DD267247A1 - Tiefbohrzementzusammensetzung - Google Patents

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DD267247A1
DD267247A1 DD87311354A DD31135487A DD267247A1 DD 267247 A1 DD267247 A1 DD 267247A1 DD 87311354 A DD87311354 A DD 87311354A DD 31135487 A DD31135487 A DD 31135487A DD 267247 A1 DD267247 A1 DD 267247A1
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DD
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mgcl
cement
mgo
concentrated
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DD87311354A
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Inventor
Andrea Klorek
Botho Saalbach
Volker Koeckritz
Guenther Schneider
Marianne Matern
Original Assignee
Kali Veb K
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tiefbohrzementzusammensetzung. Die Erfindung bezieht sich auf eine Zementzusammensetzung und kann zur Zementation von Futterrohren in Tiefbohrungen verwendet werden. Erfindungsgemaess wird ein Magnesiazement mit einer Jodzahl von 10-20 mgJ/g MgO verwendet, wobei ein masseprozentuales Mischungsverhaeltnis von 27-33% MgO, 20-25% Flugasche, 17-23% konzentrierter MgSO4-Loesung und 20-30% konzentrierter MgCl2-Loesung einzuhalten ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Tiefbohrzementzusammensetzung, die insbesondere für die Zemontation von Futterrohren geeignet ist.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Die Bohrlochzementierung hat einen wichtigen Beitrag bei der Erschließung von Lagerstätten, bei der Errichtung von Untergrundspsichern sowie bei Bodonverfestigungen und anderen Spezialarbeiteri in unterschiedlicher Teufo zu leisten. Für die Durchführung der Zementation gibt es keine Standardlösungen. Für die Durchführung der Zementation gibt es koine Standardlösunger·. In der Vergangenheit sind für die unterschiedlichen Aufgabenstellungen verschiedene Zementationsverfahren und Zementrezepturon entwickelt worden.
Prinzipiell kann beim Abbinden eines Zementes eine hydraulische beziehungsweise nichthydraulische Reaktion unterschieden werden, in der Tiefbohrtechnik werden zur Zementat'on von Rohrtouren vorwiegend hydraulisch abbindende Zemente eingesetzt. Der überwiegend verwendete Portlandzement als Grundbindebaustoff wird duroh Zusätze beziehungsweise Zuschläge den unterschiedlichen Bohrlochbedingungen angepaßt. Für die Zementationen in Salzhorizonten wird eine gesättigte wäßrige Natriumchloridlösung zum Anmischon des Portlandzementes verwendet. Dieser NaCI-Zement weist im Kontakt mit MgCI2-Lösung keine Korrosionsbeständigkeit auf, es kommt zu Strukturumwaiidlungen durch Gips-, Ettringit- und Magnesium-Silikathydrat-Bildung.
Die verschiedenartigen Zuschläpe wie FeSO4 · 7H2O, Puzzolane oder Phosphorschlacke können die Korrosion lediglich verzögern, aber nicht grundsätzlich verhindern.
Die zur Zeit in der Tiefbohrtechnik unter MgCI2-Bedingungen verwendete Zementart ist Tonerdeschmelzzement TZ 70, der durch einen hohen Aluminatanteil eine zeitweilige Resistenz gegenüber MgCI2-Lösungen aufweist, jedoch langzeitig in heißen konzentrierten N*gCI2-Lösungen ebenfalls zerstört wird. Gleichzeitig wird durch Herstellung und langsames Abbindeverhalien eine hohe Kostenbelastung verursacht.
Bei den nichthydratisch abbindenden Zementen kommt der auf MgO-MgCI2-BaSiC erhärtende Sorelzement (Magnesiazement) in Betracht, der primär aufgrund der Reaktionsprodukte Beständigkeit gegenüber MgCI2-Lösunge;i, jedoch Korrosionsanfälligkeit gegenüber Wasser und stark untersättigten wäßrigen Magnesiumchlorid-Lösungen sowie sehr kurze Abbindezeiten aufweist. Damit erhebt sich die Aufgabe, den Sorelzement wasserstabil und langsam abbindend zu gestalten.
Es sind bisher Erfindungen bekannt geworden, die sich mit der Erhöhung der vvabserstabilität von Sorelzement beschäftigen. Nach DRP 695802 führen Harnstoff oder bestimmte Harnstoffderivate zu Wasserbeständigkeit, nach DRP 729726 weiden Formaldehyd und Verharzungskatalysatoren vorgeschlagen. In DE 292 2815 wird Wasserbeständigkeit durch Äthylsilikat sowie Glasfasentusatz, nach DE 3101754 durch Zeolith und Sili^nol erzielt. EP 656030 erreicht Wasserbeständigkeit durch kupferhaltiges Pulver, SU 876584 durch Zusatz von CaCOj, CaCI2 sowie Schwefelverbindungen, SU 523881 durch AI2O3, Hypochlorid-Emulsion sowie Kieselsäure. Weitere Rezepturen zur Erzielung von Wasserbeständigkeit werden beschrieben in SU 337365 (feingemahlene Phosphorschlacke), SU 338503 (Superphosphat) und SU 503830 (Polymerzusatz, Harz und anderes). Weitere Erfindungsbeschreibungen beziehen sich auf eine Abbindeverzögerur.g, das heißt Aussteuerung der Abbindezeiten des Sorelzementes, die für don Einsatz in der Tiefbohrtechnik eine Grundvoraussetzung ist. Konventionelle Verzögerer für Beton sind aufgrund des nichthydraulischen Abbindens von Sorelzement ungeeignet.
Für Sorelzement werden in DE 3141141 und DE 3101104 Verzögerer auf der Basis von Phosphor-Polyphosphor- und Tetraphosphorsäure sowie kondensierter Phosphate genannt. DE 2914664 beschreibt als Verzögerer Ammonium- oder Erddlkalifluorphosphate, DE 2309685 Formaldehyd und Naphtalin, DE 3204326 Ligninsulfonat und DE 2134722 Ammoniumchlorid. Nach WP 159443 wird ein pumpfähiger Sorelzement mit Verzögerung auf der Basis von MgO, MgCI2/ MgSO4-Lösung und Schiefermehlzuschlag beschrieben, der den Nachteil der Unbeständigkeit in Wasser aufweist. Die bekannten Lösungen zeigen, daß zur Erzielung von MgClj-Ftesistenz, Wasserbeständigkeit und Aussteuerung der Abbindezeit (vorzugsweise Abbindeverzögerung) von Sorelzement jeweils gesondert, zum Teil mehrere synthetische Zusätze erforderlich sind, die eine kostenintensive und unter Feldbedingungen unpraktikable Anmischtechnologie erfordern und keine der erforderlichen Eigenschaften gleichzeitig in einem Zement erzeugen.
-2- 257 ? Ziel der Erfindung
Die Erfindung hat das Zielfeine Zementzusammensetzung zu finden, die billig und unter Feldbsdingungen norstellbar, den Erfordernissen der Futterrohrzomentatio."> gerecht wird.
Darlegung des Wjsens der Erfindung
Der Erfindung liugt die Aufgabe zugrunde, eine langsam abbindende, wasser- und MgCI2-lösungsstabile Zementzusammensetzung zu entwickeln.
Es wu<°de gefunden, daß bei Einhaltung eines masseprozentualen Verhältnisses von 27 bis 33% MgO mit einer Jodzahl von 10 bis 20mg J/g MgO, 20 bis 25% SiO2-AI2O3-reicher Braunkohlenflugasche, 17 bis 23% konzentrierter MgSO4-Lösijng mit einer Konzentration von 165 bis 222g MgSO4/1000g Lösung und 20 bis 30% konzentrier MgCI2-Losunr, /nit einer Konzentration von 305 bis 32Og MgCI2/1000g Lösung eine wasser- und MgCI2-lösungsstabilo Zementzusammensetzung entsteht, die für die Futterrohrzementation in Tiefbohrungen sohr gu« geeignet is', da zusätzlich eine Stabilität gegen heiße MgCI2-Lösungen erzielt wird und Abbindezeiten von etwa 8h erreicht wet !en.
Die Anmischflüssigkeiten werden in einem Behälter gemischt und in bekannter Weiset mit den Feststoffen zu einer Suspension verarbeitet, so daß auch die Forderung nach einfacher Herstellbarkeit unter Feldbedingungen erfüllt ist.
AusfQhrungsbelsplel
Folgende Ausgangsstoffe wurden vorwendet:
Als MgO-Produkt wurde kaustisches Spalt-MgO mit einer Jodzahl von 12 mg J/g MgO verwendet, die Braunkohlenflugasche enthielt 41% SiO2 und 15% AI2O3.
Die Konzentrationen der Anmischflüssigkeiten betrugen 320g MgCI2/1000g Lösung und 195rj MgS(VI 000g Lösung.
Als Anmischrezepturwurdo folgendes massoprozerituales Verhältnis verwendet:
27% MgO
20% Braunkchlenflugasche 23% MgSO4-Lösung 30% MgCI2-Lösung
Die Anmischflüssigkeiten wurden in einem Behälter zu einer Flüssigkeit gemischt und mit den Feststoffen zu einer Suspension verarbeitet. Der daraus entstandene Zementstein wies folgende Parameter auf: Abbindezeit: 9h
Lagerzeit/d 1 28 120 7 120
Lagermedium MgCI1- Lösung > Wasser- —>
Druckfestigkeit/MPa 14.1 19.2 22.6 19.7 ?2.6

Claims (3)

1. Tiefbohrzementzusammensetzung bestehend aus Magnesiazement und Flugasche unter Zusatz von MgCI2- und MgSÜ4-Lösung, gekennzeichnet dadurch, daß ein Magnesiazement mit einer Jodzahl von 10-20mg J/g MgO verwendet wird und ein masseprozentuales Mischungsverhältnis von 27-33% MgO, 20-25% SiO2-AI2O3-reicher Braunkohlen-Flugasche, 17-23% konzentrierter MgSO4-Lösung und 20-30% konzentrierter MgCI2-Lösung einzuhalten ist.
2. Tiefbohrzementzusammensc-izungi nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die MgSO4-Lösung eine Konzentration von 165-222g MgSO4/1000g Lösung aufweist.
3. Tiefbohrzementzusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die MgCI2-Lösung eine Konzentration von 305-32Og MgCI2/1000g Lösung aufweist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003002820A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-09 Sunhawk Pty Ltd Stabilising surfaces with magnesium cements
WO2008053222A1 (en) * 2006-11-03 2008-05-08 Halliburton Energy Services, Inc. Ultra low density cement compositions and methods of making same

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