ-1 и ЩСПК, что снижает эффективность результатов обжига. В частности, продукт обжига получается быстрогасящимся, что делает его непригодным в качестве расширяющей добавки в тампонажные материалы.At the same time, the mixing of chalk with PASCH-1 or ShchSPK and obtaining a raw mixture with a moisture content of less than 5% leads to the spreading of the mixture into powder, a significant part of which is removed during the firing process together with flue gases. At the same time, a significant part of the sodium adipate contained in PASCH-1 and ALPA is removed, which reduces the effectiveness of the firing results. In particular, the firing product is quick-extinguishing, which makes it unsuitable as an expanding additive in grouting materials.
Получение сырьевой смеси с влажностью более 10% приводит к тому, что адипинат натрия вместе с паром интенсивно испаряется из сырьевой смеси в печи обжига, что ведет к потере расширяющих свойств продукта. Кроме того, повышенная влажность приводит к повышению энергозатрат при обжиге.Obtaining a raw mix with a moisture content of more than 10% leads to the fact that sodium adipate together with steam is intensively evaporated from the raw mix in the kiln, which leads to a loss of the expanding properties of the product. In addition, increased humidity leads to increased energy consumption during firing.
Обжиг сырьевой смеси, находящейся в виде устойчивых форм с плотной структурой, приводит к наиболее полному протеканию процесса во всем объеме обжигаемой смеси. Обжиг сырьевой смеси в виде порошка приводит к испарению адипината натрия и снижает величину расширения.The firing of the raw mixture, which is in the form of stable forms with a dense structure, leads to the most complete process in the entire volume of the fired mixture. Firing the raw mix in powder form leads to the evaporation of sodium adipate and reduces the expansion.
Обжиг сырьевой смеси проводят при температурах 850-950°C, при которых обеспечивается наиболее полный обжиг сырьевой смеси с получением хорошо закристаллизованных продуктов обжига в виде СаО.The firing of the raw mix is carried out at temperatures of 850-950 ° C, at which the most complete firing of the raw mix is achieved to obtain well crystallized firing products in the form of CaO.
Обжиг при температуре менее 850°C приводит к тому, что смесь полностью обжигается, но продукты обжига не успевают закристаллизоваться, и поэтому они имеют высокую скорость гашения, т.е. продукт обжига не может использоваться в виде расширяющей добавки, поскольку он может взаимодействовать с водой (прогидратировать) еще в процессе приготовления тампонажного раствора.Firing at temperatures below 850 ° C leads to the fact that the mixture is completely fired, but the firing products do not have time to crystallize, and therefore they have a high quenching rate, i.e. the firing product cannot be used in the form of an expanding additive, since it can interact with water (hydrate) even during the preparation of grouting mortar.
Обжиг при температуре более 950°C приводит к тому, что обожженная смесь пережигается и способна взаимодействовать с водой только при повышенных температурах, к повышению энергозатрат и нагрузки на футеровку печи обжига. Кроме того, в результате пережога и замедления скорости гидратации расширение может наступить уже после образования прочного камня, что приведет возникновению внутренних напряжений в цементном камне и образованию в нем трещин.Firing at temperatures above 950 ° C leads to the fact that the fired mixture is burned and is able to interact with water only at elevated temperatures, to increase energy consumption and load on the lining of the kiln. In addition, as a result of burning out and slowing down the hydration rate, expansion can occur already after the formation of a solid stone, which will lead to the appearance of internal stresses in the cement stone and the formation of cracks in it.
Поддержание темпа набора температуры составляет 5,0-20,0 град/мин в процессе обжига, что обеспечивает равномерный прогрев сырьевой смеси в процессе набора температуры и ее равномерное охлаждение по всему объему продукта обжига, что позволяет равномерно закристаллизовать продут обжига и предотвратить его перекристаллизацию.Maintaining the rate of temperature set-up is 5.0-20.0 deg / min during the firing process, which ensures uniform heating of the raw material mixture during the temperature setting and its uniform cooling throughout the volume of the firing product, which makes it possible to uniformly crystallize the fired firing and prevent its recrystallization.
Более быстрый темп набора температуры приводит к неравномерному обжигу сырьевой смеси, и ее внутренняя часть может остаться недожженной по сравнению с наружными слоями. Темп набора температуры медленнее 5,0 град/мин проводит к удлинению процесса обжига и увеличивает стоимость продукции.A faster rate of temperature rise leads to uneven firing of the raw material mixture, and its inner part may remain unburnt compared to the outer layers. The rate of temperature gain slower than 5.0 deg / min leads to a lengthening of the firing process and increases the cost of production.
Таким образом, в предлагаемом изобретении получение расширяющей добавки к тампонажному материалу возможно только при сочетании всех условий, содержащихся в отличительной части формулы изобретения, а именно использование ПАЩ-1 или ЩСПК; влажность сырьевой смеси 5-7%; обжиг материала в виде устойчивых форм с плотной структурой; температура обжига 850-950°C; темп набора температуры при обжиге 5,0-20,0 град/мин.Thus, in the present invention, the production of an expanding additive to the grouting material is possible only under the combination of all the conditions contained in the characterizing part of the claims, namely the use of PASCH-1 or ShchSPK; moisture content of the raw mix 5-7%; firing material in the form of stable forms with a dense structure; firing temperature 850-950 ° C; the rate of temperature set during firing 5.0-20.0 deg / min.
Таким образом, в предлагаемом изобретении используются новые ингредиенты - ПАЩ-1 или ЩСПК, новые элементы технологии: влажность сырьевой смеси, плотная структура обжигаемой смеси, температура обжига; темп набора и снижения температуры при обжиге, что дает основание утверждать о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна".Thus, in the present invention uses new ingredients - PASCH-1 or ShchSPK, new technology elements: moisture of the raw material mixture, the dense structure of the mixture being fired, the firing temperature; the rate of set and temperature reduction during firing, which gives reason to assert that the proposed solution meets the criterion of "novelty."
В научно-технической и патентной литературе известно использование продукта обжига известнякового компонента и адипината натрия в качестве сырьевой смеси для получения разрушающего материала. В то же время неизвестно применение адипинатсодержащих продуктов ПАЩ-1 или ЩСПК в составе сырьевой смеси при получении расширяющей добавки к тампонажному материалу.In the scientific, technical and patent literature, it is known to use the calcining product of the limestone component and sodium adipate as a raw material mixture to produce a destructive material. At the same time, the use of adipate-containing products PASCH-1 or ShchSPK in the composition of the raw material mixture upon receipt of an expanding additive to the grouting material is not known.
В научно-технической и патентной литературе [Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов. - М.: Стройиздат, 1976, с.84-85] известно получение извести обжигом при температурах 850-950°C. В то же время неизвестно получение расширяющей добавки на основе оксида кальция обжигом при данных температурах.In the scientific, technical and patent literature [Butt Yu.M. Technology of cement and other binders. - M .: Stroyizdat, 1976, pp. 84-85] it is known to produce lime by calcination at temperatures of 850-950 ° C. At the same time, it is not known to obtain an expanding additive based on calcium oxide by calcination at given temperatures.
В научно-технической и патентной литературе не известно регламентирование влажности сырьевой смеси при обжиге и регламентирование темпа набора и снижения температуры обжига в процессе получения расширяющих добавок к тампонажным материалам.In the scientific, technical and patent literature, it is not known to regulate the humidity of the raw material mixture during firing and to regulate the rate of set and lowering the firing temperature in the process of obtaining expanding additives to grouting materials.
Таким образом, сказанное подтверждает соответствие заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".Thus, the foregoing confirms the compliance of the claimed invention with the criterion of "inventive step".
Пример реализации изобретения.An example implementation of the invention.
Для получения расширяющей добавки готовится смесь, содержащая 1000 г мела и ПАЩ-1 или ЩСПК в количестве, обеспечивающем влажность смеси 6%. Смесь тщательно перемешивается и прессуется, затем обжигается при постоянно повышающейся температуре с темпом 10 град/мин. До температуры 900°C время подъема температуры составило 1 час. Затем сырьевая смесь после выдержки при температуре 900°C охлаждалась и размалывалась.To obtain an expanding additive, a mixture is prepared containing 1000 g of chalk and PASCH-1 or ShchSPK in an amount providing a moisture content of 6%. The mixture is thoroughly mixed and pressed, then fired at a constantly rising temperature at a rate of 10 deg / min. Up to a temperature of 900 ° C, the temperature rise time was 1 hour. Then, the raw mix after cooling at a temperature of 900 ° C was cooled and milled.
С полученной расширяющей добавкой готовился тампонажный материал, содержащий 900 портландцемента ПЦТ-1-50 и 100 г полученной расширяющей добавки. Смесь затворялась 500 г воды (В/Ц=0,5). У полученного раствора согласно ГОСТ измеряли растекаемость и плотность. Кроме этого, заливали формы для получения образцов - балочек для определения прочности цементного камня на изгиб через 2 суток твердения в нормальных условиях. Свойства раствора и полученного цементного камня приведены в таблице, из которой видно, что основные свойства раствора и камня находятся в пределах требований ГОСТ 1581-96. В этой же таблице приведены характеристики традиционно применяемого тампонажного портландцемента.With the obtained expanding additive, a grouting material was prepared containing 900 Portland cement PCT-1-50 and 100 g of the obtained expanding additive. The mixture was closed with 500 g of water (W / C = 0.5). The resulting solution according to GOST measured the spreadability and density. In addition, molds were poured to obtain specimens - beams for determining the strength of cement stone in bending after 2 days of hardening under normal conditions. The properties of the mortar and the resulting cement stone are shown in the table, which shows that the main properties of the mortar and stone are within the requirements of GOST 1581-96. The same table shows the characteristics of the traditionally used cement Portland cement.
Пример реализации заявляемого способа свидетельствуют о соответствии его критерию "практическая применимость".An example implementation of the proposed method indicate compliance with its criterion of "practical applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011152727/03A RU2484115C1 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Method for obtaining expansion agent to plugging material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011152727/03A RU2484115C1 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Method for obtaining expansion agent to plugging material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2484115C1 true RU2484115C1 (en) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011152727/03A RU2484115C1 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | Method for obtaining expansion agent to plugging material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2484115C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1167306A1 (en) * | 1983-02-22 | 1985-07-15 | Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева | Plugging composition |
RU2065923C1 (en) * | 1994-05-13 | 1996-08-27 | Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Plugging composition |
RU2153061C1 (en) * | 1999-04-14 | 2000-07-20 | Государственное научно-производственное предприятие "Азимут" | Expandable plugging material |
US6855201B2 (en) * | 2002-06-20 | 2005-02-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cementing compositions |
US7063153B2 (en) * | 2002-06-20 | 2006-06-20 | Eoff Larry S | Methods and compositions for cementing wells |
US7357833B2 (en) * | 2002-08-23 | 2008-04-15 | Bki Holding Corporation | Cementitious material reinforced with chemically treated cellulose fiber |
US20090318589A1 (en) * | 2007-11-30 | 2009-12-24 | Eduardo Romero-Nochebuena | Additive composition for mortars, cements and joint compounds and cementitious compositions made therefrom |
-
2011
- 2011-12-22 RU RU2011152727/03A patent/RU2484115C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1167306A1 (en) * | 1983-02-22 | 1985-07-15 | Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева | Plugging composition |
RU2065923C1 (en) * | 1994-05-13 | 1996-08-27 | Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Plugging composition |
RU2153061C1 (en) * | 1999-04-14 | 2000-07-20 | Государственное научно-производственное предприятие "Азимут" | Expandable plugging material |
US6855201B2 (en) * | 2002-06-20 | 2005-02-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cementing compositions |
US7063153B2 (en) * | 2002-06-20 | 2006-06-20 | Eoff Larry S | Methods and compositions for cementing wells |
US7357833B2 (en) * | 2002-08-23 | 2008-04-15 | Bki Holding Corporation | Cementitious material reinforced with chemically treated cellulose fiber |
US20090318589A1 (en) * | 2007-11-30 | 2009-12-24 | Eduardo Romero-Nochebuena | Additive composition for mortars, cements and joint compounds and cementitious compositions made therefrom |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8409344B2 (en) | Cement and methods of preparing cement | |
KR101305546B1 (en) | Method of manufacturing portland cement for carbon dioxide reduction including calcined dolomite take advantage of hydration properties | |
KR101189202B1 (en) | A dried cement mortar composition comprising calcined dolomite | |
CN108774016B (en) | Double-source expanding agent for concrete and preparation method thereof | |
RU2484115C1 (en) | Method for obtaining expansion agent to plugging material | |
EA028636B1 (en) | Sulfo-aluminous clinker with a low belite content | |
KR101991317B1 (en) | cement clinker composition | |
RU2308431C1 (en) | Mix for production of silica brick (versions) | |
RU2286965C1 (en) | Method of manufacturing magnesia binder | |
WO2007000501A1 (en) | Method for making a calcium sulpho-aluminate based composition | |
CA2611886A1 (en) | Granular composition comprising an anhydrite iii hydraulic binder and an alumina-based granular material | |
RU2506235C1 (en) | Method of obtaining dolomite binding material | |
RU2601962C1 (en) | Method of producing gypsum binder, modified composite gypsum binder and method for production thereof | |
RU2362747C1 (en) | Cement expansion agent | |
RU2569657C1 (en) | Raw mix for sulphated cement | |
JP2832860B2 (en) | Quick-setting agent for shotcrete | |
CN100360458C (en) | Air entraining concrete material manufactured by sand | |
KR101285699B1 (en) | Method of quick lime and Crack inhibitor using the same | |
RU2323915C1 (en) | Charge for ceramics producing | |
SU973496A1 (en) | Method for roasting raw mix | |
SU1512942A1 (en) | Method of producing expandable additive to grouting mortar | |
RU2153061C1 (en) | Expandable plugging material | |
JP4948724B2 (en) | Non-fired cement cured body and method for producing the same | |
JPS60215567A (en) | Manufacture of ceramic sintered body | |
SU371008A1 (en) | MIXTURE FOR CASTING FORMS |