Способ закрепления грунта Советский патент 1990 года по МПК E02D3/12 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для укрепления грунта.

Цель изобретения - увеличение прочности геля, закрепленного грунта и радиуса закрепления.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Через пробуренную скважину в грунт нагнетают последовательно в одинаковых количествах 5-10%-ный водный раствор омыленного талового пека, 10%-ный водный раствор хлористого кальция, а питом воздух в количестве, превышающем не менее чем в 10 раз количество гелеобразующе- го раствора (ОТП).

Омыленный таловый пек (ОТП) представляет собой отход целлюлозно-бумажного производства (табл.1).

ОТП в нормальных условиях представляет собой продукт твердой консистенции с удельным весом 0,95-1 г/см3, температура размягчения составляет 75°С, нетоксичен, пожаробезопасен,удобен в транспортировке. Стоимость 1 тонны - 200 руб. Растворяясь в пресной воде, образует коллоидный раствор. При взаимодействии водного раствора ОТП осадителем геля (раствором CaCl2). содержащим двухвалентные катионы Са и ионы СГ, происходит образование гелеобразной массы, характеризующейся высокой механической прочностью. Благодаря этому существенно повышается эффективность упрочнения пористого грунта.

Высокая механическая прочность образовавшегося геля объясняется сильными молекулярными взаимодействиями между скоагулированными частицами ОТП, благодаря присутствию в них парафинов и окисленных углеводородов.

Верхний предел концентрации водного раствора ОТП соответствует верхней границе, при которой наблюдается хорошая фильтруемость раствора, Более высокие концентрации его вызывают затухание фильтрации вследствие закупорки пор грунта коллоидными частицами. Нижняя граница определяется порогом коагуляции,

(Л

С

ел

Ч

ч

ГО Ю

когда начинается процесс гелеобразования при контакте его с осадителем (раствором CaCIa).

Экспериментальная проверка предлагаемого способа укрепления грунта была осуществлена в лабораторных условиях на моделях песчаного грунта. Геометрические параметры моделей пласта,гидродинамические условия проведения эксперимента выбирались с соблюдением равенства критериев подобия для модельного и натурного грунта.

Модели пластов представляли собой металлические трубы с внутренним диаметром 0,05 и длиной 0,5 м, набитые кварцевым песком с размером фракции 0,063-0,25 мм. Коэффициент проницаемости моделей пласта составлял 3,4 мкм2. Для предотвращения проскальзывания фильтрующихся флюидов вдоль внутренней поверхности труб последние для обеспечения сцепления с песком обрабатывались абразивом, В ке честве флюида, насыщающего при реализации аэрационного осушения, служил азот.

Упрощение модели песчаного грунта осуществлялось следующим образом.

Первоначально модель грунта во всех случаях вакуумировалась и насыщалась водопроводной водой. После этого с торца модели грунта, освобожденного от фильтрующего пескоудерживающего элемента, в пласт нагнетались гелеобразующие агенты: растворы ОТП в пресной воде. Объем ис- пользованных для упрочнения пласта геле- образующих агентов составлял 10% от объема порового пространства модели пласта. После нагнетания в модель пласта геле- образующих агентов на вход модели подавался эквивалентный объем осадителя геля (10%-ный водный раствор CaCIa) и азот в объеме, десятикратно превышающем объем гелеобразующего раствора ОТП.

Эффективность упрочнения грунта определялась по величине предельного перепада давления, соответствующего началу выноса грунта из моделей со стороны, где были закачаны гелеобразующие агенты и продавочные флюиды, а также азот. Перепад давления между торцами модели создавался при помощи жидкости (водопроводной воды), нагнетаемой в грунт под избыточным давлением с противоположного торца модели (моделировалась фильтрация воды при разгрузке грунта в процессе его выработки). Во всех случаях моделирования перепад давления повышался постепенно до начала выноса песка из модели,

Эффективность укрепления песка определялась величиной предельного перепада давления, при котором начинается вынос песка.

Результаты этих испытаний представлены в табл. 2.

В свободном объеме исследовались прочностные свойства самого геля, получаемого из водного раствора ОТП и силиката натрия (по прототипу) при смешении их с

10%-ным водным раствором CaCl2. Прочность гелей оценивалась по величине статического напряжения сдвига на приборе СНС-1. Исследовались гели, полученные в различных по степени разбавления водой

гелеобразующих растворах.

Результаты этих исследований представлены в табл. 3.

Результаты по определению радиуса закрепления песка предлагаемым способом

представлены в табл.4.

Как видно из табл. 2, 3 и 4, предлагаемый способ укрепления грунта обеспечивает получение геля и закрепленного грунта с высокой прочностью, а также достижение

большого радиуса закрепления грунта.

Формула изобретения Способ закрепления грунта, включающий последовательное нагнетание водного

раствора гелеобразующего агента и 10%- ного водного раствора хлористого кальция, отличающийся тем, что, с целью увеличения прочности геля, закрепленного грунта и радиуса закрепления грунта, в качестве гелеобразующего агента используют 5-10%-ный водный раствор омыленного талового пека, а после нагнетания раствора хлористого кальция в грунт нагнетают сжатый воздух.

Таб лица

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для укрепления грунтов. Цель изобретения - увеличение прочности геля, закрепленного грунта и радиуса закрепления. Способ закрепления грунта включает последовательное нагнетание в него 5 - 10%-ного водного раствора омыленного талового пека и 10%-ного водного раствора хлористого кальция, вслед за нагнетанием которого в грунт нагнетают сжатый воздух. Прочность геля (статическое сдвигу) 18200 - 27000 мг/см², радиус закрепления 19,2 см., 4 табл.

Химический состав омыленного талового пека по ОСТ 13-145-82

Способ упрочнения пористого грунта

Гедеобразующим агентом на основе силиката натрия (прототип) Гелеобразующим агентом на основе 10 мае % раствора ОТП в воде Гелеобразующим агентом на основе 5 мас.% раствора ОТП в воде Гелеобразующим агентом на основе 2 мае % раствора ОТП в воде

Таблица2

Величина предельного перепада давления,соответствующего выносу песка из модели грунта, МПа

0,32 0,56 0,44 0,28

ТаблицаЗ

Таблица4

Примечаеие: Объем гелеобразующего агента составлял 100 см .

Продолжение табл.4