Состав для тампонирования

 

Изобретение относится к области тампонирования трещиноватых горных - пород с целью подавления в одопритоков в горные выработки на калийных предприятиях. Цель изобретения - повышение адгезии и коррозионной устойчивости состава к вмещающим породам калийных месторождений. Для этого в составе для тампонирования в качестве жидкости затворения используют природный рассол сульфатов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Соотношение компонентов в составе следующее, мас.%: каолиновая глина 21,0-23,0; каустический магнезит 7,0-10,0; гидролизованный полиакрил онитрил 0,06-0,07, природный рассол остальное. Природный рассол является отходом производства, сбрасываемым в пшамхранилища, и Содержит в своем составе соли хлбрида или сульфата магния или обе соли одновременно в количестве 100-350 г/л. Наличие солей в природном рассоле способствует наиболее интенсивной пептизации глинистых частиц и улучшению реологических свойств глинистого раствора. Химический состав природного рассола имеет сходство с калийными рудами, что обеспечивает гласные условия для взаимной крис-таллизации солей из тампонажного раствора и калийных руд. 1 з.п. ф-лы, 4 табл. с 9 W 05 эо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЯИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„80, 1276819

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3907164/22-03

{22) 06.06.85 (46) 15.12.86. Бюл. У 46 (71) Специализированное производственное геологическое объединение по тампонажным и геологоразведочнь|м работам "Спецтампонажгеология" (72) Э.Я. Кипко, В.А. Лагунов, .И.Д. Насонов, Ю.А. Полозов, А.В. Попов, С.М. Саламатов, .

И.И. Свирский и И.К. Станченко

{53) 622,552(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

j9 884365, кл. Е 21 В 33/138, 1980. (54) СОСТАВ ДЛЯ ТАМПОНИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к области тампонирования трещиноватых горных пород с целью подавления водопритоков в горные выработки на калийных предприятиях. Цель изобретения — по- вышение адгеэии и коррозионной устойчивости состава к вмещающим породам калийных месторождений. Для этого в составе для тампонирования в (д) 4 Е 21 D 11/38, Е 21 В 33/138//

/!Е 21 D 21/00 качестве жидкости эатворения используют природный рассол сульфатов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Соотношение компонентов в составе следующее, мас.X: каолиновая глина 21,0-23,0; каустический магнезит 7,0-10,0; гидролизованный полиакрилонитрил 0,06-0,07, природный рассол остальное. Природный рассол является отходом производства, сбрасываемым в шламхранилища, и содержит в своем составе соли хлорида илн сульфата магния или обе соли одновременно в количестве 100-350 г/л.

Наличие солей в природном рассоле способствует наиболее интенсивной пептизации глинистых частиц и улучшению реологических свойств рассологлинистого раствора. Химический состав природного рассола имеет сходство с калийными рудами, что обеспечивает гласные условия для взаимной кристаллизации солей иэ тампонажного раствора и калийных руд. 1 э.п, ф-лы, 4 табл.

76819 з растворов, а, также растворов с нормативными показателями по ВНТП 6-76.

9,5

Состан тампонажного раствора, вес.Ж

Каолиноная глина 22,4

Каустический магнезит 9,55

Полиакрилоннтрил 0,068

Природный рассол (с содержанием солей магния 314,51 г/л) 67,982

В табл. 3 приведены сопоставительные данные реологических и структурно-механических характеристик известного и предлагаемого тампонажных

Изобретение относится к горному делу, в частности к составам для тампонирования трещинонатых горных пород с целью подавления нодопритоков в горные выработки на калийных предприятиях.

Целью изобретения является повышение адгезии и коррозионной устойчиности состава к вмещающим породам калийных месторождений.

Пример 1. В качестне среды затворения используют природный рассол Стебниковского калийного рудника. .Химический состав природного рассола приведен в табл. 1.

На естественном рассоле приведенного состава готовят рассологлинистый раствор глины Дружковского месз торождения, удельного веса 1,40 г/см, В этот раствор добавляют 140 кг/м каустического магнезита Саткинского завода (ГОСТ 1216-75) и при непрерывном перемешивании вводят 53-ный гидролизованный полнакрилонитрил в количестве 20 кг/м раствора.

Состав тампонажного раствора, вес.Ж:

Каолиновая глина 22,2

Каустический магнезит

Гидролизованный полиакрилонитрил 0,065

Природный рассол (с содержанием солей магния 136,21 г/л) 68,235

Пример 2. Тампонажный раствор готовят при использовании в качестве среды затворения природного рассола четвертого Березниковского калийного рудника аналогично приме ру 1.

Химический состав природного рассола приведен в табл. 2.

Как видно из табл. 3, при исполь5 зовайии в качестве жидкости затворе" .ния. природных рассолов, в которых содержатся соли магния в допустимых пределах, существенно увеличивается адгезия тампонажных составов к као10 линой руде, остальные характеристики(динамическое напряжение сдвига, статическое напряжение сдвига и пластическая прочность) находятся в пределах нормативных.

15 Оптимальное соотношение компонентов находится. в пределах, вес.Ж: глина 21,0-23,0; каустический магие» зит ?,0-18,0; полиарилонитрил гидролиэованный (гипан) 0,06-0,07;

2О природный рассол остальное до 100Х.

При других соотношениях компонентов ухудшается пластическая прочность (Р ) тампонажного раствора и адгезия к солям.

25 Сравнительная характеристика свойств тампонажного раствора при различных соотношениях ингредиентов приведена в табл. 4.

Как видно иэ табл. 4, значительное улучшение адгезии к солям наблюдается при оптимальном соотношении компонентов. При соотношении компонентов ниже нижнего предела адгеэия тампонажного раствора к солям невелика, при соотношении компонентов вьппе верхнего оптимального предела адгезия к карналлиту и бишофиту незначительно отличается от ее вели4О чины при оптимальном соотношении ингредиентов, а адгеэия к шениту и тахгидриту снижается..

При соотношении инградиентов ниже нижнего оптимального предела пластическая прочность структуры системы не удовлетворяет нормативным требованиям, при соотношении ингредиентов выше верхнего оптимального предела система становится непрокачиваемой из-за высокой пластической прочности в начальный период.

Применение в качестве среды эатворения природного рассола, химический состав которого имеет сходство с калийными рудами, обеспечивает условия для взаимной кристаллизации солей из тампонажного раствора и калийных руд и, как следствие, по1276819 вышенную адгезию и коррозионную стойкость состава для тампонирования.

Процесс структурообразования тампонажного состава обеспечивается также наличием в природном рассоле солей магния (хлорида магния, сульфата магния или обеих солей одновременно) в количестве не менее 100 r/л, Как показали испытания тампонажного состава, оптимальное количество указанйых солей должно быть в пределах от 100 до 350 г/л. В случае содержания солей магния в рассоле менее

100 r/ë не обеспечивается процесс структурообразования.

7,0-10,0

Таблица 1

Содержание солей, г/л (вес.7) Удельный г Э вес, г/см

MgSO4 CaS04 И8С1 KCl NaCl

103,08 0,85 33,13 79,93 193,66 (8,05) (0,07) (2,59) .(6,24) (15,13) l,28

Таблица 2

Содержание солей, г/л (вес.й}

04 CaS04 MgCI 2, KCI NaG1 СаСl С

Удельный вес, г/см

HIS а(НСО ) 2,66 31,4,51 25,19 27,65 - 0,57 2,04 (О, 21) (24, 76) (1, 98) (2, 18) (О, 05) (О, 16) l 927

Т а блица 3

Состав раствора

Свойства предлагаемого по примеру нормативного известного по ВНТП6-76 (г

Динамическое напряжение сдвига (c) Па

105-190 158-186

120-200

50-200

Статическое напряжение сдвига (8 ), КПа

О, 32-0,45 О, 28-0, 46 О, 25-0, 50

О, 15-0,50

Формула изобретения

1. Состав для тампонирования, включающий каолиновую глину, каустический магнезит гидролизованный полиакрилонитрили жидкость эатворения, о т л.и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения коррозионно устойчивости и адгезии состава к вмещающим породам калийных месторождений, в качестве жидкости эатворе5 ния используют природный рассол суль. фатов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов при следующем соотношении компонентов, вес.Х:

Каолиновая глина 21,0-23,0

Каустический магнезит

Гидролизованный полиакрилонитрил 0,06-0,07

Природный рассол

15 сульфатов и хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов Остальное

2. Состав по п. 1, о т л и ч а20 ю шийся тем, что природный рассол содержит s своем составе соли хлорида или сульфата магния или обе соли одновременно в количестве

100-350 г/л, 1276819

Продолжение табл.3

Состав раствора

Свойства нормативного по ВЫТП6-76 известного предлагаемого по примеру

О, 15-О,5О

0,43-0,49 0,25-0,57 О, 29-0,41 50,0-600,0, 300,0-500,0 280,0-460,0

Не менее

150,0

92,4

Нет

69,0 с карналлитом

98,2

Т о же

92,7 с бишофитом

100,3

108 с шенитом

126

93,9 с текгидритом

Таблица 4

Соли

Адгезия к солям

1 мин 10 сут. Ф

Каолиновая 20

31,4 Карналлит глина

28,6 Бишофит

24,5 Шеннт

0,04

ОстальПриродный рассол СК3

27,2 Тахгидрит ное

Иластияеская прочность структуры через 1 мин (Pm), КПа

Пластическая прочНость структуры через 10 сут (Р„), КПа

Адгезия-(сила сцепления) через

1 мес, КПа о

Компоненты тампонажного раствора, sec.X

Каустический магнезит

Полиакриллонитрил (гидролизованный) Пределы соотношения компоненто в

Ниже нижнего оптимальноro предела

46,1

56,8

Пластическая прочность Р,„, КПа

98,4 через

1 мес., КПа

1 27681 9

Продолжение табл.4

Адгезия Соли к солям

Пределы соотношеПластическая прочность P „, КПа ния компонентов

1 мин 10 сут.

Карналлит

Каолиновая 21 Нижний on96,0 тимальный предел глина

Каустический магне312 84,2 Бишофит

2,8

7,0 зит

92,4 Шенит

0,06

101,4 Тахгидрит

Каолиновая глина

Среднее значение

Карналлит

ll5

Каустический магне415 98,4 Бишофит

3,8

8,5 зит

108

0,065

Шенит

126

Тахгидрит

Каолиновая глина

l 24

Верхний

964 !08

0nтималь- 4,3 ный предел

Каустический магнезит

Шенит

118

0,07..Природный рассол СКЗ

Осталь149

Тахгндрит ное

Компоненты тампонажного раствора, вес.Х Полиакрилонитрил (гидролизован-. ный) Природный Остальрассол СКЗ ное

Полиакрилонитрил (гидролизован . ный) Приррдный Остальрассол СК3 ное

Полнакрнлонитрил (гнд. ролизованный) оптимального соотношения через

1 мес., КПа

Карналлит

Бишофит

1276819

Продолжение табл.4

Соли

Пределы соотношеАдгезия к солям ния компонентов! мин 10 сут.

Выше верхнего оптиКаолиновая глина

126

Карналлит мального предела

Каустичес-,. кий магне!

1!О

Бишофит зит

0,09

6,8

11 10 115

Шенит

Природный Остальрассол СКЗ ное

132

Тахгидрит

Составитель Л. Березкина

Редактор Н. Горват Техред А.Кравчук Корректор Г. Решетник

Заказ 6650/28 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Компоненты тампоиажного раствора, вес.й

Полиакрилонитрил (гидролизованный) Пластическая прочность Р

КПа через

1 мес., КПа