12.2.4Утяжеленные тампонажные растворы на основе шлаков цветной металлургии

Исследования показали, что для цементирования высокотемпе­ратурных скважин с аномально высокими пластовыми давле­ниями в качестве вяжущих веществ можно использовать шлаки цветной металлургий, в частности отходы выплавки свинца и меди. Исследованы шлаки Чимкентского свинцового завода со следующим химическим составом: 34 % Si0₂, 1,5 % А1₂0₃, 40,5 % FeO, 21 % СаО, 1 % MgO, 1,5 % Pb. Эти шлаки отли­чаются в 1,5—2 раза меньшей, чем у доменных гранулирован­ных шлаков, основностью и высоким содержанием закиси железа. Последнее и является причиной высокой плотности шлака (3800—3900 кг/м³).

На заводе шлак подвергается грануляции, поэтому харак­теризуется высоким содержанием стекловидной фазы. При ис­пользовании его необходимо размолоть до удельной поверхно­сти 210—300 м²/кг. Размалываемость свинцового шлака при­близительно такая же, как гранулированных доменных шлаков.

В табл. 11.12 приведены свойства растворов, приготовленных из свинцового шлака. Из свинцового шлака можно получить утяжеленные растворы плотностью 2160—2270 кг/м³, а при ис­пользовании реагентов-разжижителей плотность раствора можно поднять еще выше.

Плотность шлакового раствора зависит от удельной поверх­ности шлака. Так, при удельной поверхности 200 м²/кг плот­ность шлакового раствора без добавок с растекаемостью 18— 19 см по конусу АзНИИ равна 2290 кг/м³, с удельной поверх­ностью 230 м²/кг — 2250 кг/м³, а с удельной поверхностью 300 т²/кг — 2200 кг/м³. Такие величины плотности тампонажных растворов на основе портландцемента и доменного шлака можно получить лишь с добавкой эффективных утяжелителей.

Таблица 11.12, Ф из и ко-механические свойства раствора и камня

Из свинцового шлака

Добавка	Количество добав-ки%	В/Т	Расте- каем-ость,см	Плот-ность,	Т	схватываемость			Прочность при сжатии через 48 часов, МПа
						начало	конец
Без добавок	-	0,36	20	2200	200	5—30	8—00	13
Кальцинированная	1	0,33	18	2270	120	0-30	3—00	2 2,9
сода	0,7		18	2270	130	0—30	4—00
	0,5	0,33	18	2270	130	4—00	7-00	—.
	0,3	0*33	18	2270	180	5-00	9-00	—
Тампонажный цемент	10	0,38	18	2190	130	—	.—	10
	20	0,36	18	2170	130	3-00	6—00	16
Шлак доменный	20	0,36	18	2160	130	1—30	6—00	-----
	20	0,36	18	2160	150	1-00	4—00	-
	20	0,36	18	2160	180	0—30	3—00	17,5
Хромпик	0,25	0,35	20	2200	200	—		20
Гипан + хромпик	0,25	0,35	18	2200	220	3—00	6—00	—
	0,12
Гипан	0,4	0,35	18	2200	250	1—00	3—00	-
Хромпик	0,25	0,35	20	2200	250	1—00	4—00	0,2
Гипан 4* хромпик	0,4	0,35	18	2200	250	2—30	4—00	—
	0,2

Примечание. Давление при твердении 50 МПа

Гидравлическая активность свинцового шлака ниже, чем гранулированных доменных шлаков. При температуре 200 °С и давлении 50 МПа начало схватывания свинцового шлака наступает через 5 ч 30 мин: Замедлители сроков схватывания шлака — хромпик и смесь его с гипаном или ССБ. Утяжелен­ные шлаки, обработанные этими реагентами, имеют необходи­мые сроки схватывания до 250 °С. .

Для применения шлакового раствора при температуре ниже 200 °С необходимо ускорить его твердение. Эффективными ускорителями являются кальцинированная сода, гранулирован­ный доменный шлак, портландцемент. Шлаковые растворы • с указанными добавками можно использовать при температу­рах от 80 до 180—200 °С. Прочность шлакового камня на ежа- тие через 48 ч твердения достигает 20 МПа» Повысить ее при температуре 120—200 °С можно добавкой молотого кварцевого песка.

В табл. 11.13 приведены результаты исследования свойств шлако-магнетитовых и шлако-песчаных смесей совместного помола. Сроки схватывания утяжеленных шлаковых растворов регулируются добавкой замедлителей – ССБ и хромпика.

Т а б л к 11 II, 13. Физ ико-механичеекие свойства раствора и камня из смесей