СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОИЗОЛИРУЮЩЕГО СОСТАВА Российский патент 1996 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к способам получения буровых технологических жидкостей.

Известен способ получения гидроизолирующего состава (ГИС), включающий смешение метасиликата натрия или калия (87,0-92,0%) с гексафторсиликатом натрия (8,0-13,0%) [1] Данный способ прост в осуществлении, однако полученный по нему ГИС имеет ограниченную устойчивость к разбавлению водой, особенно минерализованной.

Прототипом данного изобретения является способ получения ГИС, включающий разбавление жидкого стекла 10%-ным раствором NaOH до плотности 1300 кг/м³ и обработку его при непрерывном перемешивании отвердителем - кремнефтористоводородной кислотой плотностью 1200 кг/м³ при объемном соотношении компонентов 100:25 [2, с. 129]
Способ позволяет получить ГИС, обладающий высокой прочностью, однако достаточно сложен в осуществлении в связи с использованием трех жидких компонентов. Кроме того, данный состав подвержен сероводородной агрессии, а в период твердения при разбавлении водой он теряет свои свойства, что ограничивает область его применения.

Достигаемый при использовании данного изобретения технический результат заключается в повышении устойчивости ГИС к разбавлению водой и сероводородной агрессии.

Указанный результат достигается тем, что порошкообразный нефелинсодержащий материал (ПНМ) обрабатывают кислым модификатором (КМ) - сильной кислотой концентрацией (С) от 8 до 20% в количестве от 4 до 15 мас. ч. на 1 мас. ч. нефелинсодержащего порошкообразного материала.

Полученному настоящим способом ГИС дано название "Невод".

В качестве порошкообразного нефелинсодержащего материала можно использовать как измельченную нефелиновую руду, например, отвальные хвосты (OX), так и кондиционный нефелиновый концентрат (НК).

НК представляет собой отход, образующийся при обогащении апатит-нефелиновой руды. Нефелиновый концентрат может содержать, мас. нефелин до 82, полевой шпат до 12, эгирин до 4, гидрослюду до 3, а также другие компоненты, суммарное количество которых не превышает 1 мас.

В качестве кислого модификатора можно использовать сильные кислоты - серную, азотную, соляную и др.

Пример осуществления способа.

В 270 г 10%-ного раствора серной кислоты ввели при перемешивании 30 г НК. Через 46 мин, после получения однородной по консистенции массы ГИС пригоден для использования.

Различные варианты осуществления способа в соответствии с указанным примером приведены в таблице. В опытах использовали НК и ОХ, просеянные через сито с отверстиями 0,5 мм. Экспериментально установлено, что при использовании ПНМ такого фракционного состава в течение первых 30 мин растворяется не менее 85% порошка. Нерастворимый осадок в случае необходимости может быть удален.

Полученные различными способами ГИС исследовали путем определения динамического напряжения сдвига τ_o через 3 и 4 ч после их приготовления (соответственно τ3o

Для оценки устойчивости ГИС к воде свежеприготовленные составы разбавляли водой. Коэффициент разбавления К_р (отношение объема добавляемой воды к объему ГИС) составлял от 1 до 5.

Устойчивость к сероводородной агрессии оценивали путем барботажа через свежеприготовленный состав сероводорода до концентрации 1200 мг/л.

Гидроизолирующую способность приготовленных составов исследовали путем определения объема фильтрата V_ф, прошедшего через слой ГИС толщиной 5 мм. Для этого в воронку Бюхнера на бумажный фильтр насыпали 15-ти мм слой песка, просеянного через сито с отверстиями 0,5 мм, поверх которого заливали равномерно по площади воронки исследуемый ГИС. Спустя 3 ч в воронку заливали 100 мл воды, создавали перепад давления 0,1 МПа и фильтровали в течение 30 мин.

Анализ результатов исследований показывает, что предложенный способ в отличие от известного (на основе жидкого стекла ЖСТ) позволяет получить ГИС с высокими значениями предельного динамического напряжения сдвига уже в течение первых трех часов с момента начала гелеобразования. Так, например, τ_o в опытах 1-4 находится в пределах от 4,2 до 11,4 дПа в то время, как для известного состава 1,8 дПа (опыт 15). Интенсивность же гелеобразования, характеризуемая отношением τ⁴/τ³, наоборот, в опыте 15 выше τ⁴/τ³ = 29, а для предложенных ГИС ниже. Достаточно высокую способность к гелеобразованию ГИС "Невод" сохраняют даже при разбавлении их водой (опыты 5, 10, 13), в то время как известный состав (опыт 16) обеспечивает значительно меньшие величины τ3o

Предложенный способ (опыты 7, 11, 14) позволяет также получать ГИС, более устойчивые к сероводородной агрессии, чем известный (опыт 17).

Повышенная гидроизолирующая способность предложенных составов выражается и в низкой фильтруемости через них воды (опыты 1-5, 7-14), насыщенного раствора хлорида натрия (опыт 18) и дизельного топлива (опыт 19). В указанных опытах значения V не превышает 8 см³, в то время, как для известного состава они выше.

ГИС "Невод" можно использовать для проведения гидроизоляционных работ в горных выработках, для гидроизоляции земляных амбаров при бурении скважин, а также в других отраслях промышленности, например, для укрепления грунтов в строительстве и т.д.

Предложенное изобретение является новым, так как его использование не известно. Оно имеет изобретательский уровень, поскольку возможность получения указанного технического результата путем реализации заявленной совокупности существенных признаков для специалиста явным образом не следует из уровня техники. Промышленная применимость изобретения подтверждена экспериментально. Таким образом, данное изобретение удовлетворяет всем условиям патентоспособности.

Использование: при гидроизоляционных работах в скважине. Сущность: способ получения гидроизоляционного состава состоит в следующем. Силикатсодержащую добавку обрабатывают кислым модификатором. В качестве силикатсодержащей добавки используют нефелинсодержащий порошкообразный материал. Например, измельченная нефелиновая руда или отвальные хвосты, или кондиционный нефелиновый концентрат. В качестве кислого модификатора используют 5-20%-ный водный раствор сильной кислоты в количестве от 4 до 15 мас. ч. на 1 мас. ч. нефелинсодержащего порошкообразного материала. 1 табл.

Способ получения гидроизолирующего состава, включающий обработку силикатной добавки кислым модификатором, отличающийся тем, что в качестве силикатной добавки используют нефелинсодержащий порошкообразный материал, а в качестве кислого модификатора 5-20%-ный водный раствор сильной кислоты в количестве 4 15 мас. ч. на 1 мас. ч. нефелинсодержащего порошкообразного материала.