XIV Міжнародна наукова інтернет-конференція ADVANCED TECHNOLOGIES OF SCIENCE AND EDUCATION (19-21.04.2018)

Русский English




Научные конференции Наукові конференції

Тершак М. Б. РЕЗУЛЬТАТИ РЕНТГЕН-ДИФРАКТОМЕТРИЧНОГО АНАЛІЗУ ЦЕМЕНТНОГО КАМЕНЮ

Тершак Мар'яна Богданівна

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

РЕЗУЛЬТАТИ  РЕНТГЕН-ДИФРАКТОМЕТРИЧНОГО АНАЛІЗУ ЦЕМЕНТНОГО КАМЕНЮ

На прикладі цементування І секції експлуатаційної колони у св. № 202 Північно-Долинського родовища ПАТ "Укрнафта" вивчено особливості формування цементного каменя в умовах свердловини. Протестовано два зразки тампонажного матеріалу на основі композиційної суміші з пониженою водовіддачею ТС-100 ПВ [1], виготовленого  НВП "Геліос" (м. Львів). Перший - "базовий" сформовано з тампонажної суспензії густиною 1820 кг/м3, замішаної із застосуванням стандартної тампонажної техніки (ЦА-320 М, 2 СМН-20) та відібраної після гомогенізації в усереднювальній ємкості безпосередньо перед закачуванням у свердловину. Другий зразок це "гельцемент" густиною 1740 кг/м3, який отримано на денній поверхні  одразу після завершення "вимиву" базової суміші зі свердловини (інтервал цементування 2170 - 3090 м). Тривалість тверднення обох зразків 28 діб за термобаричних умов -  температура 22 оС,  тиск  0,1 МПа.

 Обидва  зразки каменю досліджено застосуванням  рентген-дифрактометричного аналізу (ДФА) на автоматичному дифрактометрі STOE STADI P (виробник "STOE & Cie GmbH", Німеччина) з лінійним позиційно-прецизійним детектором PSD за схемою модифікованої геометрії Гіньє [2]. Обладнання відповідає вимогам NIST SRM 640b (Si), NIST SRM 676 (Al2O3) та NIST SRM 660a (LaB6). Умови тестування: CuKα1-випромінювання; зігнутий Ge-монохроматор (ІІІ) типу Іоганна; 2q/w-сканування, діапазон кутів 2θ  2,000≤2θ≤110,945 °2θ з кроком 0,015 °2θ; крок детектора 0,480 °2θ, час сканування з кроком 330 с, температура дослідження  Т=25,0±5 °С, U=40 кВ, J=37 мА. Експериментальні лінійні коефіцієнти поглинання визначено шляхом логарифмічного відношення інтенсивності первинного променя до інтенсивності первинного променя після проходження крізь фоновий та робочий зразки. Обробку експериментальних дифракційних масивів, розрахунок теоретичних дифрактограм, індексування параметрів елементарних комірок виконано за допомогою пакету програм STOE WinXPOW (версія 3.03) [5] та PowderCell (версія 2.4) [3].

Перший з них (табл.1) представлено гідроксидом кальцію Ca(OH)2 ( 42,8 % (portlandite)), b-формою беліту Ca2[SiO4] (21,4 %), моноклінну форму аліту Ca3[SiO4]O ( 20,5 %), та оксидом кремнію SiO2 (α-кварц - 15,3%). Камінь містить щільно упаковані гексагональні пластини гідроксиду кальцію, а також  гідратні новоутворення метаміктової складової з низькою пористістю [4].

Зразок № 2 (табл.2) складено Ca(OH)2( 7,9 % (portlandite); b-формою беліту Ca2[SiO4] (38,4 %) та  53,7 % α-кварцу SiO2.

Таблиця 1 - Зразок № 1 (фазовий склад та кристалографічні

параметри фаз)

Фаза Віднос­ний вміст,
ваг. %*
Структурний тип,

просторова група

Параметри елементарної комірки, Å
a B c
Ca(OH)2

Portlandite

42.8 Mn(OH)2

P-3m1

3.5899 - 4.9071
SiO2

α-quartz

15.3 SiO2

P3121

4.9153 - 5.4045
Ca2[SiO4]

belite,

b-form

21.4 Ca2[SiO4]

P21/c

5.5282 6.7769

b=117.606°

10.5380
Ca3[SiO4]

Alite

20.5 Ca3[SiO4]O

C1m1

12.2362 7.0693

b=116.260°

9.2961

Суттєве підвищення вмісту α-кварцу SiO2  є насамперед результатом взаємодії тампонажної суспензії із буферною сумішшю СБС за рецептурою НДПІ ПАТ «Укрнафта». Це у свою чергу сприяє зв'язуванню продукту гідролізу алітової фази гідроксиду кальцію у низькоосновні гідросилікати кальцію С-S-H.   Попри все за результатами акустичної цементометрії (АКЦ) якість цементування обсадної колони - добра (коефіцієнт якості цементування, розрахований за методикою НПО "Бурение" складає  384).

Таблиця 2 - Зразок № 2 (фазовий склад та кристалографічні

параметри фаз)

Фаза Відносний вміст,
ваг. %*
Структурний тип, просторова група Параметри елементарної комірки, Å
a b c
Ca(OH)2

Portlandite

7.9 Mn(OH)2

P-3m1

3.5911 - 4.9074
SiO2

α-quartz

53.7 SiO2

P3121

4.9126 - 5.4075
Ca2[SiO4]

belite,

g-form

38.4 Mg2[SiO4]

P21/c

11.2076 6.7487 5.0875

Література:

1. ТУ У 26.6-3251045-001:2011 Суміші сухі тампонажні.

2. STOE WinXPOW, version 3.03. Stoe & Cie GmbH, Darmstadt, Germany, 2010.

3. Kraus W., Nolze G. PowderCell for Windows (version 2.4). Berlin: Federal Institute for Materials    Research and Testing, Germany, 2000.

4. Кузнецова Т.В., Савченко С.В.  Микроскопия материалов цементного производства. - М.:МИКХиС,2007. - 304 с.

 


Залиште коментар!

Дозволено використання тегів:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>