Содержание к диссертации
Введение
1 Краткая характеристика состояния работ по цементированию газовых и газоконденсатных скважин, содержащих в составе пластовых флюидов углекислых и сероводородный газы (на примере Оренбургского газоконденстатного месторождения (ОНГКМ)) 8
1.1 Характеристика пород, слагающих разрез Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения 9
1.2 Характеристика коллекторов-объектов разработки 14
1.3 Краткая характеристика газов - углекислого газа и сероводорода 20
2 Обзор исследований по изучению механизма коррозионного поражения цементного камня в условиях сероводородной, углекислотной и совместной (сероводородоуглекислотной) агрессии 22
2.1 Анализ результатов исследований коррозионной стойкости 22
2.2 Объяснение механизма коррозионного поражения цементного камня в условиях сероводородного воздействия 29
2.3 Деструкция цементного камня от воздействия углекислого газа 38
2.4 Объяснение механизма процесса коррозии при сероводородо-углекислом воздействии 42
2.5 Обоснование требований к тампонажным материалам для разобщения пластов, содержащих сероводородный и углекислый газы 46
2.6 Теоретические предпосылки создания коррозионностойких тампонажных материалов 51
2.6.1 Теоретические предпосылки к разработке тампонажных материалов для крепления интервалов содержащих сероводород и углекислый газ с температурами 20 -100 С 51
2.6.2 Теоретические предпосылки к разработке тампонажных материалов для разобщения интервалов, содержащих сероводородные и углекислотные газы с температурами более 100 С . 53
Выводы по разделу 2 57
3 Методы и методики проведения экспериментальных исследований 58
3.1 Методы измерения свойств тампонажных составов 58
3.2 Методика изучения процесса коррозионного поражения образцов цементного камня 61
3.3 Методика обработки результатов экспериментальных исследований 66
4 Результаты экспериментальных исследовании тампонажных растворов, камня 69
4.1 Результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств тампонажного раствора, камня для температур 20-100 С 69
4.1.1. Обоснование состава тампонажной композиции и результаты исследования физико-механических свойств раствора, камня на ее основе 69
4.1.2 Результаты исследований тампонажного камня на коррозионную стойкость 75
4.2 Результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств тампонажного раствора, камня для температур более 100 С 80
4.2.1. Обоснование состава тампонажного материала 80
4.2.1.2 Результаты исследований влияния удельной поверхности на оптимальное соотношение сырьевых компонентов и прочность камня 88
4.2.1.3 Обоснование состава белито-кремнеземистого тампонажного материала 92
4.2.1.4 Результаты исследований по изучению процесса твердения белито-кремнеземистого тампонажного раствора 98
4.2.1.5 Результаты исследований процессов седиментации и деформационных явлений 104
Выводы по разделу 4 113
5 Технологии производства тампонажных композиций, результаты апробации 115
5.1 Технология производства белито-кремнеземистого тампонажного материала и цементно-зольной композиции 115
5.2 Результаты оценки достоверности экспериментальных исследований 119
5.2.1 Белитокремнеземистого вяжущего 119
Основные выводы и рекомендации: 131
Список использованных источников 134
- Характеристика коллекторов-объектов разработки
- Теоретические предпосылки к разработке тампонажных материалов для разобщения интервалов, содержащих сероводородные и углекислотные газы с температурами более 100 С
- Результаты исследований влияния удельной поверхности на оптимальное соотношение сырьевых компонентов и прочность камня
- Белитокремнеземистого вяжущего
Введение к работе
Актуальность проблемы
Достижение необходимого уровня темпов добычи углеводородного сырья обеспечивается, в частности, за счет эксплуатации месторождений с агрессивными компонентами. Такими месторождениями являются Оренбургское и Астраханское, в состав пластового флюида которых входит значительное количество сероводорода, а также сероводорода и углекислого газа. Дальнейшее развитие ресурсной базы нашей страны приурочено к месторождениям Восточной Сибири, в составе пластов которых имеется значительное количество агрессивных компонентов, вызывающих коррозионное разрушение цементного камня, следствием которого является возникновение тяжелых осложнений таких как, разрушение крепи скважин, загрязнение окружающей среды, а в некоторых случаях даже к человеческим жертвам.
В связи с этим проблема крепления скважин является не до конца решенной и актуальной на современном этапе развития науки и технологии.
Для ряда крупных газоконденсатных месторождений, таких как Астраханское, Оренбургское и других решение указанной проблемы имеет свои специфические особенности. Помимо высокого содержания в добываемом продукте сероводорода и углекислого газа (более 8 %) они характеризуются повышенной температурой в интервале продуктивного пласта, наличием пластов с аномальными пластовыми давлениями. Вводимые для регулирования плотности тампонажных растворов добавки в большинстве случаев являются инертными в отношении формирования структуры цементного камня и оказывают негативное влияние на основные показатели - проницаемость и прочность. Несмотря на актуальность проблемы, наличия большого количества технологий и технических средств,, направленных на обеспечение герметичности разобщения пластов, насыщенных пластовым флюидом, содержащим в своем составе сероводород и углекислоту, до настоящего времени отсутствуют: однозначное мнение о процессах, вызывающих деструктивные изменения в цементном камне; способы и
методы повышения его долговечности; методики прогнозирования коррозионной стойкости различных тампонажных материалов из минеральных вяжущих; требования к технологии цементирования и применяемым материалам и т.д. Все это сдерживает темпы строительства скважин и обуславливает необходимость дополнительных затрат по сохранности экологической обстановки на месторождении.
Цель работы
Обеспечение качества разобщения продуктивных углеводородных пластов, содержащих агрессивные компоненты - сероводород и углекислый газ.
Задачи исследования
-
Изучение и обобщение причин разрушения цементного камня под действием сероводорода и углекислого газа.
-
Обоснование основных требований к фазовому составу и физико-механическим свойствам тампонажных растворов и цементному камню.
-
Разработка рецептур тампонажных растворов, формирующих камень с повышенной коррозионной устойчивостью при различных термобарических условиях, исследование их физико-механических свойств.
-
Разработка технологии производства коррозионно-устойчивых тампонажных составов.
-
Проведение опытно-промышленных испытаний, разработка нормативной документации, промышленное внедрение.
Объект и предмет исследования
Объектом исследования являются нефтяные и газовые продуктивные пласты, имеющие в своем составе сероводород и углекислый газ; предметом -тампонажные материалы для их разобщения, технологии и технические средства для реализации.
Научная новизна
1. Научно обосновано и экспериментально подтверждено объяснение процессов деструктивного разрушения цементного камня при сероводородной
и углекислой агрессии, обусловленное: степенью диссоциации газов в поровой жидкости, фазовым составом цементного камня и структурой порового пространства.
2. Обоснованы требования и разработаны рецептуры тампонажных материалов для разобщения интервалов, содержащих сероводород и углекислый газы для различных термобарических условий:
скважин, с нормальными и повышенными температурами (20 - 100 С) -цементо-известково-зольное вяжущее;
скважин, осложненных высокими температурами (более 100 С) - белито-кремнеземистый тампонажный материал.
Практическая ценность и реализация работы
По результатам выполненных теоретических, экспериментальных, промысловых исследований разработана нормативная документация на изготовление тампонажных композиций, приготовление на их основе тампонажного раствора (руководящие регламенты, инструкции и т.д.), внедрение которых способствует повышению качества разобщения продуктивных пластов и повышению долговечности работы крепи в условиях агрессии пластовых флюидов, содержащих сероводород и углекислый газ, а также сохранению экологической обстановки в районах ведения буровых работ.
Основные защищаемые положения (теоретическая значимость)
1. Методика оценки коррозионной стойкости тампонажных материалов в
сероводородной и углекислой агрессии.
2. Результаты экспериментальных исследований коррозионной стойкости
тампонажных материалов в условиях кислотной агрессии пластовых флюидов.
3. Рекомендации по применению тампонажных материалов для разобщения
продуктивных пластов, содержащих сероводород и углекислый газ с различными
температурами.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности
Выбранная область исследования соответствует паспорту специальности 25.00.15. - «Технология бурения и освоения скважин», а именно пунктам 3: «Физико-химические процессы в горных породах, буровых и цементных растворах с целью разработки научных основ обоснования и оптимизации рецептур технологических жидкостей, химических реагентов и материалов для строительства скважин»; пункту 4: «Тепломассообменные процессы при бурении с целью разработки технологии и технических средств по улучшению коллекторских свойств призабойной зоны пласта, интенсификации притока пластового флюида, предупреждения загрязнения недр, обеспечения охраны окружающей среды».
Внедрение результатов работы
Результаты теоретических, экспериментальных и промысловых исследований нашли свое отражение в нормативных документах на строительство скважин в ООО «Газпромбурение».
Апробация результатов работы
Результаты проводимых исследований по мере их выполнения докладывались на научно-технических совещаниях ООО «Газпромбурение» и его филиалах (2006-2012 гг); заседаниях кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин» ТюмГНГУ (2006-2012 гг), на IV Всероссийской научно-практической конференции Западно-Сибирского общества молодых инженеров нефтяников при ТюмГНГУ, 2010 г., на международной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири», посвященной 50-летию Тюменского индустриального института, 2013 г.
Публикации
Основные положения работы опубликованы в 5 печатных работах, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
Структура и объем и работы
Работа состоит из введения, 5 разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 109 наименований. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, включая 40 таблиц и 21 рисунок.
Характеристика коллекторов-объектов разработки
В разрезе ОНГКМ пласты, насыщенные газом, расположены в трех интервалах, между которыми имеются плотные литологические экраны. Сами пласты являются объектами разработки. Характеристика объектов разработки, их фильтрационно-емкостные свойства, представлены на рисунке 1.2 [6, 7].
В литолого-стратиграфическом отношении первый горизонт (объект 1) сложен карбонатами артинского и сакмарского ярусов, толщина которого варьируется от 50 до 200 м с запада на восток. Газопроницаемость- 1,3-10" м в центре и 16,4-10" м на западе, эффективная пористость 12,3 % [8, 11].
Второй - карбонаты ассельского яруса и верхнего карбона, общая толщина в среднем составляет 57 м с эффективной толщиной 23,2 м и пористостью 12,6 %, газопроницаемость варьируется от 7 до 16-10"15 м2 [12].
Третий горизонт, так же как и предыдущие состоит из карбонатов, их возраст - верхний и средний карбон, расположен, в основном, в центральной части месторождения. Общая толщина составляет в среднем 120,5 м. Эффективная толщина 34 м, эффективная пористость 11,4 %, газопроницаемость 21,3-10" м .
Данная схема деления горизонтов усложняется системой пластов-коллекторов повышенной проницаемости, толщиной от 1 до 4 м, их площадное распространение является значительным и различным [1, 7]. Трещинная проницаемость этих коллекторов колеблется в следующем диапазоне 200-1000-10" м при средней принятой для залежи матричной проницаемости пород коллекторов -7,3-10" м [8].
В рассматриваемых горно-геологических условиях, а также с учетом неравномерного ввода в разработку площадей УКПГ, на ОНГКМ наметилось отставание темпа извлечения углеводородов, относящихся к первому горизонту разработки, и общее снижение конденсатоотдачи по мере расходывания пластовой энергии [8,12].
Сведения о выработке запасов углеводородов по горизонтам основной залежи ОНГКМ представлены на рисунке 1.3.
Остаточные запасы в первом горизонте- 481 млрд. м при 136,3 млрд. м дренируемых. Сегодня ведется разработка первого горизонта на ОНГКМ 176 вертикальными и 38 горизонтальными скважинами, пробуренными при репрессии на пласт с общей среднесуточной добычей порядка 6,3 млн.м3/сут. и распределением по рабочему дебиту, приведенным на рисунке 1.4, 1.5 [3, 4, 12]. Распределение пластовых давлений в основной залежи определяет выработка запасов в условиях неоднородности коллекторских свойств продуктивной части разреза и временных различий начала отработки запасов по площади месторождения.
Текущие пластовые давления по выявленным объектам разработки основной залежи соответствовали картам изобар ОНГКМ (рисунки 1.4, 1.5).
Пластовые давления различны. Они определяются степенью разработки месторождения, ее неоднородностью, способами эксплуатации. По абсолютной величине они постоянно снижаются. В таблице 1.1 представлены сведения о пластовых давлениях, рассчитаны градиенты пластовых давлений, которые являются ориентирами для обоснования требований к технологическим жидкостям, предназначенным для вскрытия и разобщения пластов. [3,7].
Специфической особенностью пластовых флюидов, насыщающих продуктивные горизонты ОНГКМ, является повышенное содержание кислых компонентов (сероводород до 4,5 %, углекислого газа до 6,6 %), которые в зависимости от щелочности окружающей среды химически активны -взаимодействуют с растворимыми в поровой жидкости тампонажного камня оксидами кальция, являющимся продуктом гидратации минералов клинкера портландцемента [3].
Теоретические предпосылки к разработке тампонажных материалов для разобщения интервалов, содержащих сероводородные и углекислотные газы с температурами более 100 С
Теоретическими и экспериментальными исследованиями, выполненными и проанализированными ранее было показано, что низкоосновные гидросиликаты кальция типа CSH(B) и тоберморита обладают повышенной термической стойкостью и малой химической активностью. Поэтому в основу решения поставленной задачи была положена идея получения тампонажного камня, представленного преимущественно данными гидратными фазами.
В целях обеспечения герметичности заколонного пространства последний, должен обладать эффектом расширения при формировании структурного каркаса, раствор же на его основе - седиментационной устойчивостью, для уменьшения вероятности газопрорыва как по контактным зонам, так и по самому цементному камню. Теоретическими и экспериментальными исследованиями в области разработки вяжущих композиций для повышенных температур показано, что формирования низкоосновных гидросиликатов кальция возможно при гидратации белитовой составляющей портландцементов, либо путем непосредственного взаимодействия оксидов кальция и кремния. В качестве сырьевых компонентов для получения тампонажных композиций с данными свойствами предлагается использование отходов содового производства, шлаков и кремнийсодержащих добавок (кварцевый песок, горелая порода, зола-унос и др.). Твердый остаток содового производства в сухом виде представляет порошок светло-серого цвета, состоящий из частиц размером 0,1 - 0,2 мм в количестве 70 - 80 % от веса всей массы. Объемная насыпная масса твердого остатка в сухом состоянии составляет 970 кг/м , плотность - 2200 кг/м
Как показывает анализ химического состава, в твердом остатке содержится до 50 % окиси кальция, кроме того, имеется окись магния, алюминия, окиси щелочных металлов, а также хлориды кальция и магния. По данным петрографического анализа пробы твердого остатка представлены, в основном, карбонатом кальция, кроме того, фиксируются также кристаллы различной формы (призматические, ромбоэдрические) с высоким показателем преломления N„,=1,19 и выше, которые следует отнести к карбонатам магния. Встречаются также кристаллические зерна кварца (таблица 2.5).
На термограмме твердого остатка фиксируется три значительных эндоэффекта в области температуры 60-120 С, 420-500 С, 700-800 С (рисунок 2.1).
Первый эффект характеризует свободную и адсорбционную воду, второй указывает на наличие гидрата окиси кальция и частично гидрата окиси магния. Величина эндотермического эффекта в температурном интервале 700-800 С и данные по потере веса при указанных температурах свидетельствуют о наличии подавляющего количества карбоната кальция в твердом остатке. Рентгеноструктурный анализ (рисунок 2.2) также подтверждает наличие указанных соединений.
Высокое содержание окиси кальция в составе твердого остатка дает основание предложить его использование в качестве кальцийсодержащего компонента при получении тампонажной композиции для гидротермальных условий твердения.
Возможная схема ее получения включает обжиг твердого остатка отходов содового производства при температуре 950 - 1050 С с кремнеземистым компонентом и последующий помол продукта обжига. В процессе обжига при данных температурах имеет место диссоциация СаС03, в результате чего образуется свободная окись кальция. Для повышения скорости клинкерообразования можно использовать добавки, ускоряющие процессы декарбонизации и минералообразования. Механизм действия добавок заключается в образовании при меньших температурах на границе контакта частиц сырьевой смеси слоя либо из расплавленного минерализатора, либо из эвтеклического расплава минерализатора с компонентами сырьевой смеси. В качестве сырьевых добавок наиболее эффективны хлорсодержащие реагенты и, в частности, хлориды кальция. Применение минерализатора позволяет отказаться от приготовления тонкодисперсной системы сырьевых компонентов.
Высокая реакционная способность в расплаве СаС12 обуславливается понижением энергии активации клинкерообразующих оксидов (практически в 10 раз) и повышением на несколько порядков коэффициента диффузии. Кроме того, значительно снижается температура полиморфного превращения кварца в реакционно-способный тридимит.
Таким образом, благодаря присутствию хлоридов, выполняющих роль плавней, при этих температурах, образуются J3-C2S и С А. Присутствующий гипс, выполняет роль стабилизатора данных соединений.
Присутствие в составе предлагаемой композиции карбонатов кальция, не подвергнутых декарбонизации, способствует повышению седиментационной устойчивости тампонажного раствора. Наличие MgO в составе тампонажнои композиции дает основание считать возможным проявление эффекта расширения при формировании камня.
Результаты исследований влияния удельной поверхности на оптимальное соотношение сырьевых компонентов и прочность камня
Величина удельной поверхности оказывает существенное влияние, как на длительность гидротермального синтеза, так и стадийность процесса формирования структуры твердеющего цементного камня. Данное влияние определялось такимипоказателям, как прочность на сжатие, фазовый состав продуктов твердения, критерий стадийности.
Эксперименты проводились с использованием Вольского песка удельной поверхностью 1500, 3000, 5000 см /г. Удельная поверхность твердого остатка оставалась постоянной и составляла 3000 см /г. Активная твердого остатка, обожженного при 850-900 С, равна 47,5 весовых процента в пересчете на СаО.
Результаты исследований представлены на рисунке 4.3 и в таблице 4.11.
Из представленных результатов видно, что максимум на кривых зависимости прочности от мольного соотношения C/S перемещается в сторону его увеличения по мере роста удельной поверхности песка. При этом следует отметить, что весьма острый максимум у композиции с наименьшей удельной поверхностью песка. С увеличением удельной поверхности песка возрастает не только величина оптимального соотношения C/S, но и максимум прочности. При использовании песка с удельной поверхностью 1500 см /г максимальная прочность составляла 23 МПа, песка с Sya= 3000 см /г максимум прочности достигает 26 МПа. Наибольшую прочность, равную 30 МПа, имеет вяжущее на основе песка с 8уд= 5000 см2/г. При увеличении удельной поверхности песка от 3000 до 5000 см /г, прочность повышается незначительно, всего лишь на 8 %.
Характер кривых дифференциально-термического анализа камня, полученного при твердении вяжущего на основе песка с Sya= 1500 см /г, при изменении мольного соотношения C/S в пределах 0,05-0,4 характер кривых меняется из-за изменений в фазовом составе новообразований. При мольном соотношении C/S равном 0,05-0,07-0,1, в продуктах твердения зафиксированы экзотермические эффекты в температурах 820-830 С, характерные для низкоосновных гидросиликатов кальция типа CSH(B), тоберморита.
Величина эффекта возрастает с увеличением C/S, что подтверждает увеличение количества низкоосновных гидросиликатов кальция в составе затвердевшего камня. При мольном соотношении C/S равном 0,1 величина эффекта максимальна. При C/S равном 0,2; 0,3; 0,4, экзотермических эффектов, характеризующих низкоосновные гидросиликаты кальция, не обнаружено.
На кривых фиксируются эндотермические эффекты при 400 и 600 С, характеризующие высокоосновные гидросиликаты кальция типа C2SH(A) и C2SH(A). Прочность при сжатии образцов с данными мольными отношениями резко снижается (таблица 4.11).
Результаты рентгеноструктурного анализа продуктов твердения вяжущего на основе песка с Sya= 3000 см /г показывают, что при данной удельной поверхности песка низкоосновные гидросиликаты кальция в продуктах твердения фиксируются вплоть до мольного отношения C/S=0,4. Двухосновные гидросиликаты кальция в продуктах твердения не обнаруживаются. Однако при увеличении мольного соотношения до 0,5 характер кривой резко меняется, исчезают эффекты, характерные для низкоосновных гидросиликатов кальция, и появляются эффекты, характерные для двухосновных гидросиликатов кальция. При этом соответственно снижаются и прочностные показатели (таблица 4.11).
При использовании песка с удельной поверхностью Sya= 5000 см2/г картина повторяется. С ростом мольного соотношения возрастает количество гидросиликатной связки, а вместе с тем и прочность камня до определенного максимума, а затем имеет место сброс прочности, вызываемый формирование кристаллизационного каркаса из высокоосновных гидросиликатов (таблица 4.11).
Анализы экспериментальных данных показывают, что для всех исследуемых удельных поверхностей кварцевого песка характер зависимости прочностных показателей от мольного соотношения C/S в составе сырьевой смеси одинаков. Сначала прочность с увеличением C/S растет, а затем при достижении определенного максимума падает. Присеем максимум прочности и мольное соотношение, соответствующее максимуму, смещается вправо по мере возрастания удельной поверхности. Для всех трех удельных поверхностей (1500, 3000, 5000 см /г) максимум прочности смещен левее C/S, при которых достигается максимальное содержание гидратных фаз, представленных низкоосновными гидросиликатами кальция. Это обстоятельство еще раз указывает на тот факт, что прочность камня зависит не только от содержания гидратной фазы в единице объема, но и от стадийности ее образования.
Расчеты, выполненные аналогично предыдущему разделу, показали, что для удельных поверхностей 5000, 3000, 1500 см /г максимальные C/S, при которых протекает одностадийный процесс, соответственно равны 0,4; 0,3; 0,15. Именно данные значения соответствуют областям максимальных прочностей. В то же время максимальное количество низкоосновных гидросиликатов кальция достигается при C/S соответственно равных 0,6; 0,4; 0,2.
Таким образом, проведенные исследования подтвердили существенное влияние удельной поверхности тампонажной композиции как на характер процесса структурообразования, так и на свойства конечного продукта. С увеличением удельной поверхности возрастает предельно допустимое соотношение C/S, при котором образуется структура камня из низкоосновных гидросиликатов кальция, соответственно с увеличением C/S возрастает конечная прочность.
Существенное влияние на длительность гидротермального синтеза гидросиликатов и фазовый состав продуктов твердения оказывает температура. А так как температура в скважинах меняется в широких пределах, то была поставлена задача оптимизировать состав тампонажных материалов на основе отходов для температурного интервала 120-200 С.
Белитокремнеземистого вяжущего
Белитовое вяжущее выпускалось из сырья двух видов:
- из фильтрованных твердых отходов (BMP) и кварцевого песка;
- твердых отходов (ТОС) из опытного шламонакопителя с дренажем, мелких отходов гашения извести (МОГ) и кварцевого песка.
Химический состав фильтрованных отходов приведен в таблице 5.1.
После фильтрации дистиллированной жидкости содержание СаСОз составляло 50-51 %, а в шламе старых шламонакопителей 60-70%, т.к. в последние сбрасывались также и мелкие отходы гашения извести. Поэтому, при извлечении твердой фазы из сбрасываемых шламов, при приготовлении шихты, предусмотрено было смешение обоих отходов, для повышения содержания в них СаСОз и снижения содержания С1-иона.
Содержание хлоридов (в пересчете на хлорион) составляло в пределах 7,0 - 7,8 %. Количество кремнезема - 6,14 - 19,0 %, что не характерно для BMP, извлеченных из дистиллированной суспензии - 0,5 - 0,3 % SiC 2. Повышенное содержание кремнезема, по-видимому, объясняется внесением посторонних примесей при его транспортировании с места складирования в сырьевой цех. Следует отметить, что присутствие дополнительного количества кремнезема отрицательной роли не играет. Влажность фильтрованного BMP находилась в пределах 40,5 - 43,9 %.
Гранулометрический и химический состав продукта обжига представлен в таблицах 5.2 и 5.3.
Минералогический состав продукта обжига представлен, в основном, свободной окисью кальция, двухкальциевым силикатом и несвязанным кремнеземом. Время гашения находится в пределах 3-9 мин.
По своему химическому составу продукт обжига не отвечал требуемым параметрам изготовления предлагаемого материала. Содержание (СаО + MgO активного), занижено и находилось в пределах 8,4 - 37,08 %, содержание yfl-C2S (в ср. 19,4 %), также ниже 28 %, количество С1-иона (6,49 - 7,19 %). В целом это является следствием пониженного содержания СаСОз в фильтрованном BMP.
Тем не менее, было установлено:
1. Принципиальная возможность получения вяжущего белитового типа на основе фильтрованных BMP содового производства.
2. Подача в сушильный барабан (7 т/час) сырьевой шихты с влажностью 35 % из фильтрованного BMP и кварцевого песка в условиях отрицательных температур (-20 С) на действующем в цехе оборудовании не вызвала технологических осложнений.
3. Гранулометрический состав подсушенной сырьевой шихты представлен в виде скатанных гранул, размер которых определяется их влажностью. При влажности материала до 17 % преобладают гранулы размером 2,5-10,0 мм, при 19-25 % - 20,0-40,0 мм, при влажности свыше 25 % -материал представляет собой слипшуюся массу.
4. Содержание СаСОз в фильтрованных BMP не превышает 50 %. Для его увеличения следует предусмотреть смешение с дистиллированной суспензией мелких отходов гашения, из цеха получения известкового молока.
5. Образование колец во вращающейся печи при обжиге шихты с содержанием хлор иона до 0,7 % не отмечено.
6. В составе отходящих газов из вращающейся печи при установившемся режиме работы, содержится в среднем 725 мг/м НС1, в связи с чем необходимо предусмотреть химическую очистку газов.
Результаты послужили основанием использования кальцийсодержащего материала из твердых отходов опытного шламонакопителя, с дренирующим устройством. Содержание хлориона в нем составляло около 8 % . Мелкий недопал был отобран при работе мельницы в регламентном режиме, с преимущественным содержанием частиц (более 80 %) размером менее 1 мм.
Химический состав использованных компонентов представлен в таблице 5.4.
В качестве кремнеземсодержащих компонентов использовался мелкодисперсный песок Сахановского месторождения с содержанием SiC 2 -84,62 % и влажностью - 25 %, модуль крупности - 1,16. характеристика сырья приведена в таблицах 5.5 и 5.6. По данным химического анализа был определен состав сырьевой шихты (в % по массе. ( в пересчете на сухое вещество): ТОС -63,6 %, МОГ- 27,3%, песок - 9,1 %. Смешение сырьевой шихты осуществлялось в тепловом агрегате, куда подавались все три компонента.
Объемное дозирование грейферным краном и подача сырьевых материалов в тепловой агрегат при выпуске тампонажнои композиции производилось с помощью устройства, которое представляет собой приемный бункер с вертикальными стенками и ленточный питатель шириной 2 м и длиной 8 м. Последовательность загрузки была следующая: ТОС, затем МОГ и кварцевый песок. Налипания материала на стенки приемного бункера, ленты питателя и транспортера, а также явлений пробуксовки питателя не наблюдалось. Продукт сушки представлен в виде гранул светло-серого цвета с преимущественным размером 1,25 - 5,0 мм и влажностью 16 %.
