Смесь Micromax и гематита

Том 13 научных докладов, номер статьи: 8669 (2023) Цитировать эту статью

366 Доступов

Подробности о метриках

Обычный портландцемент (ОПЦ) вызвал различные экологические и технические проблемы. Исследователи пытались либо добавлять новые материалы в цемент, либо разрабатывать альтернативы как для технических, так и для экологических проблем. Гематит в качестве утяжелителя используется для увеличения плотности тампонажного раствора. Осаждение тяжелых частиц в цементных и геополимерных растворах является серьезной проблемой, которая создает неоднородные свойства по всей цементируемой секции. В этой работе представлен новый класс геополимеров, использующих как гематит, так и Micromax в качестве утяжелителей для цементирования скважин с высокой плотностью. В первой системе использовался только гематит, в то время как в другой системе использовались и гематит, и Micromax. Основная цель использования Micromax с гематитом — проверить возможность устранения проблемы седиментации, связанной с гематитом в геополимерах. Кроме того, также оценивалось влияние добавления Micromax на различные свойства геополимеров FFA. Для увеличения времени загустевания разрабатываемых геополимерных систем вводились различные смеси замедлителя, усилителя замедлителя и суперпластификатора. Результаты показали, что добавление Micromax к гематиту снизило среднее изменение плотности с 12,5% до почти 3,9%. Добавление Micromax снизило пластическую вязкость на 44,5% и потерю жидкости на 10,5%. Обе системы имели близкие характеристики по прочности, упругим свойствам и проницаемости. Время загустевания составило 390 мин для гематитовой системы и 300 мин для смешанной системы с использованием предложенных смесей добавок.

OPC создает некоторые технические и экологические проблемы, такие как высокие выбросы парниковых газов, и потребляет огромное количество энергии во время производства. Эти опасения побудили исследователей искать альтернативные материалы для решения технических проблем и создания экологически чистых цементных систем. Из литературы очевидно, что некоторые исследователи пошли в направлении добавления в ОПК новых материалов для улучшения его свойств1,2,3,4,5,6,7. Другие исследователи пытались найти новые альтернативы OPC, которые могли бы быть более экологичными и преодолеть технические недостатки OPC, такие как геополимеры8,9,10,11,12,13.

В настоящее время появилось экономичное и экологичное вещество, имеющее качества, сравнимые с ОПЦ; это вещество называется геополимером. Его сырье имеет геологическое происхождение, а образование геополимеров продолжается посредством неорганической полимеризации и конденсации, поэтому их еще называют геологическими полимерами14. Профессор Й. Давидовиц ввел термин «геополимер» в 1978 году, описав его как зеленое цементирующее вещество, не содержащее цемента. Поскольку он содержит трехмерную структуру из сшитых полисиалатных цепей, ранее они считались частным случаем почвенного цемента и назывались геоцементами15. Геополимеры могут быть образованы из природных веществ и/или отходов в качестве исходных материалов, активированных щелочью или кислотами16. Производство геополимеров чище, а исходные материалы потребляют не так много энергии по сравнению с OPC17,18,19,20. Si и Al в алюмосиликатных веществах растворяются после контакта с растворами щелочей, образуя мономеры и олигомеры, проходящие поликонденсацию, с образованием трехмерной структуры, называемой полисиалатом, полисиальте-силоксо и полисиалатом-дисилоксо21,22.

Цементный раствор разрабатывается в зависимости от существующих условий в стволе скважины, давления и температуры, а также типа цементной работы. Большинство исследований было проведено не только для поиска альтернативы OPC из-за его экологических проблем во время производства, но, что наиболее важно, для подтверждения того, могут ли недостатки OPC быть смягчены геополимерами. В литературе были исследованы четыре основные темы исследований: применение в суровых условиях, применение в P&A, совместимость с грязью и температурное воздействие10,23,24,25,26,27,28.