Способ противофильтрационного закрепления грунтов и пород

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в горном деле или мелиорации для создания противофильтрационного экрана. Цель изобретения - повышение водонепроницаемости и прочности противофильтрационного экрана. Способ противофильтрационного закрепления грунтов и пород включает последовательное нагнетание в них щелочного гидролизата волокна "нитрон", или щелочного гидролизата сополимера акрилата с метилакрилатом, или щелочного гидролизата сополимера акрилонитрила с итаконовой кислотой и насыщенного водного раствора соли из группы: хлористый кальций, сернокислый алюминий, хлористый барий, хлористый цинк, хлористая медь, хлорное железо при соотношении компонентов, мас.% соответственно 50 - 66,6:33,4 - 50. Коэффициент фильтрации закрепленного песчаника составил 1,7<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-6</SP> до 4,1<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-6</SP> м/сут, прочность, оцененная давлением прорыва экрана под напором воды -9,1 - 9,5 МПа. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COI1ИAЛИС ТИЧЕСKI1X

РЕСПУБЛИК (ч)5 Е 02 О 3/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ ГЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4679035/33 (22) 28,02.89 (46) 23,08.91. Бюл. М 31 (71) Уфимский нефтяной институт (72) М,P,Ìàåëþòoâ, А,Г.Нигматуллина, В,Ш.Шгвалеев, Т.И.Ибраев, В.А.Кузнецов, М.М,Быстров, А.А.Чезлов и А.В.Полканова (53) 624.138.4 (088.8) (56} Авторское свидетельство СССР

М 1030534, кл. Е 21 В 33/138, 1981, Ржаницын Б.А. Химическое закрепление грунтов в строительстве. — М., 1986, с. 24, 45 — 46, 103-107. (54) СПОСОБ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ И ПОРОД (57) Изобретение относится к строительству и может быть использовано в горном деле или мелиорации для создания противофильтрационного экрана. Цель изобретения—

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в горном деле или мелиорации для создания противофильтрационного экрана, Целью изобретения является повышение водонепроницаемости и прочности противофильтрационного экрана.

Способ осуществляется следующим образом, В грунт раздельно сначала через инжекторы нагнетают осадкообразующий компонент, а потом туда же нагнетают водный раствор электролита. В качестве осадкообразующего компонента используют щелочной гидролизат волокна "нитрон". или щелочной гидролизат сополимера акрилонитрила (АН) с метилакрилатом (МА). или щелочной гидролизгт сополимера акрило„„. Ж„„1671774 Al повышение водонепроницаемости и прочности противофильтрационного экрана, Способ противофильтрационного закрепления грунтов и пород включает последовательное нагнетание в них щелочного гидролизата волокна "нитрон" или щелочного гидролизата сополимера акрилата с метилакрилатом, или щелочного гидролизата сополимера акрилонитрила с итаконовой кислотой и насыщенного водного раствора соли из группы: хлористый кальций, сернокислый алюминий, хлористый барий, хлористый цинк, хлористая медь, хлорное железо при соотношении компонентов, мас. g: соответственно 50 — 66,6;33,4 — 50. Коэффициент фильтрации закрепленного песчаника составил 1,7 х 10 до 4,1 х 10 м/сут, прочность, оцененная давлением прорыва экрана под напором воды, 9,1-9,5 МПа.

1 табл, нитрила с итаконовой кислотой (ИК), а в качестве водного раствора электролита — насыщенный водный раствор CaClz или:

Alp(SO<)g, или AIClg, или BaClr, или 2пС12, или

CuClz, или РеС!з.

Указанные гидролизаты получают путем щелочного гидролиза соответствующего исходного материала (волокна "нитрон" или сополимера АН с МА или АН с ИК) в соотношении со щелочью 1:0,5-1 при 90о

95 С, Концентрация гидролизатора по сухому веществу составляет 8-10, вязкость порядка 30-40 сП.

Гидролизаты при смешении с насыщенными водными растворами солей образуют пространственно-сшитую твердообраэную массу, обладающую адгезией. прочностью, нерастворимую в воде Повышенная кон1671774

Коэффициент фильтрации через

10 ч после обработки, мл/ч

Содержание компонентов, об, %

Исходный коэффициент фильтрации воды,мл/ч

Давление прорыва экрана, МПа

Начальная проницаемость песчаника, мкм

Коэффициент фильтрации через 10 сут. мл/ч

Соли

Полимеры

По известном способ

30 -н ый раствор

СаС!г

Силикат натрия (модуль 2,8...

3,0) 50

8,0

2,0

3.6

11,5

Поп е лагаемом с

Гидролизат волокна

"нитрон"

50

Насыщенный раствор СаС!г

51

2.0

2,1

1,3

0,35

52

1,4 8.5

036 94 центрация электролитов обусловливает высокую разность химических потенциалов смешиваемых сред, увеличивая скорость диффузии сшивающих ионов из соли в объем полимера. 5

Исследование и ротивофильтрационных свойств различных кольматирующих составов проводится на УИПК (установке исследования проницаемости кернов).

В качестве модели грунта применяются 10 образцы песчаников проницаемостью 1,82,2 мкм . пористостью 20-25, длиной

50 мм, диаметром 28 — 30 мм. Подготовленные к опыту образцы упаковываются в кернодержатели, Конструкция t кернодер- 15 жателя позволяет производить боковой обжим упакованных образцов через эластичную резиновую манжету, что исключает проскальзывание исследуемых растворов вдоль стенок кернодержателя. 20

После сбора модели грунта проводится фильтрация воды и определение начальной проницаемости образца, Затем в кернодержатель подаются последовательно испытуемые составы (осадкообразующий 25 агент и соль) под давлением 3,5 МПа, 3атем повторно производится определение проницаемости модели грунта через 10 ч и

10 сут.

Показателем прочности противофиль- 30 трационного экрана является "прорыв" экрана, который определяется как максимальное давление. выдерживаемое экраном через 10 сут. Чем выше показатель

"прорыв экрана", тем сильнее силы связи и 35 взаимодействия между поверхностью кольматирующей пленки и породой, следовательно, тем прочнее и долговечнее противофильтрационные свойства грунта.

Примеры количественного соотношения компонентов инъекционных растворов и сравнительные результаты испытаний противофильтрационного закрепления грунта представлены в таблице.

Как следует из таблицы, получаемый предлагаемым способом противофильтрационный экран обладает малой водопроницаемостью и высокой механической прочностью.

Формула изобретения

Способ противофильтрационного закрепления грунтов и пород, включающий последовательное нагнетание в них осадкообразующего компонента и водного раствора электролита, отличающийся тем, что, с целью повышения водонепроницаемости и прочности противофильтрационного экрана, в качестве осадкообразующего компонента используют щелочной гидролиэат волокна "нитрон", или щелочной гидролизат сополимера акрилата с метилакрилатом, или щелочной гидролизат сополимера акрилонитрила с итаконовой кислотой, а в качестве водного раствора электролита — насыщенный водный раствор соли из группы: хлористый кальций, сернокислый алюминий, хлористый барий, хлористый цинк, хлористая медь. хлорное железо при следующем соотношении компонентов, мас. 7,:

Укаэанный осадкообраэующий компонент 50-66,6

Указанный электролит 33,4-50

1671774

Давление прорыва экрана, МПа

Содержание компонентов, об.

Соли

Полимеры особ

Поп е агаемом сп

0.32

0.42

1,2

2,0

2,2

2,3

9,49,5

8,5

0.3

0,4

1,2

52

54

1.82

1,81

1,82

1,82

1,80

0,9

0,3

0,35

0,31

1.03

0.92

0.31

0,36

0,32

1,1

8,6

9,5

9,5

9,4

8,5

49

48

49

1,9

1,95

1.9

1,9

1,91

51

51

51

1.5

0,3

0,3

0,3

1,34

1,5

0,31

0,37

0,32

1,45

8.5

9,5

9,5

9.3

8,1

1,42

0,61

0,59

0,60

1,33

2,3

2.2

2.3

2,3

2,3

1,35

0,6

0,50

0,60

1,3

54

54

8,2

9,1

9,3

9,2

8,1

1,9

1,95

1.95

49

51

1,3

0,57

0,60

8,6

9.3

9,2

1,1

0,55

0.59

54

66,6

67,6

Гидролиэат сополимераАНсМА

49

54

66,6

67,6

Гидролизат сополимераАН ИК

49

54

66,6

67,6

Гидролизат волокна

"нитрон"

49

54

66,6

67,6

Гидролизат сополимера АН с МА

46

33,4

32,4

Насыщенный раствор СаС!р

51

46

33,4

32,4

Насыщенный раствор СаС!г

51

46

33,4

32,4

Насыщенный раствор

А!2(504)З

51

46

33.4

32,4

Насыщенный раствор

А 2(3 04)3

51

Начальная проницаемость песчаника, мкм

Исходный коэффициент фильтрации воды, мл/ч

Коэффициент фильтрации через 1О ч после обработки, мл/ч

Продолжение табл..

Коэффициент фильтрации через 10 сут, мл/ч

1671774

Продолжение табл.

Содержание компонентов, об

Соли пособ

Поп е агаемом

0.6

1,0

2,0

2,0

0,6

1.3

52

9,3

8,5

0,9

0,56

0,45

0,58

0,8

48

48

49

1,8

1,8

1.85

1,9

1,8

8,6

9,3

9,2

9,3

8,7

0,92

0,57

0,45

0,6

0,87

0,32

0,35

0,30

48

9,5

9,5

0,45

0,32

0,37

0,31

1.9

1,8

185

0,31

0,30

0.3

1.8

1,85

1,8

48

49

9,5

9,5

9,4

0,33

0,31

0,31

0,35

0,30

0,32

0,33

0,28

0,31

51

2,1

1,9

2,2

9.3

9,4

9,3

53

53

2,2

2,2

2,2

0,6

0,54

0,56

0,61

0,55

0.56

9,2

9.3

9,4

Полимеры

56,6

67,6

Гидролизат сополимера АНс ИК

49

54

66,6

67,6

Гидролизат волокна

"нитрон"

54

66.6

Гидролизат сополимера АН с МА

54

66,6

Гидролиэат сополимераАНсИК

54

66,6

Гидролизат волокна

"нитрон"

54

66,6

33,4

32,4

Насыщенный раствор

А! 2($04)Э

51

46

33,4

32,4

Насыщенный раствор ZnCI2

46

33,4

Насыщенный раствор 2пС1г

46

33,4

Насыщенный раствор ZnClz

46

33,4

Насыщенный раствор BaClg

46

33.4

Начальная проницаемость песчаника, мкм

Исходный коэффициент фильтрации воды. мл/ч

Коэффициент фильтрации через 10 ч после обработки, мл/ч

Коэффициент фильтрации через 10 сут, мл/ч

Давление прорыва экрана, МПа

1671774

П р сдол же н ие т," бл.

Давление прорыва экрана, МПа

Коэффициент фильтрации через 10 сут, мл/ч

Содержание компонентов, об.

Коэффициент фильтрации через 10 ч после обработки,мл/ч

Начальная проницаемость песчаника, мкм

Исходный коэффициент фильтрации воды, мл/ч

Соли

Полимеры

Поп е агаемом способ

9,4

9,2

9,4

0,52

0,47

0,50

0,55

0,49

0,52

52

48

2,1

1,8

2,0

9,3

9,1

9,2

0,53

0,6

0,6

51

0,53

0,57

0,6

1,9

2,0

2,1

9,2

9,5

9,5

0,62

0,61

0,60

2,0

2,1

2,0

0,6

0,6

059

51

51

0,72

0,72

0,70

9,2

9,1

9,2

0,7

0,71

0,69

2,0

1.9

2,1

52

51

0,73

0,68

0,62

1.80

1,85

1,9

0,7

0,65

0,6

9,0

9,1

9,2

48

49

Редактор И. Горная

Заказ 2807 Тираж 396 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Гидролизат сополимера АН с МА

54

66.6

Гидролизат сополимера АН с И С, 50

54

66,6

Гидролизат волокна

"нитрон"

54

66.6

Гидролизат волокна

"нитрон"

54

66,6

Гидролизат волокна

"нитрон"

54

66,6

Насыщенный раствор ВаС!г

46

33,4

Насыщенный раствор ВаС!р

46

33,1

Насыщенный раствор CuClz

46

33,4

Насыщенный раствор А!С1з

46

33,4

Насыщенный раствор FeClg

46

33,4

Составитель Е, Бикбулатова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Максимишинец