Технологическая линия по производству тампонажного портландцемента мокрым способом. Производство цемента тампонажного


марки, состав и области применения

Одна из разновидностей портландцемента - тампонажный цемент. Этот вид портландцемента можно использовать в широчайшем диапазоне при проведении тампонажных работ. Он занимает одно из важнейших мест благодаря хорошему сочетанию технических и строительных свойств.

Что же это за материал и чем он отличается от привычного всем цементного раствора? Об этом – далее.

Специфические особенности

То, чем отличается от портландцемента тампонажный цемент, – состав: для его изготовления в измельченную клинкерную основу с гипсом вносят определенные добавки.

Для нефтяных и газовых скважин изготавливаются разные типы смесей, которые разделяются на следующие подвиды:

  1. Гигроскопический. Для получения материала в сухую массу вводят гидрофобизатор триэтаноламина.
  2. Утяжеленный. Для изготовления смешивают цементный клинкер с гипсом и утяжеляющими добавками. Таковыми может служить железная руда в виде тяжелых шпальтов, гематитов, магнетитов.
  3. Песчанистый. Для получения материала этого подвида в смесь добавляют кварцевый песок с гипсом. Количество компонентов не должно быть больше 50 % для «горячих» скважин и меньше 20 % для «холодных».
  4. Солестойкий. Используется там, где соли в грунтовых водах имеют высокую концентрацию. Это приводит к возникновению коррозии, но добавление тонкоизмельченного кварцевого песка устраняет это недостаток.

Технические характеристики каждого вида зависят от пропорций и свойств компонентов. Таковыми могут выступать кварцевый песок, минеральные вещества, известняк, шлак.

Технология применения

Поскольку тампонажный цемент приходится заливать не вручную, а закачивать насосами, массу делают достаточно жидкой. Для этого на 2 части сухой смеси добавляют 1 часть воды. Полученная масса называется пульпой. Если температура высокая, пульпа может затвердеть уже за 1,5-10 часов. Чем выше температура, тем быстрее схватится цемент тампонажный. Применение в холодных скважинах (или если масса используется при гидроизоляционных работах на возведении зданий в холодное время года) приводит к тому, что процесс затвердения начнется через 2-3 часа и завершится часов через 20-22. Дольше всего застывает солестойкий цемент.

Показатель прочности на изгиб через двое суток после полного застывания таков:

  1. Если отсутствует нагрев – приблизительно 62 кГ/см.
  2. Если температура стабильно высокая - 27 кГ/см.

Но это только в том случае, если использовался качественный тампонажный цемент. Как проверить его качество? Есть очень простой и надежный способ – выполнить пробу через сито. Для этого нужно тщательно просеять через сито немного сухого порошка. Если в сите осталось ¾ части от начального объема, материал качественный. Можно проверить и на глазок, но это могут сделать лишь те, кто имеет большой опыт работы с тампонажным цементом. В противном случае придется доверять продавцу. Но при этом стоить обратить внимание и на состав сухой смеси – количество гипса не должно быть больше чем 3,5 %.

Характеристики

Главными особенностями материала являются следующие показатели:

  1. Высокая скорость твердения. Но при этом подвижность смешанной с водой смеси сохраняется достаточно долго.
  2. Водостойкость. Раствор может твердеть даже под водой.
  3. Сочетание с разными наполнителями. Причем это могут быть и поверхности, имеющие физико-химическую природу, включая и сталь.
  4. Независимо от условий окружающей среды, затвердевшая смесь сохраняет прочность и целостность достаточно долго.

Классификационные особенности

Тампонажный цемент бывает нескольких видов. Все они отличаются по разным параметрам. Так, по составу веществ материал бывает таких типов:

  • I – без добавок;
  • II – с миндобавками;
  • III – со спецдобавками. Они используются, чтобы регулировать плотность раствора.

Материал III типа бывает утяжелённым (Ут) и облегченным (Об). Кроме того, каждый тип материала подразделяется на виды, предназначенные для использования при нормальных (25-50), низких (15-24), умеренных (51-100) или повышенных (101-150) температурах.

Условные обозначения

Для определения марки материала применяется специальная маркировка:

  1. Цемент тампонажный – ПЦТ.
  2. Сульфатостойкость - СС.
  3. Средняя плотность.
  4. Максимально допустимая температура при выполнении работ.
  5. Пластификация или гидрофобизация. Обозначаются как Пл, Гф.
  6. Стандартный показатель.

Пример: ПЦТ-I-СС-100. Обозначение несет такую информацию: материал является тампонажным портландцементом, не содержащим добавок, является сульфатостойким. Предназначен для использования при температуре от 51 до 100 градусов.

ПЦТ-III-УТ1-100. Это тампонажный вид портландцемента, облегченный тип с плотностными показателями 2,1 г/см3. Можно работать с материалом при умеренной температуре.

ПЦТ-III-Об5-50 - цемент тампонажный. Является облегченным типом. Обладает плотностными показателями 1,5 г/см3. Допускается к работе при нормальных температурах.

Проверка качества

Этот материал предназначен для создания гидроизоляции скважин, но нередко используется тампонажный цемент в строительстве при возведении некоторых жилых или промышленных объектов. Но чтобы материал смог выполнить предназначенную задачу, обеспечить герметичность и надежность созданного сооружения и при этом был экологически безопасным, он должен быть качественным, а состав – соответствующим сложности и особенностям поставленных задач. Для этого созданные смеси проходят проверку.

Есть разные методы испытания тампонажного цемента, чем и занимаются специализированные лаборатории. Они определяют следующие показатели:

  1. Плотность (удельный вес).
  2. Реологические свойства.
  3. Время загустевания.
  4. Водоотделение.
  5. Фильтрационные потери.
  6. Предел прочности.
  7. Устойчивость перед ультразвуком.
  8. Проницаемость застывшего материала жидкостями, газом, воздухом.

fb.ru

Как делают цемент. - Как это сделано, как это работает, как это устроено

Цементная промышленность является одной из важнейших отраслей материального производства. Значение этой отрасли в народном хозяйстве определяется прежде всего ее неразрывной связью с ходом капитального строительства. Цемент — один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов, железобетонных изделий, а так же для скрепления отдельных деталей строительных конструкций, гидроизоляции и многих других целей.

Я провёл съемку на заводе Lafarge («Уралцемент») расположенном в поселке Первомайский, Челябинской области. Завод производит цемент по мокрому способу с 1957 года и по объемам производства находится в десятке крупнейших цементных заводов России. Для производства цемента используют глину и известняк. В качестве топлива выступает природный газ.

История портландцемента начинается 21 октября 1824 года, когда английский каменщик Джозеф Аспдин получил патент на вещество, которое назвал «портландцемент», поскольку его цвет напоминал серый цвет скал, находившихся вокруг города Портланд.

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, гипса и специальных добавок. Свойства портландцемента зависят от состава клинкера и степени его измельчения. Важнейшее свойство портландцемента — способность твердеть при взаимодействии с водой. Оно характеризуется маркой портландцемента, определяемой по прочности на сжатие и изгиб стандартных образцов цементно-песчаного раствора после 28 суток твердения во влажных условиях.

2. Производство цемента складывается из двух основных технологических процессов: получение клинкера (наиболее трудоемкий и энергозатратный этап) и его помол с соответствующими добавками.

3. Для изготовления цемента сначала добывают известняк и глину из карьера.

4.

5.

6. Пройдя предварительную обработку, исходные материалы поступают в мельницу мокрого самоизмельчения «Гидрофол», где перерабатываются в шлам. Затем шлам домалывается в сырьевых мельницах и усредняется в шламбассейнах.

7. На заводе находится специальная лаборатория, в которой производят постоянный контроль качества и дозировку сырьевых материалов и добавок. И в том числе проводят тестирование конечного продукта на прочность.

8.

9.

10.

11. Затем тонкомолотый сырьевой шлам вводится во вращающуюся печь (длиной около 200 м и диаметром 4 м) и обжигается при температуре 1450 градусов Цельсия.

12. При обжиге частички сырья сплавляются между собой, образуя клинкер.

13. Печь для обжига представляет собой вращающийся металлический цилиндр, который наклонен к горизонтальной плоскости под углом 3-4 градуса, чтобы обеспечить возможность движения материала вдоль печи.

14. Полученный клинкер охлаждается в холодильниках, дробится и подается транспортерами в бункеры цементных мельниц для помола.

15. Электрофильтры на вращающихся печах позволяют сократить выбросы пыли в атмосферу в 10-30 раз.

16.

17.

18. Остывший клинкер подается в мельницу.

19.

20. Это самый шумный участок производства. Находится в цеху без наушников просто невозможно.

21. Цемент получают путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, минеральных добавок (10-15%) и гипса (3-7%), который служит для регулирования сроков схватывания. Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм.

22.

23.

24. Процедура LOTOTO (LockOut / TagOut / TryOut). Комплекс действий для повышения безопасности на производстве.

25. Различные минеральные добавки служат для придания бетонам, растворам и др. изделиям на основе цемента специальных свойств (скорость затвердевания, устойчивость в природных водах, морозостойкость).

26.

27.

28. Полученный портландцемент транспортируется из мельниц в силосы для хранения.

29. Из силосов цемент отгружают железнодорожными вагонами и автомобильным транспортом в следующем виде: навалом, специальными контейнерами МКР весом до 1 тонны, бумажными мешками весом 50 кг.

30.

31.

32.

33.

Оригинал взят у victorborisov в Как делают цемент

kak-eto-sdelano.livejournal.com

Цементные заводы России, производители цемента

История производства цемента в России начинается с заявки на патентование нового вяжущего вещества Егором Челиевым в 1825 году. Хотя, практические работы с применением цементных смесей велись в 1813 году при восстановлении Москвы на работах по укреплению берегов Москва-реки и строительстве Кремля. Но волею судеб автором портландцемента считается англичанин Дж. Аспдин (Joseph Aspdin), запатентовавший технологию в 1824 году. Начиная с 1836 года, Россия постоянно наращивала производство цемента, которое к 1913 году достигло 1,78 млн. тонн в год. Большинство предприятий располагалось на юге России, где месторождения известняка или мергеля выходят на поверхность (как говорят ученые — южнее границы последнего ледникового периода).

Виды продукции

Все виды продукции являются производными от портландцемента. Минеральные добавки и вид основного сырья придают цементу различные свойства.

  • Белый цемент — основа для отделочных смесей, цветного цемента марки ЦЦ. Применяется для строительства архитектурных объектов без последующей отделки.
  • Быстротвердеющий цемент — применяется в строительстве быстровозводимых и заливных строений.
  • Водонепроницаемый безусадочный цемент — применяется в строительстве для формирования гидроизоляции и заделки швов гидросооружений.
  • Гидрофобный цемент — присадки снижают водопоглощающие свойства, что увеличивает срок хранения.
  • Глиноземистый цемент — добавки глинозема (аллюминат и бокситы) увеличивают скорость отверждения с выделением большого количества тепла. Актуально для зимнего строительства. При добавлении гипса получается расширяющийся цемент марки РЦ.
  • Напрягающий цемент — применяется для изготовления железобетонных изделий.
  • Пуццолановый цемент — добавление тонкоизмельчённого активного кремнезёма увеличивает время схватывания и понижает тепловыделение. Актуально при возведении объектов с большими сечениями и объемами.
  • Сульфатостойкий цемент — характеризуется жесткими ограничениями по содержанию трёхкальциевого алюмината и трёхкальциевого силиката. Применяется при возведении сооружений циклически контактирующих с водой.

В отдельную группу выделяются шлаковые цементы, которые изготавливаются из отходов металлургического производства или золы от сжигания сланцев и бурого угля. Применяется в производстве шлакоблоков.

Технология производства

Принцип производства цемента не претерпел кардинальных изменений с момента его изобретения. Основные процессы:

  • Добыча известняка или мергеля открытым способом.
  • Измельчение.
  • Приготовление смеси.
  • Различают два способа — сухой и мокрый. При использовании мокрого способа перемешивание происходит с добавлением воды, которую затем выпаривают. К достоинствам этого способа можно отнести равномерность смеси по составу и размеру фракций. Недостаток — большой расход энергии на выпаривание воды перед обжигом (энергозатраты составляют 20...25% стоимости).

  • Обжиг.
  • Производится в клинкерной (вращающейся) печи с факельной горелкой. Печи для мокрой смеси вдвое длиннее и больше по диаметру, чем печи для сухой смеси. Температурный режим: верхняя загрузочная зона — 70...200 °С, зона декарбонизации — 700...1100 °С, зона спекания 1300...1450 °С, зона охлаждения — 1300...900 °С, с переходом в холодильник для быстрого охлаждения гранул.

    Сухой способ приготовления смеси получил развитие с появлением устройств экспресс-анализа состава смеси и технологий с автоматизацией процесса смешивания, что снизило энергетические затраты в 2...3 раза и увеличило съем продукции с одного квадратного метра производственной площади. На выходе получаются клинкерные гранулы.

  • Выдержка. Выдержка производится в течение 1...2-х недель для завершения химических процессов.
  • Помол, упаковка в мешки или закладка в силосы для хранения.

Положение в отрасли

Пик развития производства цемента приходится на 1965...1972 годы. СССР занимал первое место в мире, производя 100...140 млн. тонн в год (мощности предприятий РСФСР — 89...95 млн. тонн). В 90-е годы было выведено из производства более половины предприятий общей мощностью 17...23 млн. тонн. Оставшиеся предприятия объединены в десяток производственно-строительных групп.

Ведущие компании:

  • Евроцемент Груп (13 крупнейших заводов по всей территории России).
  • Холдинг Holcim Group.
  • Группа компаний ЛСР.
  • Консорциум United Cement Group.
  • Холдинг Сибирский цемент.
  • ХайдельбергЦемент Рус.
  • Компания Lafarge.

Темпы ежегодного прироста за период 2009...2012 годы составлял 4,5 %, а в 2013 — 7,8% (объем 66,4 млн. тонн). В настоящее время 90% цемента производится по затратному «мокрому» способу.

Перспективы отрасли

В целом перспективы рынка цемента имеют основания для оптимизма. Потребность в цементе удовлетворяется промышленностью на 90%, а Правительство планирует строительство большого количества объектов (чемпионат мира по футболу, газопровод Южный поток, космодром Восточный, особый экономический статус Дальнего Востока и др.). Главным сдерживающим фактором развития отрасли является отставание в применении технологии сухого приготовления смеси. Законченная реконструкция ряда предприятий и ввод в строй нескольких новых позволит снизить процент «мокрого» производства до 70, что явно недостаточно (в Европе таких производств нет совсем). По данным ФТС РФ стоимость импортного цемента составляет 56...70 долларов за тонну, что существенно превышает среднюю внутреннюю цену 110...130 $/тонну (ДФО — 183 $/тонну). Такая ситуация (при объеме импорта 12...14 млн. тонн в год за последние два года) оказывает существенное давление на внутренних производителей.

www.wiki-prom.ru

Технологическая линия по производству тампонажного портландцемента мокрым способом

Федеральное агентство по образованию

Пермский государственный технический университет

Строительный факультет

Кафедра строительных материалов и специальных технологийКУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Вяжущие вещества»

НА ТЕМУ: «Технологическая линия по производству тампонажного портландцемента мокрым способом».

Выполнил студент группы: ПСКз-06

Филипавичус В.А.

Проверил: Южаков К.Н.
Дата выдачи задания на курсовой проект:
Дата защиты курсового проекта:
Оценка за курсовой проект:

Пермь, 2009ТАМПОНАЖНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Тампонажный цемент является одной из разновидностей портландцемента и предназначен для изоляции нефтяных скважин от действия грунтовых вод. В соответствии с ГОСТ 1581-42 тампонажный цемент выпускается двух видов: а) для «холодных» скважин; б) для «горячих» скважин.

Химико-минералогический состав. По химическому составу тампонажные цементы практически не отличаются от портландцемента, вследствие чего минералогический состав клинкира тампонажного цемента на разных заводах колеблется в значительных пределах.

Клинкеры тампонажного цемента для холодных скважин характеризуются:

а) повышенным содержанием трехкальциевого алюмината (до 12-13%) при содержании алита около 50%, что обеспечивает требуемую скорость схватывания и повышенную прочность цемента в ранние сроки твердения;

б) повышенным содержанием трехкальциевого силиката (57-60%) при пониженном содержании С3А (4-7%). При таком клинкере, если он достаточно тонко измельчен, также обеспечивается требуемая скорость схватывания и высокая активность цемента в ранние сроки твердения.

Для горячих скважин, чтобы замедлить сроки схватывания и сохранить требуемую текучесть цементного раствора, применяют цемент с низким содержанием С3А. При производстве клинкера тампонажного портландцемента применяют те же сырьевые компоненты, что и для обычного портландцемента.

            Процессы твердения и гидротации тампонажного цемента ускоряются с повышением температур в скважине. Одновременно прочность цемента повышается, а время начала схватывания сокращается.

            Тампонажный цемент, затворенный 50% воды,  способен давать подвижную массу (пульпу), которую можно накачивать в скважины насосами. Необходимо, чтобы затвердевший цементный камень из такой разбавленной пульпы обладал высокой начальной прочностью. Для регулирования сроков схватывания к цементу добавляют гипс, оптимальную дозировку которого на заводах подбирают в зависимости от минералогического состава клинкера и тонкости помола цемента. Добавка гипса в расчете на SО3 не должна быть более 3,5%.

            Сроки схватывания цементного шлама с 50% воды должны быть следующими: для холодных скважин – начало схватывания не ранее 3-х часов и не позднее 7 часов 30 минут после затворения, а конец – не позднее 3 часов после начала схватывания;

Для горячих скважин – начало схватывания не ранее 1 часа 45 минут и не позднее 2 часов 45 минут после затворения, а конец – не позднее 1 часа 30 минут после начала схватывания.

Предел прочности при изгибе образцов  в возрасте двух суток должен составлять: для холодных скважин при температуре затворения 22 ±2 градуса – не менее 27кГ/см2; для горячих скважин при температуре затворения 75 ±3 градуса – не менее  62кГ/см2. Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании через сито № 008 проходило не менее 25% от веса пробы. Степень тонкости помола устанавливают на заводах в зависимости от получаемых показателей растекаемости пульпы, сроков схватывании и прочности на изгиб в двухсуточном возрасте (что определяется по ГОСТ 1581-42).

Растекаемость цементного раствора с 50% воды должна быть не менее 16 см по стандартному конусу АзНИИ. Цемент должен обнаруживать равномерность изменений объема при испытаниях по методике, установленной для портландцемента. Тампонажный цемент можно применять и как обычный портландцемент для общестроительных работ, за исключением гидротехнических сооружений, после определения его марки по ГОСТ 970-61.

В зависимости от глубины скважин меняются температурные условия, при которых ведется тампонирование. Вне глубоких, так называемых холодных скважинах температура не превышает 40 градусов. В глубоких (до 2,5 тыс.метров), или горячих скважинах, тампонировать приходится при более высокой температуре – до 90 градусов, а в сверхглубоких (до 4000 метров и более) – при температуре 100 градусов выше. Столь различные условия тампонирования обуславливают необходимость применения различных цементов, специальные виды тампонажных цементов, изготовленные с учетом специфических условий бурения, обусловленных глубиной скважин и геологическими особенностями месторождений.                                            

Специальные тампонажные цементы.  У цементов для «холодных» и «горячих» скважин при испытании по стандартной методике при хранении заметно снижались прочностные показатели. В НИИЦе-менте был разработан способ устранения этих явлений путем введения в состав цемента при его помоле добавки триэтаноламина, что позволило создать специальный вид цемента.Кроме указанных специальных видов цемента, на одном из восточных нефтяных месторождений применялась добавка до 15% глиноземистого либо гипсоглиио-земистого цемента к тампонажному портландцементу. Цементный раствор быстро схватывался. Его использование позволило прекратить катастрофический уход глинистого раствора и надежно изолировать нефтеносные пласты от водоносных горизонтов.

Солестойкие тампонажные портландцементы. Проблема повышения стойкости тампонажных цементов для службы в минерализованных пластовых водах наших нефтяных месторождений усложнялась тем, что воды эти содержат различное количество солей, сульфатов, хлоридов, сероводорода и др. и в подавляющей своей части вызывают коррозию, особенно, когда они начинают действовать на цемент в начале его твердения. Кроме того, невозможность извлечения и исследования цементного камня из скважин не позволила всесторонне изучать эти виды коррозии.При изучении влияния добавок в цементе на его солестойкость (С. М. Рояк и З.'Л. Данюшевская) было показано, что тонкоизмельченный кварцевый песок при 348 К гидравлически активен и химически связывает в течение месяца (при определении по стандартной методике) гидроксид кальция в количестве до 160 мг СаО на 1 г песка. Это Свидетельствует о положительном его влиянии на цемент, так как повышается его солестой-кость. Было установлено также, что низкоалюминатные тампонажные цементы, содержащие обычно около 55% C3S, будут иметь удовлетворительную стойкость при твердении в минерализованных пластовых водах, если вводить в их состав при помоле 20—35% кварцевого песка. Солестойкими также будут шлакопортландце-мент с 35—50% шлака с пониженным количеством СзА в клинкере и А1203 в шлаке, а также содержащий не более 20% активной минеральной добавки.

Низкогигроскопичный тампонажный портландцемент. Низкогигроскопичный тампонажный портландцемент является разновидностью тампонажного портландцемента и характеризуется тем, что не теряет прочности при длительном хранении. Такой портландцемент получают путем совместного измельчения клинкера, гипса и 0,025—0,05 поверхностно-активной добавки триэтаноламина. В остальном он не отличается от тампонажного портландцемента и удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ним ГОСТом.

Белитокремнеземистый цемент. Белитокремнеземистый цемент (БКЦ) предназначен для цементирования высокотемпературных нефтяных и газовых скважин. Он разработан в НИИЦемен-те С. М. Рояком и А. М. Дмитриевым. Ими было установлено, что для получения прочного, газонепроницаемого и устойчивого цементного камня необходимо, чтобы он содержал преимущественно низкоосновные гидросиликаты кальция серии CSH(B) [44]. Качественный цемент для этих условий на основе портландцемептпого клинкера получить нельзя. БКЦ — безобжиговое гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения высушенного белитового компонента и кварцевого песка пли тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Белнтовый компонент является отходом, получаемым при производстве глинозема из нефелиновых пород. Он должен содержать не менее 80% (3-C2S. В составе белитового компонента может быть не более 2,5% щелочей, количество ангидрида серной кислоты не должно превышать 0,5%. Состав цемента в зависимости от температуры в скважине может изменяться: содержание белитового компонента колеблется от 30 до 70%, а кварцевого песка соответственно от 70 до 30%. Можно вводить в цемент добавку измельченной бентонитовой глины. Тонкость помола цемента характеризуется удельной поверхностью 3500—5500 см2/г.  При раздельном помоле кварцевого песка и белитового компонента удельная поверхность в зависимости от их соотношения в цементе должна составлять:

белитового компонента ..... 3000—5000 см2/'г

кварцевого песка........ 2000—3000 см2/г

Растекаемость цементного теста с определенным количеством пресной воды, измеряемая с помощью прибора-конуса, должна быть не менее 180 мм. Сроки схватывания цементного теста должны составлять: начало — не ранее 1 ч 45 мин, конец — не позднее 10 ч. Для ускорения схватывания БКЦ при цементировании скважин в интервале температур 363—403 К в цементный раствор вводят кальцинированную соду (ориентировочно 1—5%), количество которой уточняют пробными затворениями на месте применения. Если необходимо замедлить схватывание, то это может быть достигнуто введением с водой затворення добавки мо-нохромата натрия, количество которого уточняется пробными затворениями на месте применения. БКЦ производится на Чернореченском цементном заводе с применением нефелинового высушенного шлама Ачинского комбината.

Утяжеленный тампонажный портландцемент. Проводка скважин в сложных условиях при высоких пластовых давлениях осуществляется с помощью так называемых утяжеленных глинистых растворов. Плотность этих растворов достигает 2,0—2,25 г/см3. Для доброкачественного цементирования в таких условиях необходимо, чтобы плотность цементного раствора, применяемого для производства тампонажных работ, превышала плотность глинистого раствора, применявшегося при бурении скважины на 0,25—0,30 кг/м3. Цементные растворы с такой плотностью используют для того, чтобы обеспечить более полное вытеснение из затрубного пространства тяжелого глинистого раствора. Достаточная полнота и хорошее качество цементирования обеспечивают надежное крепление и изоляцию скважины от прорыва пластовых вод или других осложнений, В этих условиях рекомендуется использовать утяжеленный тампонажный портландцемент, получаемый путем совместного тонкого измельчения 50—60% цементного клинкера с добавкой гипса и не более 70% утяжеляющей добавки — железной руды в виде магнетита, гематита, тяжелого шпата со средней плотностью не менее 3,5 кг/м3. Возможно предварительное измельчение компонентов с последующим их смешиванием. Испытывают этот цемент с определенным количеством воды при стандартной растекаемости цементного теста. Предел прочности такого цемента при изгибе через 2 сут не менее 1,0 МПа для холодных и 2,0 МПа для горячих скважин.

Волокнистый тампонажный портландцемент. Как уже говорилось, при проходке скважин наблюдается иногда «уход» глинистого или цементного раствора. Разработаны специальные цементы, надежно закрывающие пути ухода глинистого или цементного раствора при капитальном ремонте скважин и предотвращающие поглощение тампонажного раствора трещиноватыми или дренированными пластами. Волокнистые цементы представляют собой тщательно смешанный готовый тампонажный цемент с волокнистыми добавками (асбестом и некоторыми отходами производства текстильной, целлюлозной промышленности и пр.), вводимыми в количестве 2—3%. Наличие в цементе волокнистой добавки способствует быстрому образованию на стенках скважины сетчатых, каркасных пленок или тампонов по сечению трещин, вокруг которых накапливается и уплотняется цементный раствор, закрывающий все имеющиеся неплотности. В результате образуется плотная, хорошо скрепляющаяся с поверхностью цементная корка, надежно закрывающая мелкие трещины и другие дренажные каналы. Образующаяся волокнистая пленка препятствует также проникновению в пласт излишнего количества цемента.

Гельцемент. Гельцемент — разновидность тампонажного цемента, получаемого путем совместного помола тампонажного портландцемента с добавкой 3—7% бентонитовой глины. Можно получать этот цемент путем смешения раздельно измельченных компонентов. Технические условия на этот цемент разрабатываются. Гельцементный раствор обладает повышенной пластичностью и характеризуется большим углом естественного откоса, пониженным водоотделением, пониженной усадкой, что дает возможность регулировать плотность цементного раствора. Добавка бентонитовой глины в' тампонажный портландцемент — эффективный способ улучшения ряда свойств цемента. Опыты показали, что' эта добавка позволяет повысить трещиноустойчивость цемента при сохранении необходимой прочности на растяжение. Бентонитовые глины добавляют в цементы не только для получения затвердевшего цементного камня, который не будет крошиться во время перфорации, но и для того, чтобы свести к минимуму осаждение твердых частиц, уменьшить водоотделение и повысить среднюю плотность затвердевшего цемента. Применение этих глин позволяет также значительно увеличить выход тампонажного раствора из данного количества цемента,1 поскольку бентонит позволяет добавлять больше воды в раствор. В скважинах, которым грозит «потеря циркуляции», т. е. уход глинистого раствора или цемента под действием гидростатического давления в пласты пород, гельцемент, дающий облегченный цементный раствор, имеет определенное преимущество перед обычным тяжелым цементным раствором. Часто совместно с бентонитовой глиной в состав цемента или раствора вводят до 0,5—0,75% СДБ для регулирования сроков схватывания раствора.

Облегченный тампонажный портландцемент. Во многих районах СССР бурение нефтяных и газовых скважин ведется на глубину более 3500—4000 м. В связи с этим возникает необходимость поднимать цементный раствор за обсадными трубами на значительную высоту (более 2000 м). В этих условиях необходимы облегченные цементные растворы. Тампонажный облегченный портландцемент получают путем совместного помола тампонажного портландцементного клинкера, «облегчающей» добавки, и гипса или путем тщательного смешивания тех же материалов, но раздельно измельченных. Содержание клинкера в цементе должно быть не менее 30% по массе. Выпускается облегченный тампонажный портландцемент для «холодных» и «горячих» скважин. Облегчающими служат активные минеральные добавки (пемза, диатомит, опока, трепел и др.)- Кроме того, цемент на месте потребления смешивается с добавками глины, пористых неорганических материалов (перлита, керамзита), углеродистых материалов, гильсонита, нефтяного кокса и др. Эти добавки характеризуются меньшей плотностью и высокой водопотребностью, что вызывает необходимость повышать содержание воды в растворе и понижать его плотность до 1,5 г/см3.

Расширяющийся тампонажный цемент. Расширяющийся тампонажный цемент для цементирования газовых скважин. При бурении, а также в процессе эксплуатации газовых скважин наблюдаются иногда затрубные прорывы газа, часто вызывающие образование открытых газовых фонтанов. Считают, что прорывы газа происходят через зазоры, образующиеся преимущественно на контакте цементного камня с обсадными трубами и стенками скважины в результате усадочных явлений, присущих портландцементным растворам. Для предупреждения усадки и ликвидации газопроницаемости цементного камня С. И. Данюшевским и Р. И. Лиогонькой предложено применять при цементировании газовых скважин расширяющийся портландцемент, разработанный в Гипроцементе. Этот цемент получают путем применения в качестве расширяющегося компонента в цементе добавки до 15% активного (каустического) оксида магния, гидратация которого вызывает заметное увеличение объема цементного камня. В зависимости от дозировки оксида магния и тонкости помола цемент при твердении может расшириться до 0,1—2,0%. Большое значение имеет технология измельчения расширяющегося цемента, которое может осуществляться путем совместного или раздельного помола клинкера и оксида магния. При изготовлении цемента для цементированных холодных скважин может быть использован клинкер обыкновенного тампонажного цемента, а клинкер для цементирования горячих скважин должен содержать не более 6% трехкальцневого алюмината. Расширяющиеся тампонажные цементы характеризуются меньшими водоотделением, тепловыделением, контракцией и газопроницаемостью при несколько повышенной стойкости в агрессивных средах. Эти цементы успешно применяли для цементирования более десятка различных газовых и нефтяных скважин.

Портландцемент с воздухововлекающими добавками. Предложен портландцемент с воздухововлекающими добавками, из которого получается менее хрупкий затвердевший раствор. Воздухоудерживающий цемент обладает также повышенной текучестью и лучше спеп-ляется с породой. Во время схватывания цементного раствора из-за повышения его температуры происходит расширение и увеличение объема вовлеченного воздуха, что приводит к вдавливанию раствора в поры породы. Разработан также состав цементов для цементирования нефтяных скважин в солевых отложениях.

Свойства основных видов цемента. По ГОСТ регламентированы свойства указанных основных видов цемента для холодных и горячих скважин и на их основе следующих разновидностей цементов, содержащих стандартизованные добавки; Утяжеленный, состоящий не более чем из 70% любого материала со средней плотностью не менее 3,5-10з кг/м3. Песчанистый, содержащий не менее 20 и не более 50% кварцевого песка. Солестойкий, включающий гранулированного, доменного или электротермофосфорного шлака не менее 35 и не более 50% либо активных минеральных добавок не более 20% или кварцевого песка не менее 20 и не более 35%. Этот цемент должен содержать кроме минеральных добавок жидкое стекло не менее 1,0 и не более 2,5% в пересчете на сухое вещество. Низкогигроскопичный с содержанием 0,025— 0,05% триэтаноламина при соответствующем для тампонажного портландцемента количестве минеральных добавок. Для цемента соответствующей разновидности установлены определенные сроки начала и конца схватывания; показатели предела прочности при изгибе 1,0— 2,7 МПа через 5 сут для цементов, предназначенных для «холодных» скважин, и 1—4,0 МПа—для цементов для «горячих» скважиъ* через 1—2 сут. В США выпускается семь классов (по их классификации) обычных н сульфатостойких тампонажных цементов. Значительное взимание уделяется также применению для этих целей обычных портлапдцемен-тов с различными добавками, такими, как замедлители и ускорители схватывания и твердения, облегчители и утяжелители для регулирования плотности, органические добавки — латекс, пластические массы, смолы и др. Изготовляют нефтецементные растворы, затвердевающие при взаимодействии с водой в скважине и обладающие высокой газо- и водонепроницаемостью, цементы, затворяемые на водо-нефтяных эмульсиях и др. Цементные растворы, Содержащие жидкий латекс и поверхностно-активное вещество, отличаются высокими вяжущими свойствами при сцеплении с поверхностями, покрытыми нефтяным слоем. В затвердевшем состоянии они менее хрупки, чем обычные и обладают высокими упругопластическими свойствами, что крайне важно для предупреждения образования трещин при перфорации, и дают меньшую усадку. В качестве замедлителей схватывания рекомендованы добавки декстрина, крахмала, ржаной муки, а также казеина. Применяется и небольшая добавка, состоящая из смеси борной кислоты, буры и гуммиарабика. Предложены также добавки винной кислоты, сахара, гексаметафосфата натрия, растворенных в едком натрии, гуминовой, галловой, лигниновой и других органических кислот. Считается целесообразным использование в качестве замедлителя натриевой соли карбоксиметиловой целлюлозы. Для уменьшения водоотделения применяют, главным образом, добавки бентонитовой глины, а для уменьшения плотности цементного раствора — комбинированную добавку, состоящую из бентонита и перлита. Большое внимание уделяется пуццолановьш тампонажным цементам, обладающим высокой соле-стойкостью, крайне необходимыми для качественной перфорации пластическими свойствами и высокой плотностью цементного камня. Применение повышенной добавки бентонитовых глин в цементы в количестве до 25% значительно улучшает специальные свойства цементных растворов.

Технология производства портландцемента - мокрый способ

Мокрый способ целесообразно применять, если в глине имеются посторонние примеси при значительных колебаниях химического состава сырья и его высокой влажности. К недостаткам этого способа относится высокий расход топлива на обжиг - в 1,5 - 2 раза больший, чем при сухом.

 Технологическая схема получения цемента по мокрому способу:

1 - щековая дробилка; 2 - молотковая дробилка; 3 - склад  сырья; 4 - мельница «Гидрофол»; 5 - мельница мокрого помола; 6 - вертикальный шламбассейн;  7 - горизонтальный шламбассейн; 8 - вращающаяся печь; 9 - холодильник;  10 - клинкерный склад; 11 - мельница; 12 - силос цемента.                   

Обычно содержание СаСО3 в шламе составляет 75 - 78%. Отклонение от него допускается не более 0,1%. Откорректированный шлам хранится в горизонтальных шламбассейнах. Из них шлам перекачивают мощными насосами  в распределительный бачок установленный над печью. Из бачка шлам поступает в печь на, обжиг.   Выходящий из печи клинкер интенсивно охлаждается в колосниковом холодильнике и поступает на клинкерный склад, где выдерживается 3–4 недели. Здесь создается промежуточный запас клинкера, обеспечивающий бесперебойную работу завода. Кроме того, в клинкере при вылеживании совершается в естественных условиях ряд физико-химических процессов, способствующих повышению качества и стабилизации свойств цемента, поэтому выдерживание клинкера на складе представляет собой отдельную технологическую операцию. При выдерживании происходит гашение атмосферной влагой СаО несвязанного. Одновременно с этим стекловидная часть клинкера кристаллизуется, двухкальциевый силикат 2СаО·SiО2 из β-модификации частично превращается γ-форму. Все это приводит к стабилизации состава клинкера, некоторому разрыхлению его и облегчению последующего помола. Помимо клинкера, на клинкерных складах хранятся предварительно раздробленные минеральные добавки (трепел, опока, шлак и др.), которые вводят в состав цемента при помоле клинкера. Открытые клинкерные склады оборудованы мостовыми кранами с грейферными захватами, с помощью которых клинкер и минеральные добавки подают в расходные бункера цементных мельниц. В силосных складах составляющие цемента поступают на сборный ленточный конвейер, который доставляет их к мельницам. Питание шаровых мельниц осуществляется с помощью тарельчатых дозаторов, установленных под расходным бункером возле каждой мельницы. Одновременно с размалываемыми материалами в мельницы подают интенсификаторы помола. Влажность размалываемых материалов не должна превышать у клинкера - 0,3%, у минеральных добавок - 2%, у гипса - 10%. При необходимости минеральные добавки перед помолом высушиваются. Тонкость помола оказывает существенное влияние на свойства портландцемента. Чем тоньше размолот клинкер, тем быстрее схватывается и твердеет цемент и выше его прочность в начальные сроки твердения. Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании не менее 85% цемента свободно проходило через сито №008. При этом удельная поверхность цемента не должна быть меньше 250 - 300 и превышать 700 м2/кг. Из шаровых мельниц цемент пневмотранспортом загружают в силоса. Вместимость силосов 2500 - 10000 т, а иногда и более. Силоса оборудованы пневматическими устройствами для рыхления и гомогенизации цемента при хранении. Цемент упаковывается в мешки специальными машинами, производительность которых достигает 120 т/ч. Каждая партия его снабжается паспортом, в нем указываются масса, марка, название цемента.

www.coolreferat.com

Специальные тампонажные цементы

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

У цементов для «холодных» и «горячих» скважин при испытании по стандартной методике при хранении заметно снижались прочностные показатели. В НИИЦе - менте был разработан способ устранения этих явлений путем введения в состав цемента при его помоле добав­ки триэтаноламина, что позволило создать специальный вид цемента.

Низкогигроскопичный тампонажный портландцемент

Является разновидностью тампонажного портландцемен­та и характеризуется тем, что не теряет прочности при длительном хранении. Такой портландцемент получают путем Совместного измельчения клинкера, гипса и 0,025—0,05 поверхностно-активной добавки триэтанол­амина. В остальном он не отличается от тампонажного портландцемента и удовлетворяет требованиям, предъ­являемым к ним ГОСТом.

Белитокремнеземистый цемент (БКЦ) предназна­чен для цементирования высокотемпературных нефтя­ных и газовых скважин. Он разработан в НИИЦемен - те С. М. Рояком и А. М. Дмитриевым. Ими было уста­новлено, что для получения прочного, газонепроницае­мого и устойчивого цементного камня необходимо, чтобы он содержал преимущественно низкоосновные гид­росиликаты кальция серии CSH(B) [44]. Качественный цемент для этих условий на основе портландцементного клинкера получить нельзя.

БКЦ — безобжиговое гидравлическое вяжущее, по­лучаемое путем совместного тонкого измельчения высу­шенного белитового компонента и кварцевого песка или тщательным смешиванием тех же материалов, измель­ченных раздельно. Белнтовый компонент является отхо­дом, получаемым при производстве глинозема из нефе-' линовых пород. Он должен содержать не менее 80%

P-C2S. В составе белитового компонента может быть не более 2,5% щелочей, количество ангидрида серной кис­лоты не должно превышать 0,5%.

Состав цемента в зависимости от температуры в скважине может изменяться: содержание белитового компонента колеблется от 30 до 70%, а кварцевого песка соответственно от 70 до 30%. Можно вводить в цемент добавку измельченной бентонитовой глины. Тон­кость помола цемента характеризуется удельной по­верхностью 3500—5500 см2/г. При раздельном помоле кварцевого песка и белитового компонента удельная поверхность в зависимости от их соотношения в цемен­те должна составлять:

Белитового компонента................... 3000—5000 см2/'г

Кварцевого песка............................ 2000—3000 см2,'г

Растекаемость цементного теста с определенным ко­личеством пресной воды, измеряемая с помощью при­бора-конуса, должна быть не менее 180 мм. Сроки схва­тывания цементного теста должны составлять: начало — не ранее 1 ч 45 мин, конец — не позднее 10 ч.

Для ускорения схватывания БКЦ при цементирова­нии скважин в интервале температур 363—403 К в це­ментный раствор вводят кальцинированную соду (ори­ентировочно 1—5%), количество которой уточняют пробными затворениями на месте применения. Если не­обходимо замедлить схватывание, то это может быть достигнуто введением с водой затворения добавки мо-' нохромата натрия, количество которого уточняется пробными затворениями на месте применения.

Предел прочности при изгибе образцов-балочек раз­мером 4X4X16 см после твердения их в автоклаве кон-' струкции ГрозНИИ в течение двух суток должен со-' ставлять: '

При температуре 363—403К и давлении 2—40 МПа не менее 3 МПа то же 403—423К и давлении 50—70 МПа не менее 4 МПа » 423—573К и давлении 5—7 МПа не

Менее б МПа

БКЦ производится на Чернореченском цементном заводе с применением нефелинового высушенного шла­ма Ачинского комбината.

Шлакопесчанистый цемент разработан в ГрозНИИ для цементирования высокотемпературных скважин.

Этот цемент получают, смешивая молотый гранулиро­ванный доменный шлак и кварцевый песок определен­ной крупности с' добавками некоторых веществ. Цемент успешно используют для цементирования нефтяных южных районов.

Солестойкие тампонажные портландцементы. Проб­лема повышения стойкости тампонажных цементов для службы в минерализованных пластовых водах наших нефтяных месторождений усложнялась тем, что воды эти содержат различное количество солей, сульфатов, хлоридов, сероводорода и др. и в подавляющей своей части вызывают коррозию, особенно, когда они начи­нают действовать на цемент в начале его твердения. Кроме того, невозможность извлечения и исследования цементного камня из скважин не позволила всесторон­не изучать эти виды коррозии.

При изучении влияния добавок в цементе на его' со- лестойкость (С. М. Рояк и З. Л. Данюшевская) было показано, что тонкоизмельченный кварцевый песок при 348 К гидравлически активен и химически связывает в течение месяца (при определении по стандартной мето­дике) гидроксид кальция в количестве до 160 мг СаО на 1 г песка. Это Свидетельствует о положительном его влиянии на цемент, так как повышается его солестой - кость. Было установлено также, что низкоалюминатные тампонажные цементы, содержащие обычно около 55% C3S, будут иметь удовлетворительную стойкость при твердении в минерализованных пластовых водах, если вводить в их состав при помоле 20—35% кварцевого песка. Солестойкими также будут шлакопортландце­мент с 35—50% шлака с пониженным количеством СзА в клинкере и А1203 в шлаке, а также содержащий не более 20% активной минеральной добавки.

Портландцемент тампонажный песчанистый получа­ют совместным тонким измельчением клинкера тампо­нажного портландцемента, кварцевого песка и гипса или тщательным смешением стандартного тампонажно­го цемента с предварительно измельченным кварцевым песком. Выпускается такой песчанистый портландце­мент для тампонирования «холодных» и «горячих» скважин. Содержание кварцевого песка в тампо - нажном песчанистом портландцементе для «хо­лодных» скважин должно составлять не менее 20%, для «горячих» — не более 50%. Предел прочности при из-

7 Зак. 531гибе через двое суток твердения образцов из цементно­го теста с ВЩ=0,5 при стандартной растекаемости не менее 18,0 см должен быть: для «холодных» скважин при 295 К±0,2 не менее 2,0 МПа; для «горячих» сква­жин при 348 К±0,3 не менее 4 МПа.

Утяжеленный тампонажный портландцемент. Про­водка скважин в сложных условиях при высоких пла­стовых давлениях осуществляется с помощью так назы­ваемых утяжеленных глинистых растворов. Плотность этих растворов достигает 2,0—2,25 г/см3. Для доброка­чественного цементирования в таких условиях необходи­мо, чтобы плотность цементного раствора, применяемого для производства тампонажных работ, превышала плот­ность глинистого раствора, применявшегося при бурении скважины на 0,25—0,30 кг/м3. Цементные растворы с такой плотностью используют для того, чтобы обеспе­чить более полное вытеснение из затрубного простран­ства тяжелого глинистого раствора.

Достаточная полнота и хорошее качество цементи­рования обеспечивают надежное крепление и изоляцию скважины от прорыва пластовых вод или других ослож­нений. В этих условиях рекомендуется использовать утя­желенный тампонажный портландцемент, получаемый путем совместного тонкого измельчения 50—60% цемент­ного клинкера с добавкой гипса и не более 70% утяже­ляющей добавки — железной руды в виде магнетита, гематита, тяжелого шпата со средней плотностью не менее 3,5 кг/м3. Возможно предварительное измельчение компонентов с последующим их смешиванием. Испыты­вают этот цемент с определенным количеством воды при стандартной растекаемости цементного теста. Предел прочности такого цемента при изгибе через 2 сут не ме­нее 1,0 МПа для холодных и 2,0 МПа для горячих сква­жин.

Волокнистый тампонажный портландцемент. Как

Уже говорилось, при проходке скважин наблюдается иногда «уход» глинистого или цементного раствора. Разработаны специальные цементы, надежно закры­вающие пути ухода глинистого или цементного раство­ра при капитальном ремонте скважин и предотвращаю­щие поглощение тампонажного раствора трещиноваты­ми или дренированными пластами.

Волокнистые цементы представляют собой тщатель­но смешанный готовый тампонажный цемент с волок­нистыми добавками (асбестом и некоторыми отходами' производства текстильной, целлюлозной промышленно­сти и пр.), вводимыми в количестве 2—3%. Наличие в цементе волокнистой добавки способствует быстрому образованию на стенках скважины сетчатых, каркас­ных пленок или тампонов по сечению трещин, вокруг которых накапливается и уплотняется цементный ра­створ, закрывающий все имеющиеся неплотности. В ре­зультате образуется плотная, хорошо скрепляющаяся с поверхностью цементная корка, надежно закрывающая мелкие трещины и другие дренажные каналы. Обра­зующаяся волокнистая пленка препятствует также про­никновению в пласт излишнего количества цемента.

Гельцемент — разновидность тампонажного цемен­та, получаемого путем совместного помола тампонажно­го портландцемента с добавкой 3—7% бентонитовой глины. Можно получать этот цемент путем смешения раздельно измельченных компонентов. Техни­ческие условия на этот цемент разрабатываются. Гель - цементный раствор обладает повышенной пластич­ностью и характеризуется большим углом естественно­го откоса, пониженным водоотделением, пониженной усадкой, что дает возможность регулировать плотность цементного раствора. Добавка бентонитовой глины в' тампонажный портландцемент — эффективный способ улучшения ряда свойств цемента. Опыты показали, что' эта добавка позволяет повысить трещиноустойчивость цемента при сохранении необходимой прочности на растяжение.

Бентонитовые глины добавляют в цементы не толь­ко для получения затвердевшего цементного камня, ко­торый не будет крошиться во время перфорации, но и для того, чтобы свести к минимуму осаждение твердых частиц, уменьшить водоотделение и повысить среднюю плотность затвердевшего цемента. Применение этих глин позволяет также значительно увеличить выход тампонажного раствора из данного количества цемента,' поскольку бентонит позволяет добавлять больше воды в раствор. В скважинах, которым грозит «потеря цирку­ляции», т. е. уход глинистого раствора или цемента под действием гидростатического давления в пласты пород, гельцемент, дающий облегченный цементный раствор, имеет определенное преимущество перед обычным тя­желым цементным раствором. Часто совместно с бен-

Т Зак. 531тонитовой глиной в состав цемента или раствора вводят до 0,5—0,75% СДБ для регулирования сроков схваты­вания раствора.

Облегченный тампонажный портландцемент. Во многих районах СССР бурение нефтяных и газовых скважин ведется на глубину более 3500—4000 м. В свя­зи с этим возникает необходимость поднимать цемент­ный раствор за обсадными трубами на значительную высоту (более 2000 м). В этих условиях необходимы об­легченные цементные растворы. Тампонажный облег­ченный портландцемент получают путем совместного помола тампонажного портландцементного клинкера, «облегчающей» добавки, и гипса или путем тщательно­го смешивания тех же материалов, но раздельно из­мельченных. Содержание клинкера в цементе должно быть не менее 30% по массе. Выпускается облегченный тампонажный портландцемент для «холодных» и «горя­чих» скважин.

Облегчающими служат активные минеральные до­бавки (пемза, диатомит, опока, трепел и др.). Кроме то­го, цемент на месте потребления смешивается с добав­ками глины, пористых неорганических материалов (пер­лита, керамзита), углеродистых материалов, гильсонита, нефтяного кокса и др. Эти добавки характеризуются меньшей плотностью и высокой водопотребностью, что вызывает необходимость повышать содержание воды в растворе и понижать его плотность до 1,5 г/см3.

Разработан песчанисто-трепельный портландцемент, Позволяющий получать цементный раствор с плотностью 1,5—1,6 г/см3. Растекаемость цементной пульпы (теста) при подобранном количестве воды должна быть не ме­нее 180 мм; коэффициент водоотделения теста не дол­жен превышать 2,5%. Требования к прочности характе­ризуются следующими данными (табл. 25).

Таблица 25. Прочность песчанисто-трепельного портландцемента

Цемент

Температура твердения, К

Предел прочности при изгибе, МПа, при средней плотности пульпы (теста), г/см3

(Иенее 1,45

1,45-1,55

1,55—1,65

Для «холод­

295

0.5

0,7

1,0

Ных» скважин

Для «горячих»

347

1,0

1,5

1,5

Скважин

Начало схватывания наступает в обычные сроки как у стандартизованных тампонажных портландцементов.

Расширяющийся тампонажный цемент для цементи­рования газовых скважин. При бурении, а также в про­цессе эксплуатации газовых скважин наблюдаются иногда затрубные прорывы газа, часто вызывающие об­разование открытых газовых фонтанов. Считают, что прорывы газа происходят через зазоры, образующиеся преимущественно на контакте цементного камня с обсад­ными трубами и стенками скважины в результате уса­дочных явлений, присущих портландцементным раство­рам. Для предупреждения усадки и ликвидации газо­проницаемости цементного камня С. И. Данюшевским и Р. И. Лиогонькой предложено применять при цемен­тировании газовых скважин расширяющийся портланд­цемент, разработанный в Гипроцементе.

Этот' цемент получают путем применения в качестве расширяющегося компонента в цементе добавки до 15% активного (каустического) оксида магния, гидратация ко­торого вызывает заметное увеличение объема цементно­го камня. В зависимости от дозировки оксида магния и тонкости помола цемент при твердении может расши­риться до 0,1—2,0%- Большое значение имеет техноло­гия измельчения расширяющегося цемента, которое мо­жет осуществляться путем совместного или раздельного помола клинкера и оксида магния. При изготовлении цемента для цементированных холодных скважин мо­жет быть использован клинкер обыкновенного тампо­нажного цемента, а клинкер для цементирования горя­чих скважин должен содержать не более 6% трехкаль­циевого алюмината.

Расширяющиеся тампонажные цементы характери­зуются меньшими водоотделением, тепловыделением, контракцией и газопроницаемостью при несколько по­вышенной стойкости в агрессивных средах. Эти цемен­ты успешно применяли для цементирования более де­сятка различных газовых и нефтяных скважнн.

Предложен портландцемент с воздухововлекающи - ми добавками, из которого получается менее хрупкий затвердевший раствор. Воздухоудерживающий цемент обладает также повышенной текучестью и лучше снеп - ляется с породой. Во время схватывания цементного ра­створа из-за повышения его температуры происходит расширение и увеличение объема вовлеченного воздуха, что приводит к вдавливанию раствора в поры породы. Разработан также состав цементов для цементирования нефтяных скважин в солевых отложениях.

Кроме указанных специальных видов цемента, на одном из восточных нефтяных месторождений применя­лась добавка до 15% глиноземистого либо гипсоглино - земистого цемента к тампонажному портландцементу. Цементный раствор быстро схватывался. Его использо­вание позволило прекратить катастрофический уход глинистого раствора и надежно изолировать нефтенос­ные пласты от водоносных горизонтов.

По ГОСТ регламентированы свойства указанных основных видов цемента для холодных и горячих сква­жин и на их основе следующих разновидностей цемен­тов, содержащих стандартизованные добавки:

1. Утяжеленный, состоящий не более чем из 70% любого материала со средней плотностью не менее 3,5-10з кг/м3.

2. Песчанистый, содержащий не менее 20 и не бо­лее 50% кварцевого песка.

3. Солестойкий, включающий гранулированного, доменного или электротермофосфорного шлака не ме­нее 35 и не более 50% либо активных минеральных до­бавок не более 20% или кварцевого песка не ме­нее 20 и не более 35%. Этот цемент должен содер­жать кроме минеральных добавок жидкое стекло не менее 1,0 и не более 2,5% в пересчете на сухое ве­щество.

/ 4. Низкогигроскопичный с содержанием 0,025— 0,05% триэтаноламина при соответствующем для там - понажного портландцемента количестве минеральных добавок.

Для цемента соответствующей разновидности уста­новлены определенные сроки начала и конца схваты­вания; показатели предела прочности при изгибе 1,0— 2,7 МПа через 5 сут для цементов, предназначенных для «холодных» скважин, и 1р—4,0 МПа — для це­ментов для «горячих» скважиу через 1—2 сут.

В США выпускается семь/классов (по их класси­фикации) обычных и сульфатостойких тампонажных цементов. Значительное взимание уделяется также применению для этих целей обычных портландцемен­тов с различными добавками, такими, как замедли­тели и ускорители схватывания и твердения, облегчи - тели и утяжелители для регулирования плотности, органические добавки — латекс, пластические массы, смолы и др. Изготовляют нефтецементные растворы, затвердевающие при взаимодействии с водой в сква­жине и обладающие высокой газо - и водонепроницае­мостью, цементы, затворяемые на водо-нефтяных эмульсиях и др.

Цементные растворы, содержащие жидкий латекс и поверхностно-активное вещество, отличаются высо­кими вяжущими свойствами при сцеплении с поверх­ностями, покрытыми нефтяным слоем. В затвердев­шем состоянии они менее хрупки, чем обычные и об­ладают высокими упругопластическими свойствами, что крайне важно для предупреждения образования трещин при перфорации, и дают меньшую усадку.

В качестве замедлителей схватывания рекомендова­ны добавки декстрина, крахмала, ржаной муки, а так­же казеина. Применяется и небольшая добавка, со­стоящая из смеси борной кислоты, буры и гуммиара­бика. Предложены также добавки винной кислоты, са­хара, гексаметафосфата натрия, растворенных в ед­ком натрии, гуминовой, галловой, лигниновой и других органических кислот. Считается целесообразным ис­пользование в качестве замедлителя натриевой соли карбоксиметиловой целлюлозы.

Для уменьшения водоотделения применяют, глав­ным образом, добавки бентонитовой глины, а для уменьшения плотности цементного раствора — комби­нированную добавку, состоящую из бентонита и пер­лита. Большое внимание уделяется пуццолановым тампонажным цементам, обладающим высокой соле - стойкостью, крайне необходимыми для качественной перфорации пластическими свойствами и высокой плот­ностью цементного камня. Применение повышенной добавки бентонитовых глин в цементы в количестве до 25% значительно улучшает специальные свойства цементных растворов.

Советская цементная промышленность по объему производства цемента занимает с' 1962 г. первое место в мире. Выпуск цемента в СССР в 1982 г. составил 125 млн. т, а в США — …

В последние годы советские ученые М. М. Сычев, Н. Ф. Федоров, Л. Г. Судакас, Д. И. Чемоданов разрабатывают область науки о новых видах вяжущих, представляющих собой композиции из по­рошков металлов, …

' Современные строительные цементы, состоящие из силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция растворяются в кислотах, и поэтому их нельзя применять в условиях кислотной агрессии. В хи­мической промышленности для связи (склеивания) штучных …

msd.com.ua

Технологическая линия по производству тампонажного портландцемента мокрым способом

Федеральное агентство по образованию

Пермский государственный технический университет

Строительный факультет

Кафедра строительных материалов и специальных технологийКУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Вяжущие вещества»

НА ТЕМУ: «Технологическая линия по производству тампонажного портландцемента мокрым способом».

Выполнил студент группы: ПСКз-06

Филипавичус В.А.

Проверил: Южаков К.Н.
Дата выдачи задания на курсовой проект:
Дата защиты курсового проекта:
Оценка за курсовой проект:

Пермь, 2009ТАМПОНАЖНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Тампонажный цемент является одной из разновидностей портландцемента и предназначен для изоляции нефтяных скважин от действия грунтовых вод. В соответствии с ГОСТ 1581-42 тампонажный цемент выпускается двух видов: а) для «холодных» скважин; б) для «горячих» скважин.

Химико-минералогический состав. По химическому составу тампонажные цементы практически не отличаются от портландцемента, вследствие чего минералогический состав клинкира тампонажного цемента на разных заводах колеблется в значительных пределах.

Клинкеры тампонажного цемента для холодных скважин характеризуются:

а) повышенным содержанием трехкальциевого алюмината (до 12-13%) при содержании алита около 50%, что обеспечивает требуемую скорость схватывания и повышенную прочность цемента в ранние сроки твердения;

б) повышенным содержанием трехкальциевого силиката (57-60%) при пониженном содержании С3А (4-7%). При таком клинкере, если он достаточно тонко измельчен, также обеспечивается требуемая скорость схватывания и высокая активность цемента в ранние сроки твердения.

Для горячих скважин, чтобы замедлить сроки схватывания и сохранить требуемую текучесть цементного раствора, применяют цемент с низким содержанием С3А. При производстве клинкера тампонажного портландцемента применяют те же сырьевые компоненты, что и для обычного портландцемента.

            Процессы твердения и гидротации тампонажного цемента ускоряются с повышением температур в скважине. Одновременно прочность цемента повышается, а время начала схватывания сокращается.

            Тампонажный цемент, затворенный 50% воды,  способен давать подвижную массу (пульпу), которую можно накачивать в скважины насосами. Необходимо, чтобы затвердевший цементный камень из такой разбавленной пульпы обладал высокой начальной прочностью. Для регулирования сроков схватывания к цементу добавляют гипс, оптимальную дозировку которого на заводах подбирают в зависимости от минералогического состава клинкера и тонкости помола цемента. Добавка гипса в расчете на SО3 не должна быть более 3,5%.

            Сроки схватывания цементного шлама с 50% воды должны быть следующими: для холодных скважин – начало схватывания не ранее 3-х часов и не позднее 7 часов 30 минут после затворения, а конец – не позднее 3 часов после начала схватывания;

Для горячих скважин – начало схватывания не ранее 1 часа 45 минут и не позднее 2 часов 45 минут после затворения, а конец – не позднее 1 часа 30 минут после начала схватывания.

Предел прочности при изгибе образцов  в возрасте двух суток должен составлять: для холодных скважин при температуре затворения 22 ±2 градуса – не менее 27кГ/см2; для горячих скважин при температуре затворения 75 ±3 градуса – не менее  62кГ/см2. Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании через сито № 008 проходило не менее 25% от веса пробы. Степень тонкости помола устанавливают на заводах в зависимости от получаемых показателей растекаемости пульпы, сроков схватывании и прочности на изгиб в двухсуточном возрасте (что определяется по ГОСТ 1581-42).

Растекаемость цементного раствора с 50% воды должна быть не менее 16 см по стандартному конусу АзНИИ. Цемент должен обнаруживать равномерность изменений объема при испытаниях по методике, установленной для портландцемента. Тампонажный цемент можно применять и как обычный портландцемент для общестроительных работ, за исключением гидротехнических сооружений, после определения его марки по ГОСТ 970-61.

В зависимости от глубины скважин меняются температурные условия, при которых ведется тампонирование. Вне глубоких, так называемых холодных скважинах температура не превышает 40 градусов. В глубоких (до 2,5 тыс.метров), или горячих скважинах, тампонировать приходится при более высокой температуре – до 90 градусов, а в сверхглубоких (до 4000 метров и более) – при температуре 100 градусов выше. Столь различные условия тампонирования обуславливают необходимость применения различных цементов, специальные виды тампонажных цементов, изготовленные с учетом специфических условий бурения, обусловленных глубиной скважин и геологическими особенностями месторождений.                                            

Специальные тампонажные цементы.  У цементов для «холодных» и «горячих» скважин при испытании по стандартной методике при хранении заметно снижались прочностные показатели. В НИИЦе-менте был разработан способ устранения этих явлений путем введения в состав цемента при его помоле добавки триэтаноламина, что позволило создать специальный вид цемента.Кроме указанных специальных видов цемента, на одном из восточных нефтяных месторождений применялась добавка до 15% глиноземистого либо гипсоглиио-земистого цемента к тампонажному портландцементу. Цементный раствор быстро схватывался. Его использование позволило прекратить катастрофический уход глинистого раствора и надежно изолировать нефтеносные пласты от водоносных горизонтов.

Солестойкие тампонажные портландцементы. Проблема повышения стойкости тампонажных цементов для службы в минерализованных пластовых водах наших нефтяных месторождений усложнялась тем, что воды эти содержат различное количество солей, сульфатов, хлоридов, сероводорода и др. и в подавляющей своей части вызывают коррозию, особенно, когда они начинают действовать на цемент в начале его твердения. Кроме того, невозможность извлечения и исследования цементного камня из скважин не позволила всесторонне изучать эти виды коррозии.При изучении влияния добавок в цементе на его солестойкость (С. М. Рояк и З.'Л. Данюшевская) было показано, что тонкоизмельченный кварцевый песок при 348 К гидравлически активен и химически связывает в течение месяца (при определении по стандартной методике) гидроксид кальция в количестве до 160 мг СаО на 1 г песка. Это Свидетельствует о положительном его влиянии на цемент, так как повышается его солестой-кость. Было установлено также, что низкоалюминатные тампонажные цементы, содержащие обычно около 55% C3S, будут иметь удовлетворительную стойкость при твердении в минерализованных пластовых водах, если вводить в их состав при помоле 20—35% кварцевого песка. Солестойкими также будут шлакопортландце-мент с 35—50% шлака с пониженным количеством СзА в клинкере и А1203 в шлаке, а также содержащий не более 20% активной минеральной добавки.

Низкогигроскопичный тампонажный портландцемент. Низкогигроскопичный тампонажный портландцемент является разновидностью тампонажного портландцемента и характеризуется тем, что не теряет прочности при длительном хранении. Такой портландцемент получают путем совместного измельчения клинкера, гипса и 0,025—0,05 поверхностно-активной добавки триэтаноламина. В остальном он не отличается от тампонажного портландцемента и удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ним ГОСТом.

Белитокремнеземистый цемент. Белитокремнеземистый цемент (БКЦ) предназначен для цементирования высокотемпературных нефтяных и газовых скважин. Он разработан в НИИЦемен-те С. М. Рояком и А. М. Дмитриевым. Ими было установлено, что для получения прочного, газонепроницаемого и устойчивого цементного камня необходимо, чтобы он содержал преимущественно низкоосновные гидросиликаты кальция серии CSH(B) [44]. Качественный цемент для этих условий на основе портландцемептпого клинкера получить нельзя. БКЦ — безобжиговое гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения высушенного белитового компонента и кварцевого песка пли тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Белнтовый компонент является отходом, получаемым при производстве глинозема из нефелиновых пород. Он должен содержать не менее 80% (3-C2S. В составе белитового компонента может быть не более 2,5% щелочей, количество ангидрида серной кислоты не должно превышать 0,5%. Состав цемента в зависимости от температуры в скважине может изменяться: содержание белитового компонента колеблется от 30 до 70%, а кварцевого песка соответственно от 70 до 30%. Можно вводить в цемент добавку измельченной бентонитовой глины. Тонкость помола цемента характеризуется удельной поверхностью 3500—5500 см2/г.  При раздельном помоле кварцевого песка и белитового компонента удельная поверхность в зависимости от их соотношения в цементе должна составлять:

белитового компонента ..... 3000—5000 см2/'г

кварцевого песка........ 2000—3000 см2/г

Растекаемость цементного теста с определенным количеством пресной воды, измеряемая с помощью прибора-конуса, должна быть не менее 180 мм. Сроки схватывания цементного теста должны составлять: начало — не ранее 1 ч 45 мин, конец — не позднее 10 ч. Для ускорения схватывания БКЦ при цементировании скважин в интервале температур 363—403 К в цементный раствор вводят кальцинированную соду (ориентировочно 1—5%), количество которой уточняют пробными затворениями на месте применения. Если необходимо замедлить схватывание, то это может быть достигнуто введением с водой затворення добавки мо-нохромата натрия, количество которого уточняется пробными затворениями на месте применения. БКЦ производится на Чернореченском цементном заводе с применением нефелинового высушенного шлама Ачинского комбината.

Утяжеленный тампонажный портландцемент. Проводка скважин в сложных условиях при высоких пластовых давлениях осуществляется с помощью так называемых утяжеленных глинистых растворов. Плотность этих растворов достигает 2,0—2,25 г/см3. Для доброкачественного цементирования в таких условиях необходимо, чтобы плотность цементного раствора, применяемого для производства тампонажных работ, превышала плотность глинистого раствора, применявшегося при бурении скважины на 0,25—0,30 кг/м3. Цементные растворы с такой плотностью используют для того, чтобы обеспечить более полное вытеснение из затрубного пространства тяжелого глинистого раствора. Достаточная полнота и хорошее качество цементирования обеспечивают надежное крепление и изоляцию скважины от прорыва пластовых вод или других осложнений, В этих условиях рекомендуется использовать утяжеленный тампонажный портландцемент, получаемый путем совместного тонкого измельчения 50—60% цементного клинкера с добавкой гипса и не более 70% утяжеляющей добавки — железной руды в виде магнетита, гематита, тяжелого шпата со средней плотностью не менее 3,5 кг/м3. Возможно предварительное измельчение компонентов с последующим их смешиванием. Испытывают этот цемент с определенным количеством воды при стандартной растекаемости цементного теста. Предел прочности такого цемента при изгибе через 2 сут не менее 1,0 МПа для холодных и 2,0 МПа для горячих скважин.

Волокнистый тампонажный портландцемент. Как уже говорилось, при проходке скважин наблюдается иногда «уход» глинистого или цементного раствора. Разработаны специальные цементы, надежно закрывающие пути ухода глинистого или цементного раствора при капитальном ремонте скважин и предотвращающие поглощение тампонажного раствора трещиноватыми или дренированными пластами. Волокнистые цементы представляют собой тщательно смешанный готовый тампонажный цемент с волокнистыми добавками (асбестом и некоторыми отходами производства текстильной, целлюлозной промышленности и пр.), вводимыми в количестве 2—3%. Наличие в цементе волокнистой добавки способствует быстрому образованию на стенках скважины сетчатых, каркасных пленок или тампонов по сечению трещин, вокруг которых накапливается и уплотняется цементный раствор, закрывающий все имеющиеся неплотности. В результате образуется плотная, хорошо скрепляющаяся с поверхностью цементная корка, надежно закрывающая мелкие трещины и другие дренажные каналы. Образующаяся волокнистая пленка препятствует также проникновению в пласт излишнего количества цемента.

Гельцемент. Гельцемент — разновидность тампонажного цемента, получаемого путем совместного помола тампонажного портландцемента с добавкой 3—7% бентонитовой глины. Можно получать этот цемент путем смешения раздельно измельченных компонентов. Технические условия на этот цемент разрабатываются. Гельцементный раствор обладает повышенной пластичностью и характеризуется большим углом естественного откоса, пониженным водоотделением, пониженной усадкой, что дает возможность регулировать плотность цементного раствора. Добавка бентонитовой глины в' тампонажный портландцемент — эффективный способ улучшения ряда свойств цемента. Опыты показали, что' эта добавка позволяет повысить трещиноустойчивость цемента при сохранении необходимой прочности на растяжение. Бентонитовые глины добавляют в цементы не только для получения затвердевшего цементного камня, который не будет крошиться во время перфорации, но и для того, чтобы свести к минимуму осаждение твердых частиц, уменьшить водоотделение и повысить среднюю плотность затвердевшего цемента. Применение этих глин позволяет также значительно увеличить выход тампонажного раствора из данного количества цемента,1 поскольку бентонит позволяет добавлять больше воды в раствор. В скважинах, которым грозит «потеря циркуляции», т. е. уход глинистого раствора или цемента под действием гидростатического давления в пласты пород, гельцемент, дающий облегченный цементный раствор, имеет определенное преимущество перед обычным тяжелым цементным раствором. Часто совместно с бентонитовой глиной в состав цемента или раствора вводят до 0,5—0,75% СДБ для регулирования сроков схватывания раствора.

Облегченный тампонажный портландцемент. Во многих районах СССР бурение нефтяных и газовых скважин ведется на глубину более 3500—4000 м. В связи с этим возникает необходимость поднимать цементный раствор за обсадными трубами на значительную высоту (более 2000 м). В этих условиях необходимы облегченные цементные растворы. Тампонажный облегченный портландцемент получают путем совместного помола тампонажного портландцементного клинкера, «облегчающей» добавки, и гипса или путем тщательного смешивания тех же материалов, но раздельно измельченных. Содержание клинкера в цементе должно быть не менее 30% по массе. Выпускается облегченный тампонажный портландцемент для «холодных» и «горячих» скважин. Облегчающими служат активные минеральные добавки (пемза, диатомит, опока, трепел и др.)- Кроме того, цемент на месте потребления смешивается с добавками глины, пористых неорганических материалов (перлита, керамзита), углеродистых материалов, гильсонита, нефтяного кокса и др. Эти добавки характеризуются меньшей плотностью и высокой водопотребностью, что вызывает необходимость повышать содержание воды в растворе и понижать его плотность до 1,5 г/см3.

Расширяющийся тампонажный цемент. Расширяющийся тампонажный цемент для цементирования газовых скважин. При бурении, а также в процессе эксплуатации газовых скважин наблюдаются иногда затрубные прорывы газа, часто вызывающие образование открытых газовых фонтанов. Считают, что прорывы газа происходят через зазоры, образующиеся преимущественно на контакте цементного камня с обсадными трубами и стенками скважины в результате усадочных явлений, присущих портландцементным растворам. Для предупреждения усадки и ликвидации газопроницаемости цементного камня С. И. Данюшевским и Р. И. Лиогонькой предложено применять при цементировании газовых скважин расширяющийся портландцемент, разработанный в Гипроцементе. Этот цемент получают путем применения в качестве расширяющегося компонента в цементе добавки до 15% активного (каустического) оксида магния, гидратация которого вызывает заметное увеличение объема цементного камня. В зависимости от дозировки оксида магния и тонкости помола цемент при твердении может расшириться до 0,1—2,0%. Большое значение имеет технология измельчения расширяющегося цемента, которое может осуществляться путем совместного или раздельного помола клинкера и оксида магния. При изготовлении цемента для цементированных холодных скважин может быть использован клинкер обыкновенного тампонажного цемента, а клинкер для цементирования горячих скважин должен содержать не более 6% трехкальцневого алюмината. Расширяющиеся тампонажные цементы характеризуются меньшими водоотделением, тепловыделением, контракцией и газопроницаемостью при несколько повышенной стойкости в агрессивных средах. Эти цементы успешно применяли для цементирования более десятка различных газовых и нефтяных скважин.

Портландцемент с воздухововлекающими добавками. Предложен портландцемент с воздухововлекающими добавками, из которого получается менее хрупкий затвердевший раствор. Воздухоудерживающий цемент обладает также повышенной текучестью и лучше спеп-ляется с породой. Во время схватывания цементного раствора из-за повышения его температуры происходит расширение и увеличение объема вовлеченного воздуха, что приводит к вдавливанию раствора в поры породы. Разработан также состав цементов для цементирования нефтяных скважин в солевых отложениях.

Свойства основных видов цемента. По ГОСТ регламентированы свойства указанных основных видов цемента для холодных и горячих скважин и на их основе следующих разновидностей цементов, содержащих стандартизованные добавки; Утяжеленный, состоящий не более чем из 70% любого материала со средней плотностью не менее 3,5-10з кг/м3. Песчанистый, содержащий не менее 20 и не более 50% кварцевого песка. Солестойкий, включающий гранулированного, доменного или электротермофосфорного шлака не менее 35 и не более 50% либо активных минеральных добавок не более 20% или кварцевого песка не менее 20 и не более 35%. Этот цемент должен содержать кроме минеральных добавок жидкое стекло не менее 1,0 и не более 2,5% в пересчете на сухое вещество. Низкогигроскопичный с содержанием 0,025— 0,05% триэтаноламина при соответствующем для тампонажного портландцемента количестве минеральных добавок. Для цемента соответствующей разновидности установлены определенные сроки начала и конца схватывания; показатели предела прочности при изгибе 1,0— 2,7 МПа через 5 сут для цементов, предназначенных для «холодных» скважин, и 1—4,0 МПа—для цементов для «горячих» скважиъ* через 1—2 сут. В США выпускается семь классов (по их классификации) обычных н сульфатостойких тампонажных цементов. Значительное взимание уделяется также применению для этих целей обычных портлапдцемен-тов с различными добавками, такими, как замедлители и ускорители схватывания и твердения, облегчители и утяжелители для регулирования плотности, органические добавки — латекс, пластические массы, смолы и др. Изготовляют нефтецементные растворы, затвердевающие при взаимодействии с водой в скважине и обладающие высокой газо- и водонепроницаемостью, цементы, затворяемые на водо-нефтяных эмульсиях и др. Цементные растворы, Содержащие жидкий латекс и поверхностно-активное вещество, отличаются высокими вяжущими свойствами при сцеплении с поверхностями, покрытыми нефтяным слоем. В затвердевшем состоянии они менее хрупки, чем обычные и обладают высокими упругопластическими свойствами, что крайне важно для предупреждения образования трещин при перфорации, и дают меньшую усадку. В качестве замедлителей схватывания рекомендованы добавки декстрина, крахмала, ржаной муки, а также казеина. Применяется и небольшая добавка, состоящая из смеси борной кислоты, буры и гуммиарабика. Предложены также добавки винной кислоты, сахара, гексаметафосфата натрия, растворенных в едком натрии, гуминовой, галловой, лигниновой и других органических кислот. Считается целесообразным использование в качестве замедлителя натриевой соли карбоксиметиловой целлюлозы. Для уменьшения водоотделения применяют, главным образом, добавки бентонитовой глины, а для уменьшения плотности цементного раствора — комбинированную добавку, состоящую из бентонита и перлита. Большое внимание уделяется пуццолановьш тампонажным цементам, обладающим высокой соле-стойкостью, крайне необходимыми для качественной перфорации пластическими свойствами и высокой плотностью цементного камня. Применение повышенной добавки бентонитовых глин в цементы в количестве до 25% значительно улучшает специальные свойства цементных растворов.

Технология производства портландцемента - мокрый способ

Мокрый способ целесообразно применять, если в глине имеются посторонние примеси при значительных колебаниях химического состава сырья и его высокой влажности. К недостаткам этого способа относится высокий расход топлива на обжиг - в 1,5 - 2 раза больший, чем при сухом.

 Технологическая схема получения цемента по мокрому способу:

1 - щековая дробилка; 2 - молотковая дробилка; 3 - склад  сырья; 4 - мельница «Гидрофол»; 5 - мельница мокрого помола; 6 - вертикальный шламбассейн;  7 - горизонтальный шламбассейн; 8 - вращающаяся печь; 9 - холодильник;  10 - клинкерный склад; 11 - мельница; 12 - силос цемента.                   

Обычно содержание СаСО3 в шламе составляет 75 - 78%. Отклонение от него допускается не более 0,1%. Откорректированный шлам хранится в горизонтальных шламбассейнах. Из них шлам перекачивают мощными насосами  в распределительный бачок установленный над печью. Из бачка шлам поступает в печь на, обжиг.   Выходящий из печи клинкер интенсивно охлаждается в колосниковом холодильнике и поступает на клинкерный склад, где выдерживается 3–4 недели. Здесь создается промежуточный запас клинкера, обеспечивающий бесперебойную работу завода. Кроме того, в клинкере при вылеживании совершается в естественных условиях ряд физико-химических процессов, способствующих повышению качества и стабилизации свойств цемента, поэтому выдерживание клинкера на складе представляет собой отдельную технологическую операцию. При выдерживании происходит гашение атмосферной влагой СаО несвязанного. Одновременно с этим стекловидная часть клинкера кристаллизуется, двухкальциевый силикат 2СаО·SiО2 из β-модификации частично превращается γ-форму. Все это приводит к стабилизации состава клинкера, некоторому разрыхлению его и облегчению последующего помола. Помимо клинкера, на клинкерных складах хранятся предварительно раздробленные минеральные добавки (трепел, опока, шлак и др.), которые вводят в состав цемента при помоле клинкера. Открытые клинкерные склады оборудованы мостовыми кранами с грейферными захватами, с помощью которых клинкер и минеральные добавки подают в расходные бункера цементных мельниц. В силосных складах составляющие цемента поступают на сборный ленточный конвейер, который доставляет их к мельницам. Питание шаровых мельниц осуществляется с помощью тарельчатых дозаторов, установленных под расходным бункером возле каждой мельницы. Одновременно с размалываемыми материалами в мельницы подают интенсификаторы помола. Влажность размалываемых материалов не должна превышать у клинкера - 0,3%, у минеральных добавок - 2%, у гипса - 10%. При необходимости минеральные добавки перед помолом высушиваются. Тонкость помола оказывает существенное влияние на свойства портландцемента. Чем тоньше размолот клинкер, тем быстрее схватывается и твердеет цемент и выше его прочность в начальные сроки твердения. Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании не менее 85% цемента свободно проходило через сито №008. При этом удельная поверхность цемента не должна быть меньше 250 - 300 и превышать 700 м2/кг. Из шаровых мельниц цемент пневмотранспортом загружают в силоса. Вместимость силосов 2500 - 10000 т, а иногда и более. Силоса оборудованы пневматическими устройствами для рыхления и гомогенизации цемента при хранении. Цемент упаковывается в мешки специальными машинами, производительность которых достигает 120 т/ч. Каждая партия его снабжается паспортом, в нем указываются масса, марка, название цемента.

ua.coolreferat.com


Смотрите также