Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления	Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ Влияние кальциево-силикатных полимерполисолевых растворов на пластическую прочность глины. ⇐ ПредыдущаяСтр 23 из 34Следующая ⇒   Состав, Время выдержки образцов до разрушения, сут Максимальная пластическая прочность глины, МПа   Полимер KCl NaCl бишофит жидкое стекло   КМЦ 700-1,5 -     1* не разрушился на 30е сутки 34,0   КМЦ 700-2           на 4е сутки 12   КМЦ 700-2           на 10е сутки 9   КМЦ 700-2 -         на 5е сутки 5   КРЭМ – 3 -     1*   на 15е сутки 12   КРЭМ – 3   - MgO-0,25   не разрушился на 22е сутки 48     Рис10.15 Влияние кальциевосиликатных полимерполисолевых растворов на пластическую прочность неуплотненной глины; 1-в растворе 1; 2-в растворе 2; 3-в растворе 3; 4-в растворе 4; 5-в растворе 5; На основании полученных результатов исследований VII группы можно сделать следующие выводы: 1. Добавление 1% жидкого стекла и 0,5 % бихромата аммония в магниевый полимерполисолиевый раствор (см. табл. 10.7 и табл.10.9) повышает пластическую прочность неуплотненной глины с 27 до 34 МПа, без разрушения образца. (раствор 1) 2. Введение в насыщенный солями КС1 и NaCl с 10% бишофита раствор (табл. 10.6) 3% жидкого стекла выводят раствор из равновесного состояния (раствор 2). 3.Увеличение в магниево-силикатных полимерполисолиевых растворах концентрации Mg2+ выше равновесной делает процесс нестабильным, обрати­мым, время выдержки образцов в растворе и пластическая прочность понижаются. (раствор 3) 4. Введение в раствор 5% жидкого стекла резко снижает время выдержки и пластическую прочность глины, значительно повышает вязкость раствора, по­этому для сохранения высоких крепящих свойств раствора, вводить жидкого стекла выше 1 % не рекомендуется (раствор 4;5) 5. Введение в раствор вместо бишофита окиси магния (0,25%) резко повы­шает эффективность бурового раствора, приводит процесс твердения в равновесие, повышает пластическую прочность глины (раствор 6). В конце исследований полимерполисолевых растворов были проведены эксперименты по выявлению влияния трехвалентных катионов на крепящие свойства раствора. Результаты экспериментов приведены в табл. 10.10 и на рис. 10.16. Таблица 10.10 Влияние кальциевоалюмосиликатных полимерполисолевых растворов на пластическую прочность глины.     Состав % Время выде- ржки образ- цов до разру- шения, сут Максимальная пластическая прочность гли­ны, МПа	Полимер	NaCl	СаС12	Na2Si03 9Н2О	A12(SO4)3 18Н2О
	КРЭМ - 3	-/5					на 12е сутки 27
	КРЭМ-3	11-				не разрушился	на 35е сутки и далее 35
	КРЭМ – 3	11-		0,5		не разрушился	на 23 е сутки и далее «21
	КРЭМ-2	10/-				не разрушился	на 6-е сутки и далее 48

Рис10.16 Влияние кальциевосиликатных полимерполисолевых растворов на пластиче­скую прочность неуплотненной глины; 1-в растворе 1; 2-в растворе 2; 3-в растворе 3; 4-в растворе 4;

 

Проведенные исследования подтверждают теоретические выводы: наиболее эффективны полимерполисолевые растворы, содержащие равновесные концентрации солей трехвалентных металлов и жидкого стекла (по 1%) при повышенной концентрации ингибиторов гидратации (KCl, CaCl₂).

Как и следовало ожидать наиболее эффективной равновесной концентрацией Al₂(SO₄)₃*18H₂O для исследуемой глины является концентрация равная 1%.

Если предположить, что при введении одновалентного сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃*18H₂O, жидкого стекла Na₂SiO_3*9H₂O и 7% KCl происходит их взаимодействие с образованием алюмосиликата типа иллита (при наличии достаточного количества калия наиболее вероятно образование минералов группы иллита) KАl₂(AlSiO₃)O₁₀((OH)₂H₂O), в котором содержится алюминия 24,2%, кремния 26,4%. В соли алюминия Al₂(SO₄)₃*18H₂O содержится 11,8%, Al³⁺ в жидком стекле 10,6% кремния, то есть для получения иллита на 1% Al₂(SO₄)₃*18H₂O необходимо примерно 1,2% жидкого стекла.

Проведенные исследования показывают близкие к расчетным значения равновесных концентраций вводимых солей.

При введении солей кальция до 3% устойчивая прочность глины еще больше возрастает.

При больших значениях сульфата алюминия и жидкого стекла (по 2%) процесс становится обратимым. При меньших значениях жидкого стекла пластическая устойчивая прочность глин снижается.

 

Глава11

ПРОМЫВОЧНЫЕ ЖИДКОСТИ ДЛЯ БУРЕНИЯ МИКРОТРЕЩИНОВАТЫХ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД.

Микротрещиноватые глинистые породы.

Осложнения при бурении

К твердым глинистым породам относят сцементированные (аргиллит) или метаморфизированные (глинистый сланец) глинистые породы.

Прочность глинистых пород зависит от толщины пленки воды между глинистыми частицами. При уплотнении глины с уменьшением толщины пленки прочность быстро возрастает, порода становится твердой. При дальнейшем уплотнении глины на поздних стадиях диагенеза осадка появляются цементационные связи и соответствующее им сцепление упрочнения. Рост сцепления происходит по мере отложения цементирующего вещества на контактах минеральных зерен. Еще на ранних стадиях диагенеза проявляется клеящая способность коллоидальных пленок кремнекислоты. В результате обезвоживания эти пленки становятся все более и более жесткими и, в конечном счете, приобретают цементационный характер (Н.Я. Денисов, П.А. Ребиндер).

С усилением цементационных связей глинистая порода теряет свойства высокодисперсных систем и постепенно превращается в твердую (скальную) горную породу (аргиллит).

При погружении глинистых пород на глубину в результате высокого давления и температуры глины обезвоживаются, уплотняются, изменяют минеральный состав, возрастает прочность породы. Такие метаморфизованные глинистые породы носят название глинистых сланцев.

Как сцементированные, так и метаморфизованные глинистые породы теряют свойства высокодисперсных систем, слабо адсорбируют воду, не набухают, не размягчаются, ведут себя, как и все скальные породы.

В результате тектонических подвижек в земной коре, вследствие относительно невысокой прочности и жестких связей между минеральными зернами, многие аргиллиты (особенно на больших глубинах) пронизываются системой микротрещин. Образец (керн) такой породы, извлеченный из скважины и погруженный в воду, разваливается на отдельные куски и кусочки.

Разложение горной породы в воде на отдельные кусочки различных размеров (от пылевидных до крупных кусков) в инженерной геологии носит название размокания. Оно характерно для грубообломочных глинистых пород с малым числом пластичности, а также перемятых и дробленых скальных глинистых пород с наличием микротрещиноватости и зеркалами скольжения.

Процесс размокания аналогичен процессу диспергирования. Молекулы воды всасываются трещинами породы, толщина пленок воды между отдельными кусочками возрастает, а прочность связей между ними понижается. В процессе бурения в результате обнажения породы, насыщения трещин водой, ослабления связей между частицами, под воздействием горного давления происходит выдавливание и обрушение их в скважину;

При высоком горном давлении и большом диаметре скважины часто наблюдаются "выстрелы" кусков в скважину. Такие аргиллиты называют "стреляющими".

Обрушения и осыпания стенок скважин также приводят к тяжелым последствиям: заклиниванию, прихвату и обрыву бурового снаряда, завалу скважины, кавернообразованию. Каверны в свою очередь приводят к ряду нежелательных явлений: изгибу бурильной колонны, знакопеременным нагрузкам бурильных труб, их поломкам.

Шлам, который накапливается в кавернах, является потенциальным источником прихвата бурового снаряда.