Способ обработки цемента. Обработка цемента


Способ обработки цемента

 

Г. А. Ашимов, Л. Э. Блеч, В. Е. Зеленков и B. К. Кульсартов (72) А вторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ БЕМЕНТА

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для повышения прочности бетона закладок выработанных пространств.

Известен способ активации бетонной смеси, заключаЮщийся в воздействии на уложенный в форму бетон направленного магнитного поля $1).

Недостатком известного способа яв- ляется невозможность создания интенсив- 1О ного направленного магнитного поля при больших объемах закладки.

Известен также наиболее близкий к изобретению по технической сущности

15 способ обработки цемента путем пропускания его через магнитное поле с постоннной напряженностью 300-3000 Э (2J.

Недостатком указанного способа является относительно низкая прочность иэ-за флокуллирования намагниченного порошка цемента.

Цель изобретения - повышение активности, 2

Поставленная цель достигается тем, что способ обработки цемента путем пропускания его через магнитное поле осуществляют путем пропускания цемента через переменное магнитное поле с убывающей напряженностью от 900-1000 Э до 0,1-0,3 Э в течение 1-15 с со скоростью 0,1-1,0 м/с.

Активация производится путем прохождения через магнитное поле цементного порошка или смеси цемента с водой.

Изменение напряженности магнитного поля возможно по линейной, логарифми- ческой или экспоненциальной зависимости.

Пример. Нля изготовления бетонных смесей по прототипу и по изобретению используют цемент портландский

М=400 со следующим химическим сосгавом, мас%: Ь» 02 20, А О 7, FegO> 8, СаО 65. Этот цемент имеет следующий минералогический состав, мас.7: С2, 9 52;

CgS 21; СуА 10; Сд AF 17, Активацию цемента по изобретению производят при его прохождении через

7184 конический соленоид длиной 1 м который индуцирует переменное с частотой 50 Г магнитное поле с напряженностью на вхо"- де потока цементного порошка 1000 Э и на выходе его 0,3 Э. Время активации

5 частиц цемента в соленоиде составляет 1 с.

Активацию цемента по прототипу производят постоянным магнитным полем нап=:-:::-:-- -:ðàæåíéîñòüþ 3000 Э.

Готовят следующий состав закладочной 1О

Показатели

Смесь

Предел прочйостй на сжатие бетона, МПа, после нормальновлажностного твердения в течение, сутки

1,25

1,43

2,04

3,81

2,61 °

4,85

Источники информации, принятые во внимание при експертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ио 371 190, кл. С 04 В 43/00, 22. 06. 70.

2. Авторское свидетельство СССР

N 291892, кл. С 04 В 7/52, 20.02.67, I

Составитель Е. Коялов

Редактор А.,Соловьева т ехред" Н. Вабурка Корректор М. пемчик е I Ф Ю В Ф

Заказ 9975/3 Тираж 671 Подписное

11НИИПИ Г жударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из данных таблицы явствует, что бетонная смесь по изобретению в сопоставлении с прототипом обеспечивает во всех возрастах твердения бетона увеличение — прочности и величина повьппения прочнос.ти составляет до 30%.

Фо м л а и зоб ет ения р у р

Способ обработки цемента путем проз ак.» мс — пусканйя его через магнитное поле, о т лич авгий ся тем, что, сцелью у..- .

03 4

I меси на" активированных цементах, кг/м

Шебень фракции

5-32. мм 850

Песок дробленый фракции менее 5 мм 850

Цемент 240

Вода 360

Прочностные характеристики образцов бетона из указанной смеси приведены в таблице. повышения активности, цемент пропускают через переменное магнитное поле с уоывающей напряженностью от 900-1000 Э до 0,1-0,3 Э в течение 1-15 с со скоростью 0,1-1,0 м/с.

  

www.findpatent.ru

обработка цемента - это... Что такое обработка цемента?

 обработка цемента n

silic. Zementverarbeitung

Универсальный русско-немецкий словарь. Академик.ру. 2011.

  • обработка холодом
  • обработка цементной смесью на основе дизельного топлива

Смотреть что такое "обработка цемента" в других словарях:

  • Обработка абразивная — – механическая обработка металлов, стекла, дерева и других материалов при помощи абразивного инструмента. К абразивной обработке относятся: шлифование, хонингование, притирка, полирование, суперфиниш, затачивание и др. [Большая советская… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Обработка древесины газовоздушная термическая — – термическая обработка древесины в воздухе или газовоздушной среде. [ГОСТ 17743 86] Рубрика термина: Древесина Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехн …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Обработка механическая — – дополнительная обработка огнеупорного изделия, состоящая в воздействии на огнеупорное изделие абраивного или режущего инструмента. [ГОСТ Р 52918 2008] Рубрика термина: Технологии керамики Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование,… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Обработка поверхности — – отделка бетонной поверхности, удаление слоя застывшего бетона на определенную глубину, в том числе с помощью специальных механических средств. [ГОСТ Р 52086 2003] Обработка поверхности – подготовка поверхности перед склеиванием,… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Обработка тепло-влажностная — Обработка тепловлажностная – обработка материалов водяным паром или горячей водой с целью ускорения процесса твердения вяжущих или проведения синтеза искусственного камня. [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Обработка тепловая ступенчатая — – тепловая обработка, режим которой предусматривает две или более выдержки, осуществляемых при разных температурах. [ГОСТ Р 52918 2008] Рубрика термина: Тепловые свойства материалов Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Обработка дополнительная огнеупоров — Обработка дополнительная  огнеупоров – комплекс технологических операций, осуществляемых после формирования основных свойств огнеупорных изделий и обеспечивающих придание ему дополнительных свойств или улучшение его эксплуатационных и… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Обработка древесины гидротермическая — – воздействие на древесину тепла, влажных газов или жидкостей с целью придания ей установленных технологических или эксплуатационных свойств. [ГОСТ 17743 86] Рубрика термина: Древесина Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Обработка наблюдений — – применение к результатам наблюдений методов теории вероятностей и математической статистики для выводов об истинных значениях полученных величин. [Советский энциклопедический словарь, 1991 г.] Рубрика термина: Общие термины Рубрики… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Обработка огнезащитная — – нанесение огнезащитного состава на поверхность объекта огнезащиты (окраска, обмазка, напыление и т. п.). [РД 153 34.0 20.262 2002] Рубрика термина: Горючесть материалов Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Обработка огнеупорной формовочной массы — – технологическая операция или комплекс операций для придания огнеупорной формовочной массе и (или) огнеупорному изделию определенных свойств. [ГОСТ Р 52918 2008 ] Рубрика термина: Технологии керамики Рубрики энциклопедии: Абразивное… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

universal_ru_de.academic.ru

Способ обработки цементных растворов

 

Изобретение относится к геологоразведочной, нефте- и горнодобывающим отраслям промышленности и может быть использовано для обработки и активации цементных растворов, а также глиноцементных, тампонажных и буровых растворов. Технический результат - уменьшение энергозатрат и снижение времени обработки за счет снижения числа импульсов. В способе активации цементного раствора, включающем его обработку чередующимися высоковольтными электрическими пробоями межэлектродного промежутка и растекающимися в этом растворе импульсными токами при количестве электрических пробоев 40 - 50 % от общего числа подаваемых импульсов, осуществляют дополнительную обработку зарядным током, измеряют зарядный ток не менее чем в двух точках раствора, равноудаленных от межэлектродного промежутка и при равенстве измеряемых токов обработку прекращают. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к геологоразведочной, нефте- и горнодобывающим отраслям промышленности и может быть использовано для обработки цементных растворов, а также глиноцементных, тампонажных и других видов буровых растворов.

Известен способ обработки цементных растворов (А.С. СССР №587238, МПК Е 21 В С 04 В 33/138, приор. от 4.07.73 г.), при котором на раствор воздействуют мощными ударными волнами, возникающими вследствие высоковольтных импульсных разрядов между высоковольтными и заземленными электродами с энергией единичного импульса от единиц до десятков килоджоулей.

Недостатком данного способа обработки цементных растворов является недостаточно высокая эффективность процесса активации цементов, что приводит к большим энергозатратам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный нами за прототип способ обработки цементных растворов путем воздействия высоковольтными электрическими импульсами (А.С. СССР №1225218, МПК С 04 В 40/00, опубл. 30.08.94 г.), при котором цементный раствор помещается в камеру со встроенными электродами, воздействуют электрическими импульсами с параметрами, которые для 40-50% импульсов обеспечивают электрический пробой межэлектродного промежутка, а для остальных импульсов - растекание импульсных токов в обрабатываемом растворе без пробоя между электродами.

Недостатками данного способа являются длительное время обработки и большие энергозатраты. Это связано с тем, что датчики давления контролируют процесс обработки цементного раствора по амплитуде ударных волн только в течение 40-50% от общего времени обработки раствора, т.е. когда происходит пробой межэлектродного промежутка, а в то время, когда пробоя нет, на раствор воздействуют только растеканием импульсных токов. Тогда информации о ходе процесса нет. Таким образом отсутствует непрерывная информация о ходе процесса обработки цементного раствора импульсными электрическими разрядами, что приводит к увеличению времени его проведения и перерасходу энергии.

Основной технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение энергозатрат и снижение времени обработки за счет снижения числа импульсов. Уменьшение энергии и количества импульсов по сравнению с прототипом позволяет снизить энергозатраты и время обработки цементного раствора в 1,14 раза.

Основная техническая задача достигается тем, что в способе активации цементного раствора, включающем его обработку чередующимися высоковольтными электрическими пробоями межэлектродного промежутка и растекающимися в этом растворе импульсными токами при количестве электрических пробоев 40-50% от общего числа подаваемых импульсов, согласно предложенному осуществляют дополнительную обработку зарядным током, измеряют зарядный ток не менее чем в двух точках раствора, равноудаленных от межэлектродного промежутка, и при равенстве измеряемых токов обработку прекращают.

Пример конкретного выполнения

На чертеже представлена схема установки для осуществления способа обработки цементных растворов высоковольтными электрическими импульсами. Установка выполнена в виде зарядного устройства, состоящего из высоковольтного трансформатора 1 и выпрямителя 2, подсоединяемых к генератору импульсов, представленного конденсаторной батареей 3 и шаровым разрядником 4. В рабочей камере 5 располагаются высоковольтные электроды 6 и 7, один из которых 6 подключен к конденсаторной батарее, а другой 7 заземлен. В рабочей камере 5 также находятся измерительные электроды 8, которые присоединены к датчику тока 9 через защитную индуктивность 10. Параллельно датчику тока ставится защитное шунтирующее сопротивление 11. Имеется также счетчик импульсов 12.

Для конкретного выполнения данного способа емкость конденсаторной батареи 3 составляет С - 0,5 мкФ, амплитуда импульса - 60 кВ, величина межэлектродного промежутка - 15 мм, частота импульсов - 6 Гц. Дополнительные измерительные электроды 8 размещались напротив друг друга перпендикулярно межэлектродному промежутку на равном расстоянии от него, расстояние 15 см. Используется цементный раствор затворения цемента в технической воде с удельным сопротивлением 3103 Омсм. Удельный вес цементного раствора 1,85 г/см3. Объем раствора 30 л.

Способ осуществляется следующим образом. Приготовленный цементный раствор заливают в рабочую камеру 5. Затем включается установка и происходит зарядка конденсаторной батареи 3 до величины напряжения, необходимого для пробоя воздушного шарового разрядника 4. При этом раствор в рабочей камере 5 подвергается активирующему воздействию зарядного тока. После того как напряжение на конденсаторной батарее достигнет величены пробивного напряжения шарового разрядника 4, он срабатывает и раствор обрабатывается высоковольтными электрическими импульсами. При этом энергетические параметры импульсов выбирают такими, которые для 40-50% импульсов обеспечивали бы электрический пробой межэлектродного промежутка, а для остальных импульсов - растекание импульсных токов в обрабатываем растворе без пробоя между электродами 6 и 7. Таким образом, в одной рабочей камере 5 имеет место три механизма воздействия на обрабатываемый раствор, а именно обработка раствора зарядным током конденсаторной батареи 3 генератора импульсов, гидродинамическими ударами, возникающими при пробое раствора, и воздействием на рабочую среду растекающимися импульсными токами. С помощью счетчика 12 подсчитывается количество импульсов и регистрируется значение протекающего через раствор цемента зарядного тока конденсаторной батареи 3 с помощью измерительных электродов 8, присоединенных к датчикам тока 9. При равенстве показаний датчиков тока 9 обработку прекращают. Эффективность обработки оценивают по прочности цементного камня на изгиб.

В результате была установлена связь между разностью показаний датчиков тока 9 и свойствами цементного камня, что представлено в таблице:

Из таблицы видно, что при равенстве показаний датчиков тока 9 прочность цементного камня на изгиб была максимальной, а если разность показаний отлична от нуля, то прочность цементного камня существенно ниже максимального значения. Разность показаний датчиков тока 9 стала равной нулю, после подачи 1050 импульсов и при дальнейшей обработке это состояние сохранялось, аналогично этому прочность цементного камня достигала максимума при обработке раствора 1050 импульсами и при дальнейшей обработке почти не изменялась. Отсюда следует, что связь между разностью показаний датчиков тока 9, регистрирующихся в двух точках камеры 5 при помощи измерительных электродов 8, значений зарядного тока конденсаторной батареи 3 и свойствами цементного камня установлена, что позволяет своевременно установить момент окончания обработки.

Для сравнения аналогичным образом провели обработку цементного раствора по способу прототипа, при обработке 30 литров раствора требуется 1200 импульсов, при этом прочность цементного камня 76,7 кгс/см2. Продолжительность процесса и энергозатраты при обработке определялись энергией единичного импульса в 900 Дж и количеством поданных импульсов.

Таким образом, число импульсов при одинаковых свойствах обрабатываемого раствора снижено на 150 импульсов, суммарные энергозатраты на обработку цементного раствора по заявленному способу составляют 94,5104 Дж, а по способу прототипа энергозатраты составили 108104 Дж.

Следовательно, энергозатраты на обработку цементного раствора и время обработки по заявленному способу в 1,14 раза меньше, чем по прототипу.

Способ активации цементного раствора, включающий его обработку чередующимися высоковольтными электрическими пробоями межэлектродного промежутка и растекающимися в этом растворе импульсными токами, при количестве электрических пробоев 40 - 50 % от общего числа подаваемых импульсов, отличающийся тем, что осуществляют дополнительную обработку зарядным током, измеряют зарядный ток не менее чем в двух точках раствора, равноудаленных от межэлектродного промежутка и при равенстве измеряемых токов обработку прекращают.

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Загрязнение цементом | FluidsPro

Необходимость разбуривания цемента возникает при бурении всех скважин. Единственное условие, при котором цемент не является загрязняющим веществом, — это бурение с раствором на основе чистой воды, соляного раствора, с раствором на кальциевой основе или на углеводородной основе, а также в случае полного затвердения цементного камня. Самым распространенным раствором является бентонитовый раствор с низким уровнем рН. В этом случае загрязнение цементом сказывается самым негативным образом на параметрах бурового раствора. Интенсивность загрязнения зависит от того, какими добавками обрабатывался раствор, от типа и концентрации твердой фазы, от количества выбуренного цемента и его состояния. Необходимо помнить о том, что загрязнение цементом может произойти во время транспортировки барита или на буровой установке.Сначала загрязнение цементом проявляется в повышенной вязкости раствора, росте СНС и нерегулируемой водоотдаче. Все это является результатом повышения уровня рН и адсорбции кальция частицами глины, ведущей к флокуляции.

Цемент — это сложный силикат извести Ca(OH)2. При растворении в воде или водной фазе бурового раствора образуется большое количество гидроксил-ионов (OH—).Ca(OH)2 ⇄ Ca2+ + 20H— (pH <11,7)Приведенная выше реакция обратима, она выражает равновесие между концентрацией цемента и уровнем рН бурового раствора. Растворимость извести снижается с ростом рН бурового раствора. Когда рН превышает 11,7 происходит выпадение извести из раствора. Таким образом, известь становится практически нерастворимой при рН выше 11,7, что дает излишек (или запас) непрореагировавшей извести благодаря нерастворенному цементу.Основной признак загрязнения цементом — это значительный рост рН, Pm и избыточная концентрация извести, рассчитанная по Pm и Pf.Если разбурено относительно малое количество цемента, интенсивность загрязнения не становится серьезной проблемой. Загрязненный цементом раствор либо фильтруется на вибросите, либо обрабатывается дефлокулянтами или осаждающими реагентами. При очистке раствора от цемента важно учитывать этап выполняемых в это время буровых работ. Небольшое загрязнение можно эффективно устранить и оставить раствор удовлетворительного качества как пакерную жидкость; однако в большинстве случаев на качественную обработку раствора попросту не хватает времени. Загрязнение цементом в условиях высокой забойной температуры требует немедленной и полной обработки во избежание загустевания или затвердевания цемента при высокой температуре.

При разбуривании большого количества цементного камня необходимо учитывать следующие технологические условия:1. Если бурение находится в промежуточной или конечной стадии, вместо бурового раствора при проходке цемента лучше использовать воду. Это возможно лишь при проходке цемента в обсаженном стволе и отсутствии заколонных перетоков.2. Если разбуривание цемента ведется на буровом растворе, с цементным загрязнением легко справиться на промежуточном этапе бурения. Обычно на данном этапе остается достаточно времени, чтобы произвести очистку или разбавление бурового раствора для выравнивания его параметров.3. При заканчивании скважины необходимо выделить достаточное количество времени для очистки раствора от цемента, в противном случае цемент может набрать структуру. Если в качестве пакерной жидкости используется известковый раствор, возможно проведение простой обработки дефлокулянтами с разбавлением.

Влияние рН на растворимость цемента создает трудности для применения осаждающих реагентов, если только не имеется достаточного времени на разбавление и снижение рН. Гидроксил-ионы увеличивают рН, делая кальций (цемент) нерастворимым. Поэтому сильно загрязненный цементом буровой раствор обычно обладает низкими реологическими свойствами по причине реакций ионного обмена кальция, высоким рН, высокой щелочностью, высоким Pm, низким содержанием кальция в фильтрате и, в зависимости от концентрации раствора, высокой водоотдачей. При обработке загрязненного цементом бурового раствора следует проявлять аккуратность. Низкие реологические параметры, полученные в результате анализов, могут не отражать фактические условия на забое, особенно если забойная температура превышает 275°F (135°C). Схватывание цемента при высокой температуре может стать серьезным осложнением при загрязнении бурового раствора цементом.

Устойчивость к загрязняющим примесям

Обработка бурового раствора при загрязнении цементом:1. Увеличение концентрации дефлокулянтов в буровом растворе. Лигносульфонат и лигнит действуют эффективно в присутствии кальция в широком диапазоне рН. При необходимости дополнительного контроля водоотдачи можно применить асфальтены и лигниты (например Tannathin, Resinex и XP-20) которые весьма эффективны в среде с большим уровнем кальция. Большинство проблем, вызванных загрязнением цемента, решаются достаточно легко именно таким образом. Однако при проходке большого количества цемента буровой раствор необходимо обработать так, чтобы снизить содержание извести (если это позволит температурный режим).2. Когда цемент становится растворимым, он повышает щелочность. Поэтому нет необходимости в добавлении каустической соды вместе с дефлокулянтами. Низкий рН дефлокулянтов, таких как лигнит и SAPP, компенсирует влияние гидроксил-ионов, образовавшихся при растворении цемента. Это способствует снижению pH и Pm, что повышает растворимость цемента (и кальция), в результате чего образуется осадок.3. Свободный кальций можно осадить из раствора бикарбонатом натрия или кислым пирофосфатом натрия. Существуют разные точки зрения относительно того, какой из этих химреагентов наиболее эффективен, однако и бикарбонат натрия, и SAPP в равной степени снижают рН и Pm.4. Если разбуривание цемента ведется на полимерном растворе, в таком растворе будет иметь место гидролизация полимеров из-за высокого рН и осаждение полимеров кальцием (см. Рис. 1 и 2). Поэтому необходимо снизить уровень рН и срочно удалить кальций (Ca2+) из раствора осаждением.

5. В этом случае в раствор вводится лимонная кислота (h4C6H5O7). Лимонная кислота осаждает цемент в виде цитрата кальция и снижает рН. Реакция при обработке раствора лимонной кислотой имеет следующий вид: 2(h4C6H5O7 • h3O) + 3Ca(OH)2 → Ca3 (C6H5O7)2 ↓ + 8h3O6. Еще один метод борьбы с загрязнением бурового раствора цементом — применение механических систем очистки для удаления мелких частиц цемента. В этом случае цемент удаляется еще до того, как он может раствориться при низком рН.Бикарбонат натрия — отличное средство для борьбы с загрязнением раствора, так как бикарбонат осаждает кальций и снижает уровень рН. В зависимости от рН раствора, бикарбонат натрия образует ионы карбоната (CO32- ) и бикарбоната (HCO3—), которые осаждают кальций путем образования карбоната кальция (известняка) как показано ниже:NaHCO3 + Ca(OH)2 → NaOH + h3O + CaCO3 ↓При добавлении бикарбоната снижается уровень рН. Это результат реакции HCO3 с NaOH, которая необходима для преобразования HCO3 в CO3.При использовании двууглекислого натрия целью является введение в раствор источника ионов карбоната и бикарбоната для реакции с избыточной известью и ионами кальция. Зачастую при использовании этого метода обработки раствора возникают осложнения из-за передозировки карбоната. Если концентрация карбонатов превышает уровень, необходимый для осаждения кальция, возможно загрязнение бурового раствора карбонатами. Поэтому лучше всего сначала добавить лишь небольшое количество карбонатов и понаблюдать за характеристиками раствора.Еще один подход к обработке цемента — использование фосфата SAPP (кислый пирофосфат натрия). Фосфаты хорошо удаляют кальций и способствуют дефлокуляции загрязненного раствора. Используемые для обработки фосфаты при температуре выше ±200°F (±93,3°F) преобразуются в ортофосфаты. Ортофосфаты не так эффективны в качестве дефлокулянтов, однако они способны удалять из раствора кальций.Дополнительный эффект использования фосфатов заключается в снижении рН, Pf и Pm. У кислого пирофосфата натрия рН равен 4,8; у phos — 8,0. Еще одно преимущество фосфатов заключается в отсутствии побочных продуктов реакции, которые могут привести к дополнительным осложнениям.При необходимости снижения уровня Pm лучше воспользоваться кислым пирофосфатом натрия. При проходке большого количества цемента может потребоваться обработка бурового раствора какой-либо кислотой. Даже при использовании бикарбоната уровень рН может превысить допустимые пределы, поэтому в таких случаях буровой раствор обрабатывают лимонной кислотой, кислым пирофосфатом натрия, уксусной кислотой, лигнитом с низким рН или лигносульфонатом в сочетании с бикарбонатом.ПРИМЕЧАНИЕ: Из-за высокого уровня рН кальцинированная сода при обработке загрязненного цементом раствора не применяется.

Читайте далее Загрязнение карбонатами

fluidspro.ru


Смотрите также