НЕФТЯНАЯ ПРОВИНЦИЯ
рецензируемое научное издание сетевого распространения
Нефтяная провинция № 4(36) 2023

Влияние порошка нано-частиц цеолита на долговечность скважинного цемента класса G


Мохаммедамин А.И.М.
DOI: https://doi.org/10.25689/NP.2023.4.369-383

Аннотация

Для обеспечения структурной поддержки обсадной колонны и изоляции призабойных зон при цементировании скважин, необходимо раннее развитие прочности цементного камня. В данной статье представлены экспериментальные результаты влияния нано-цеолита (размер частиц ≤ 100 нм) на прочность при сжатии для повышения начальной прочности цемента класса G. Кубические образцы были приготовлены с тремя различными добавками нано-цеолита: 0,5 %, 1 % и 1,5 % по массе цемента (BWOC). Образцы отверждали на водяной бане при атмосферном давлении, причем температура нагревания составляла 60°C (140° F) , а длительность - 8 часов. Прочность на сжатие определяли путем прессования образцов в прессе (разрушающий метод) в соответствии со стандартом Американского института нефти (API). Результаты показали, что добавление 1,5 % нано-цеолита приводит к повышению ранней прочности на 32,4 %. Нано-цеолита указывали на пуццолановое поведение с большим объемом свободного пространства и высокой способностью к катионообмену. Они способны поглощать молекулы с медленной, средней и быстрой скоростью. Эти свойства помогают повысить прочность цементных смесей.

Ключевые слова:

портландцемент, цементирование скважины, цементный раствор, нано-цеолит, цемент класса G, прочность на сжатие, механические свойства, водяная баня, гидрата силиката кальция (C-S-H), пуццолановая реакция

Список литературы

1. Джайниш Шингала, Врутанг Шах, Каушалкумар Дудхат, Манан Шах. Эволюция наноматериалов в нефтяной промышленности: применение и проблемы//Журнал разведки и технологии добычи нефти.-(2020).- №(10).-С.3993-4006. https://doi.org/10.1007/s13202-020-00914-4 (По-английски)

2. Сен Ду, Цзюньлян Ву, Осман Аль-Шарида, Сяньмин Ши. Нанотехнологии в материалах на основе цемента: обзор долговечности, моделирования и расширенных характеристика//Наноматериалы.-2019.-№9(9). https://doi.org/10.3390/nano9091213
(По-английски)

3. В. А. Хан, М. К. Рахман, М. А. Махмуд, П. Сармах. МУНТ для улучшения механических свойств цемента для нефтяных скважин при использовании HPHT//SPE/IADC-178175-MS.-2016 (По-английски)

4. М. Табатабаи, А. Дахи Талегани, Н. Алем. Нанопластинки графита с модифицированной поверхностью для повышения долговечности цементной оболочки //SPE 199897.- 2019 (По-английски)

5. Любомира Тошева, Вальчев Валентин Петрович. Наноцеолиты: синтез, механизм кристаллизации и применение//Хим. Матер.-2005.-№ 17(10).-С.2494-2513 (По-английски)

6. Эхсан Кианфар. Наноцеолиты: синтез, свойства, применение//Журнал Sol-Gel Science and Technology.- 2019.-№91.-С.415–429. https://doi.org/10.1007/s10971-019-05012-4 (По-английски)

7. Светлана Минтова, Жан-Пьер Жильсон, Валентин Вальчев. Достижения в области наноразмерных цеолитов//Nanoscale.-2013.- №(5).-С.6693-6703. https://doi.org/10.1039/C3NR01629C (По-английски)

8. Эсмат Кохсарян, Мансур Анбиа. Наноразмерные и иерархические цеолиты: краткий обзор//Китайский журнал катализа.-2016.-№(37).-С.447-467. https://doi.org/10.1016/S1872-2067(15)61038-5 (По-английски)

9. Файтен и др. Цементирующие композиции, содержащие межмолотый цементный клинкер и цеолит//Патент США 2006/0054319 А1 (По-английски)

10. Люк и др. Цеолитсодержащая цементная композиция//Патент США 2004/0112600 А1 (По-английски)

11. Мирза Талха Байг, Мухаммад Калимур Рахман, Абдулазиз Аль-Маджед. Применение нанотехнологий при цементировании нефтяных скважин//SPE-187543-MS.- 2017 (По-английски)

12. Эрик Брони-Бедиако, Фульгенс Маал-Ире Наату. Экспериментальная оценка эффективности свежего наноцеолита в качестве добавки к цементу для нефтяных скважин//Нефтяная наука и техника.-2021.-№5(1).- С.1-12. (По-английски)

13. Эрик Брони-Бедиако, Фульгенс Маал-Ире Наату. Влияние свежего наноцеолита на физические свойства цементного раствора нефтяных скважин при высокой температуре//Технологический журнал Ганы.-2021.-№5(2).-С.86–99. (По-английски)

14. Амин Пурзангене, Биджан Ганавати, Борзу Асгари Пирбалути. Исследование влияния наноцеолита на реологические и механические свойства тяжелого цементного раствора для бурения скважин на южном нефтяном месторождении Ирана//Иранский журнал нефтегазовой науки и технологий.-2022.-№11(2).-С.51-64. http://ijogst.put.ac.ir (По-английски)

15. Спецификация API 10А, Цементы и материалы для цементирования скважин. 25-е издание.-2019г. (По-английски)

16. ASTM C109/C109M-02, Стандартный метод испытаний прочности на сжатие гидравлических цементных растворов (с использованием кубических образцов размером 2" или [50 мм]).-2002г. (По-английски)

17. Хусейн Хамада, Алия Алаттар, Бассам Тайе, Фадзил Яхая, Ибрагим Альмешаль. Влияние различных методов отверждения на прочность на сжатие сверхвысокопрочного бетона: комплексный обзор//Практические примеры строительных материалов.-2022.-№17.- e01390. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01390 (По-английски)

18. Сарвар Сиддики, Уэсли Ниберг, Уилсон Смит, Бретт Блэквелл, Кайл А. Райдинг. Влияние наличия и состава затвердевающей воды на гидратацию цемента//Журнал ACI Материалы.-2013.-№110 (3) (По-английски)

19. Масаки Даймон, Салах А. Або-Эль-Энейн, Гико Хосака, Сейси Гото, Реничи Кондо. Пористая структура гидрата силиката кальция в гидратированном трикальцийсиликате//Журнал Американского керамического общества.-1977.-№60(3-4) (По-английски)

20. Шенгвен Танг, Янг Ванг, Чжичэн Гэн, Сяофэй Сюй, Вэньчжи Ю, Хубао А, Цзинтао Чен. Структура, фрактальность, механика и прочность гидратов силиката кальция//Фрактальный фракт.-2021.- №5(2) 47.- С.1–34 https://doi.org/10.3390/fractalfract5020047 (По-английски)

21. Хасан Абдул Хади, Хасан Абдул Амир. Экспериментальное исследование влияния наноглинозема и нанокремнезема на прочность и консистенцию цемента нефтяных скважин//Инженерный журнал.-2017.-№23(12) (По-английски)

Сведения об авторах

Мохаммедамин Али Ибрахим Мохаммедамин, аспирант кафедры Бурение нефтяных и газовых скважин (БНГС),

Уфимский государственный нефтяной технический университет (УГНТУ)
Россия, 450064, Уфа, ул. Кольцевая, 9
Е-mail: alimestudent@gmail.com

Для цитирования:

Мохаммедамин А.И.М. Влияние порошка нано-частиц цеолита на долговечность скважинного цемента класса G // Нефтяная провинция.-2023.-№4(36).-С. 369-383. - DOI https://doi.org/10.25689/NP.2023.4.369-383. - EDN ZJJHBQ

© Общественная организация «Волго-Камское региональное отделение Российской Академии естественных наук», 2015-2023 Материалы журнала доступны под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/