В статье приведены результаты исследования влияния добавок оксида графена на физико-механические свойства цементного камня. Предпосылкой исследования стало использование добавок углеродных наноматериалов, в частности, графена и оксида графена, в цементном растворе, поскольку эти вещества обладают уникальными физико-механическими свойствами и влияют на реологические свойства жидкостей в широком диапазоне температур и давлений. Представлены результаты экспериментальных исследований влияния добавок оксида графена на время затвердевания цементной смеси, прочность цементного камня, реологические свойства цементного раствора, адгезионные свойства пары металл – цемент, структуру цементного камня. В качестве основы тампонажной смеси использован цемент ПЦТ-I-G, в качестве добавки – нанопластины оксида графена RG-51. Методика экспериментальных исследований свойств цемента соответствовала положениям ГОСТ 310.1-76 – ГОСТ 310.3-76, ГОСТ 310.1–4–81. Время схватывания цементного теста определено с помощью прибора ВИКА ИВ-2 по ТУ 25-04.2550-80. Реологические свойства тампонажных растворов измерены с помощью цифрового ротационного вискозиметра OFITE 900. Установлено, что добавление 0,5-1,5 % оксида графена приводит к существенному сокращению времени схватывания цементной смеси по сравнению с цементом без добавок. Экспериментально показано, что увеличение содержания оксида графена приводит к повышению предела прочности цементного камня. Выявлено влияние добавок оксида графена на реологические свойства цементного раствора, что проявляется в снижении динамического напряжения сдвига и эффективной вязкости при скорости сдвига 300 с-1. С помощью электронно-микроскопических методов установлено, что добавка оксида графена существенно влияет на структуру цементного камня, изменяя его характеристики и пористость. Эти результаты свидетельствуют о высоком потенциале использования оксида графена для улучшения свойств цементных материалов.
Список литературы
1. Agi A., Junin R., Gbadamosi A. Mechanism governing nanoparticle flow behaviour in porous media: insight for enhanced oil recovery applications // International Nano Letters. – 2018. – V. 8(2). – P. 49–77. – https://doi.org/10.1007/s40089-018-0237-3
2. Агзамов Ф.А., Исмагилова Э.Р. Самозалечивающиеся цементы – ключ к сохранению герметичности крепи скважин. Ч. 1 // Нанотехнологии в строительстве. – 2019. – Т. 11. – № 5. – С. 577-586. – https://doi.org/10.15828/2075-8545-2019-11-5-577-586
3. Бекбаев А.А., Агзамов Ф.А. Дисперсное армирование как фактор повышения качества облегченных цементных растворов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2018. – № 8. – С. 38-42. – https://doi.org/10.30713/0130-3872-2018-8-38-42
4. Mohammedameen A.I.M., Berkane W., Tsenev N.K. Some features of the effect of nanosilica on modification for cement slurry in oil-gas wells // Технологические решения строительства скважин на месторождениях со сложными геолого-технологическими условиями их разработки: материалы II международной научно-практической конференции, посвященной памяти Виктора Ефимовича Копылова, Тюмень, 15–17 февраля 2022 г. – Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2022. – C. 466-472.
5. An overview on the significance of carbon-based nanomaterials in upstream oil and gas industry / S.H. Hajiabadi, H. Aghae, M. Kalateh-Aghamohammadi, M. Shorgasthi // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2020. – V. 186. – Article no. 106783 – https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.106783
6. Hamza M.F., Sinnathambi C.M., Merican Z.M.. Recent advancement of hybrid materials used in chemical enhanced oil recovery (CEOR): a review // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2017. – V. 206. – Article no. 012007. – https://doi.org/10.1088/1757-899x/206/1/012007
7. A new family of nanoparticle based drilling fluids / M.M. Sharma, M.E. Chenevert, Q. Guo [et al.] // SPE-160045-MS. – 2012. – https://doi.org/10.2118/160045-MS
8. Сулейманов Б.А., Велиев Э.Ф. О влиянии гранулометрического состава и наноразмерных добавок на качество изоляции затрубного пространства в процессе цементирования скважин // SOCAR Proceedings. – 2016. – № 4. – С. 4–10. – https://doi.org/10.5510/ogp20160400293
9. 10 - Nanosemines as modifiers of the cement hydration kinetics / G. Artioli, G. Ferrari, M.C. Dalkoni, L. Valentini // Smart Nanoconcretes and Cement-Based Materials. – 2020. – Р. 257–269. – https://doi.org/10.1016/B978-0-12-817854-6.00010-6
10. Федорова Г.Д., Александров Г.Н., Смагулова С.А. Исследование устойчивости водной суспензии оксида графена // Строительные материалы. – 2015. – № 2. – С. 15–21.
11. Shawgi A., Chinedum P.E., Saeed S. Improvement in cement sealing properties and integrity using conductive carbon nano materials: from strength to thickening time // SPE-191709-MS. – 2018. – https://doi.org/10.2118/191709-MS
12. Рябчиков П.В., Якимович В.Д., Батяновский Э.И. Оценка влияния углеродных наноматериалов на свойства цемента и цементного камня // Проблемы современного бетона и железобетона: сб. науч. тр. / Ин-т БелНИИС. – Минск,
13. Агзамов Ф.А., Григорьев А.Ю. Модификация тампонажного портландцемента нанодобавками // Нанотехнологии в строительстве. – 2022. – № 14(4). – С. 319–327. – https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-4-319-327
