Тампонажный раствор

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

««9567 55

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт, свил-ву (22) Заявлено 08,12.80 (21) 3236176/22 03 с присоединением заявки № (28) Приоритет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 07.09.82 (55)M. Кл.

Е 21 В 33/138

3Ъоударетакнннй комнтет

СССР ио делам нэобретеннй н открытнй (53) УЙ К 622.245. .42 (088.8) И. Г. Лугинина, Н. Т. Логачев и М. А. Путренко Г

Всесоюзный научно — исследовательский и проектноконструкторский институт по осушению месторожде полезных ископаемых, специальным горным работа рудничной геологии и маркшейдерскому делу (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ТАМПОНАЖНЫЙ РАСТВОР

Изобретение относится к тампонажным растворам, применяемым для скважин в шахтном, гидротехническом и промышленно — гражданском строительстве при уплотнении и укреплении горных пород и грунтов.

Известен тампонажный раствор для высокотемпературных скважин, содержащий шлак металлургический, жидкое стекло и сиштоф (1).

Однако этот раствор плохо твердеет в обычных условиях, т.е. при 18 — 25 С, и в течение

7 — 10 сут не набирает прочность.

Таблица 1

Ингредиенты, вес.%

Прочность прн сжатии, кГс/см, в возрасте

Период текучести, мнн

Жидкое

7 сут 28 сут стекло

45,3

9,0

10,2

9,4

0,25

36,8

3,5

0,84

42,0

20,9

5,1

26,0

5,6

0,93

15,4

22,7

22,7

0,33!

3,5

9,2

2,1 цемент Шлак Вода

Известен также тампонажный раствор, содержащий портландцемент, доменный гранулированный шлак, жидкое стекло и воду, при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Портландцемент 0,85 — 3:6,3

Шлак 0,85 — 363

Вода 15,9 — 73,0

Жидкое стекло 9,4 — 74,5 (2) .

Физико-механические свойства этого раствора (период текучести и прочность при сжатии) приведены в табл. 1.

Ингредиенты, вес.В% рочность при сжатии, Гс/см в возрасте

Период текучести, ми

Цемент

111лак

Жидкое стекло

Вода сут 28 сут

1,5

13,0

26,0

0,7

48,0

13,0

0,83

45,3

18,2

5,6

36,3

9,0

9,4

26,0

48,0

5,2

7,5

8,5

0,6

20,7

4,2

58,0

16,8

2,5

21,0

Данные табл. 1 свидетельстцуют о том, что . период текучести большинства исследуемых составов известного раствора составляет от нескольких секунд до 1,5 мин.

Быстрое загустевание тампонажного раствора и потеря им текучести вызывает затруднения и осложнения при нагнетании этих растворов в скважины. Увеличение периода текучести до

10 мин и более путем увеличения содержания жидкого стекла, воды и доменного гранулированного шлака в растворе приводит к нежелательному явлению — раствор в течение длительного времени (10 — 20 сут) не твердеет и пред-, 30 ставляет собой мягкую желеобразную массу.

По условиям эксплуатаций особенно в шахтном строительстве, тампонажный раствор должен иметь период текучести, достаточный для приготовления и нагнетания его в скважину, т.е.. от 15 до 60 мин. Затвердевая, раствор должен иметь прочность при сжатии в 7 сут. возрасте не менее 5 кГс/см, Как видно из данных табл. 1, известный раствор не удовлетворяет предъявляемым требованиям.

24,3 — 57,4

Портландцемент

Доменный гранулированный шлак 4,8 — 31,9

Жидкое, стекло 2,42 — 4,46

Вода 31,5 — 48,0

Аммофос 0,46 — 1,21

Пример. Для приготовления тампонажного раствора брали портландцемент марки

"400 Белгородского завода, доменный гранулированный шлак, размолотый до удельной поверхности 2700-300 см /г, жидкое стекло с кремнеэемистым модулем 3,2 и плотностью

1,45 г/см, аммофос и воду. Порядок смешивания компонентов был следующий: аммофос предварительно растворяли в воде, этим раствором затворяли смесь порошка портландцемент с доменным гранулированным шлаком и после

3-х мин перемешивания вводили жидкое стекло. Раствор перемешивали в течение 5 мин, после чего определяли текучесть (расплыв) с помощью конуса АэНИИ. (Период времени от момента введения в раствор жидкого стекла до момента резкого загустевания, когда раствор терял подвижность и способность к течению, принимали за период текучести). В момент загустевания. раствор помешали в формы кубиков для испытания на механическую прочность при сжатии в 7 — и 28-сут возрасте.

Образцы раствора твердели в воде при 22+1 С, Результаты испытаний тампдйажного раствора представлены в табл. 2.

Таблица 2

Цель изобретения — увеличение текучести и механической прочности тампонажного pactвора при пониженном водоцементном факторе.

Эта цель достигается тем, что тампонажный раствор дополнительно содержит аммофос при следующем соотношении компонентов, вес.%: редел прочности при сжатии, Гс/см, в возрасте.

Рас- Предел П плыв, текучес- к мофос см ти, мин

28 сут

7 cyr кло

7,5, 0,1

20 23,0

123

170

574 637 3,19 319 1,21

195

26Я

Ингредиенты, вес.% — -о.

Портланд- Ылак Жидкое Вода цемент е

58,05 6,45 3,25 32,25

Продолжение табл.

956755

Продолжение табл. 2

Ингредиенты, вес.%

РасПредел текучести,мин

l плив, Портландцемент

Шлак Жидкое стекло

Вода. Аммойос

28 cyr

7 сут

156

80 01

18 20,0

8,0 0,2

19 23,0

258

125

147

267

75 01

18 25 560

8,0 0,1

22 -15 0

8,0 0,2

18 170

43,50 4,85

50

2,42 48,5 0,82

62

190

7,9.

16,5

Формула изобретения

Тампонажный раствор, включающий портландцемент, доменный гранулированный шлак, жидкое стекло и воду, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения его текучести и механической прочности при пониженном водоцементном факторе, он дополнительно со35 держит аммофос при следующем соотношении компонентов, вес%:

Портландцемент 24,3 — 57,4

Доменный гранулированный шлак 4,8 — 31,9

40 Жидкое стекло 2,42 — 4,46

Вода 31,5 — 48,0

Аммофос 0,48 — 1,21

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

45 1. Авторское свидетельство СССР Р 618532, кл. E 21 В 33/138, 1973.

2. Патент Франции N4 2127741, кл. E 02 0 3/00, опублик. 1972 (прототип).

Составитель М. Николаева

Техред М. Коштура

Корректор Н. Король

Редактор И. Касарда

Тираж 623

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6548/15

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

45,15 19 35 3,22 32 25

44,70 19,14 3,19 31,9 !,08

32,25 32,25 3,25 32,25

31,93 31,93 3,19 31,93 0,96

43,85 . 4,88 2,44 48,80

34,10 14,63 2,44 48,80

33,95 14,55 2,43 48,55 0,58

24, Р) 24,40 2,44 48,80

24,30 24,30 2,43 48,60 0,48

С введением добавки аммофоса период текучести увеличивается, следовательно, тампонажный раствор в течение необходимого времени сохраняет подвижное состояние, что облегчает его нагнетание. Прочность затвердевшего тампонажнбго раствора с добавкой аммофоса в 1,5 — 3,0 раза больше прочности раствора без добавки.

Это позволяет использовать предлагаемый раствор в различных областях строительства— в шахтном, гидротехническом и промышленногражданском, во много раз сократить расход силиката натрия, а также снизить количество инъекционных скважин за счет более низкой вязкости большей текучести и, следовательно, f более высокой проникающей способности.

Предлагаемый раствор прост в приготовлении и не содержит дорогостоящих, дефицитных токсичных веществ.

Предел прочности прн сжатии, кГс/см, в возрасте