Mối quan tâm của các công ty khai thác dầu mỏ của Nga và nước ngoài về sự phát triển khai thác dầu khí ở Tây và Đông Xibiri và đồng thời sự tăng nhu cầu về các dạng xi măng giếng khoan bình thường và đặc biệt là nguyên nhân của việc tổ chức sản xuất loại xi măng này thành một Công ty cổ phần Nhà máy Xi măng Kuzơnetxki.
Ưu điểm của Nhà máy này là nằm gần với các đơn vị tiêu thụ xi măng, cũng như đặc điểm của quá trình sản xuất có sử dụng một khối lượng khá lớn xỉ hạt lò cao làm nguyên liệu và phụ gia khoáng, mà có thể sử dụng thành công khi sản xuất các dạng xi măng giếng khoan khác nhau.
Chính sách trang bị lại kỹ thuật tiến hành tại nhà máy này như lắp đặt các bộ cân định lượng hiện đại, cải tạo các lò nung và xây dựng dây chuyền đóng bao mới, đã cho phép nâng cao đáng kể văn hóa sản xuất và tiến tới sản xuất được các dạng xi măng đặc biệt mác cao.
Trong năm 2004, Viện nghiên cứu Xi măng Xibiri đã kết hợp với các cán bộ của Nhà máy nghiên cứu thành công công nghệ sản xuất xi măng giếng khoan, có khả năng rắn chắc trong những điều kiện nhiệt độ thấp, bình thường và ôn hòa, có những chỉ tiêu kỹ thuật giếng khoan được cải thiện.
Đặc điểm của xi măng giếng khoan đó là các tính chất chủ yếu của chúng phải được thể hiện trong 2-3 ngày đêm rắn chắc. Kinh nghiệm thực tế chứng tỏ rằng các tính chất này được bảo đảm bằng một tập hợp các yếu tố sau như: thành phần khoáng của clinke, thành phần hạt của xi măng, lượng thạch cao và các phụ gia khoáng tối ưu. Vì vậy, trong công trình nghiên cứu này một mục tiêu chắc chắn đã được đặt ra đó là thu được clinke hoạt tính cao:
- Hỗn hợp nguyên liệu gồm có đá vôi, xỉ lò cao và bụi lò nung, đã thiết kế căn cứ vào tính toán để thu được clinke có chứa các khoáng-silicat và aluminat canxi baC3A. Thành phần mô đun và khoáng của clinke như sau: KH=0,92-0,94; n=2,4-2,6; p=1,4-1,6; C3S=62-66%; C2S=10-12%; C3A=7-8%; C4AF=8-10%.
- Nung clinke diễn ra trong các lò ngắn 60 m bằng phương pháp sản xuất khô có các tháp trao đổi nhiệt xiclôn, nhiên liệu công nghệ là khí đốt. Sự làm nguội nhanh diễn ra trong buồng làm mát kiểu ghi. Clinke thu được có tinh thể rõ ràng và phân bố đều các khoáng chủ yếu của clinke. Lượng ôxyt sắt 2 và ôxyt canxi tự do giảm tới mức thấp nhất: FeO-không quá 0,1%, CaO tự do-không quá 0,5%. Hoạt tính của clinke bằng 49-53 MPa.Trong các điều kiện phòng thí nghiệm và công nghiệp trên cơ sở clinke thu được, đã nghiên cứu tính toán các đơn thành phần các dạng xi măng giếng khoan khác nhau. Các tính chất cơ-lý của xi măng được điều chỉnh bằng cách chọn độ mịn nghiền, lượng thạch cao tối ưu, các phụ gia công nghệ và phụ gia khoáng. Các phụ gia công nghệ được nghiên cứu là các vật liệu thiên nhiên và nhân tạo ở địa phương như đá vôi, bụi phin lọc điện của các lò quay và micro silic ôxyt. Cho chúng vào với tỷ lệ khối lượng từ 1,5 đến 4%, phụ thuộc vào dạng xi măng. Đã xác định được rằng các phụ gia nghiên cứu đảm bảo được các tính chát lưu biến cần thiết của xi măng giếng khoan độ chảy, tách nước thấp, thời gian đông cứng đạt yêu cầu. Đá vôi đã được chọn làm phụ gia công nghệ phù hợp hơn cả.
Để thu được xi măng giếng khoan với phụ gia khoángPXII, đã lựa chọn xỉ hạt lò cao của các nhà máy luyện kim ở Tây Xibiri và Kuzơnet. Đã xác định được rằng xỉ của Nhà máy luyện kim Kuzơnet có hoạt tính thủy lực thấp và không ổn định, bằng 125-215 đơn vị phương pháp M.I.Strelkôp, giá trị hoạt tính của xỉ nhà máy luyện kim Tây Xibiri cao hơn 300 đơn vị. Do đó, để thu được các chỉ tiêu độ bền ổn định của xi măng giếng khoan dạng II, thì nên dùng xỉ của nhà máy luyện kim Tây Xibiri làm phụ gia khoáng hoạt tính.
Các kết quả nghiên cứu được tiến hành cho thấy rằng, trên cơ sở clinke thành phần alit có thể thu được xi măng giếng khoan dùng cho nhiệt độ thấp, bình thường và ôn hòa: các loại xi măng không có phụ gia PXT I-50 và PXT I-100, và xi măng có phụ gia khoáng PXT II-50 và PXT II-100. Các loại xi măng này phù hợp với tất cả các yêu cầu của tiêu chuẩn GOST 1581, có các chỉ tiêu độ bền cao trong điều kiện rắn chắc bình thường 22oC bằng 3,2-3,8 MPa, cũng như trong các điều kiện nhiệt độ ôn hòa 75oC bằng 6-8 MPa, cao hơn 1,5 lần so với các yêu cầu tiêu chuẩn bảng 1. Sử dụng phụ gia công nghệ cho phép thu được các loại vữa giếng khoan có độ ổn định cao hơn với độ tách nước vừa phải bằng 0-5 ml.
Khi sản xuất xi măng giếng khoan dạng II đã sử dụng phụ gia hỗn hợp xỉ hạt lò cao + đá vôi với khối lượng sau:
- PXT II-50- 6-10% xỉ + 3-4% đá vôi;
- PXT II-100- 12-15% xỉ + 3-4% đá vôi.
Dựa trên các kết quả nghiên cứu, tháng 2/2005, Nhà máy xi măng Kuzơnetxki đã sản xuất xi măng giếng khoan công nghiệp dùng cho nhiệt độ thấp và trung bình. Những tính chất cơ-lý chủ yếu của xi măng này như sau:
- Độ chảy của vữa xi măng giếng khoan khi tỷ lệ N/X=0,5 đạt 235 mm;
- Độ tách nước, tới 0,5 ml;
- Thời gian đông cứng, 255 phút;
- Cường độ uốn sau 2 ngày đêm rắn chắc dưới nhiệt độ 22oC đạt 4,2 MPa.
Xi măng này đã được sử dụng thành công cho các giếng khoan trong điều kiện tự nhiên thuộc khu vực Kracxnogorxki.
Đồng thời, trong nhà máy cũng chế tạo những loại xi măng giếng khoan đặc biệt: loại nhẹ và nặng. Để gia cố các giếng khoan trong những vỉa dầu mỏ nằm sâu tới 5000 m trong các mỏ dầu ở Đông Xibiri, đã sử dụng xi măng giếng khoan có dung trọng khác nhau nặng, nhẹ. Các nhà máy xi măng ở Xibiri không sản xuất những loại xi măng này, mặc dù có nhu cầu sử dụng chúng với khối lượng đáng kể.
Những số liệu thực nghiệm bảng 2 chứng tỏ rằng, Nhà máy xi măng Kuzơnetxki có thể sản xuất được xi măng giếng khoan loại nhẹ PTX III-0b với dung trọng 1,55-1,62 g/cm3, và xi măng giếng khoan loại nặng PTX III-Yt với dung trọng bằng 2,1 g/cm3. Phụ gia nhẹ có thể là đất sét bentonit, hoặc trepel, kết hợp với xỉ lò cao. Phụ gia nặng gồm các vật liệu địa phương như barit của xưởng làm giàu quặng. Các loại xi măng thu được có các chỉ tiêu độ bền cao hơn, sau 2 ngày đêm rắn chắc đạt: 1,5 MPa dưới nhiệt độ 22oC và 3,0-3,5 MPa dưới nhiệt độ 75oC; độ tách nước thấp và khả năng bơm phun của vữa xi măng giếng khoan đảm bảo yêu cầu.
Hiện nay, ngoài việc sản xuất xi măng giếng khoan, tại Nhà máy này còn nghiên cứu tổ chức sản xuất các phụ gia để điều chỉnh dung trọng của các loại vữa giếng khoan-các phụ gia nặng trên cơ sở barit, magnetit có trữ lượng lớn ở khu vực này, cũng như chế tạo bột đất sét từ đất sét bentonit. Việc nghiên cứu sử dụng các nguồn nguyên liệu địa phương cho phép giảm chi phí vận chuyển đáng kể từ phần Đông Âu của nước Nga, và hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu của công nghiệp dầu-khí ở Xibiri, Kazăcxtan và Trung Á.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.3828.503' /> |
| |
.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.3828.504' /> |
| |
Đinh Bá Lô dịch
Nguồn: T/C Xi măng Nga N6/2005