Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние кальциево-силикатных полимерполисолевых растворов на пластическую прочность глины.

Поиск
  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 2О 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 Na2SiO3*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.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-06; просмотров: 355; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.171.136 (0.006 с.)