Состав для закрепления преимущественно соленосных пород Советский патент 1981 года по МПК E02D3/12 

I

Изобретение относится к состава г для закрепления грунта, содержащего водорастворимые соли в целях устройства водонепроницаемых завес, тампонирования трепщн и каверн в стенках скважин.

Известен состав l для за,крепления грунта, включающий, вес.%: Карбамидная смола 40-60 . Щавелевая кислота 4-8 Гексаметилеитетрамин 0,1-0,5 ВодаОстальное

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является состав 2 для закрепления грунта преимущественно в соляных рудниках на основе насыщенного раствора; соли и синтетического вяжущего с инициатором и ускорителем полимеризации, в который для повышения гидроизоляционных свойств грунта компоненты введены в состав в вес.ч:

Насыщенный раствор

соли.125-130

Синтетическое

вяжущее 8-30,

содержащее смесь винильных монометров в следующем соотношении компонентов, вес.%:

70-90

Акриламид Соли адсриловой

10

5-20 кислоты ДО 3

Гидроокись кальция 2-7 Полиакриламид Инициатор полимеризацииперсульфат аммония,% от-0,1-1,1%

15 . веса синтетического вяжущего

Ускоритель полимеризации- гидросульфат натрия,% отЧ),1-1,4% Есса синтетического вяжущего

20 Недостатками известных составов являются низкие гидроизоляционгше свойства закрепленной породыи больщой расход состава. 3 Цель изобретения - повьшение гидр.оизоляционных свойств закрепленной породы и снижение расхода состава, . Поставленная цель достигается тем что состав для закрепления преиМущес венно соленосных пород, включающий насыщенный водный раствор солей, вхо дящих в состав породы, или 14инерализованную воду, акриламид и/или мет- акриламид, акрилаты , инициатор и ус коритель полимеризации, дополнительн содержит пераформ или формальдегид, хлористый кальций или хлористый магний, неионогенные высокомолекулярные водорастворимые соединения и регулятор рН при следующем соотношении ком понентов, вес.ч.: Насыщенньтй водный раствор солей или минерализованная вода 70-90 Акриламид и/или метакриламид10-30Акрилаты 0,4-6,0 Инициатор полимеризации0,01-0,25 Ускоритель полимеризации0,001-0,015 Параформ или формапьдегид0,3-3,0 Хлористый кальций или хлористый магний0,1-1,0 Неионогенные высокомолекулярные водорастворимые соединения0,2-1,4 Регулятор рН, обеспечивающий получение При этом в качестве неионогенных высокомолекулярных водорастворимых соединений состав содержит поливини ловый спирт или полизтиленоксид, в качестве акрилатов - по крайней мере компонент из группы: акриловая кислота, метакриловая кислота, соль акриловой кислоты, соль метакрилово кислоты. Кроме того, при использовании в качестве акрилатов акриловой или метакриловой кислоты в качестве реГулятора рН состав содержит щелочь. ИспользоЬание в предлагаемом сое таве недефицитныхэинильных мономеров позЬоляе1 расширить область при менения состава и повысить его гидр изоляционные свойства. 0 Введение в состав для закрепления грунта дополнительно параформа или формальдегида позволяет получить в результате их взаимодействия с амидом метилольные производные, которые затем в процессе полимеризации мономеров в кислой среде конденсируются с образованием водонерастворимого пространственного полимера. Использование неионогенного высокомолекулярного соединения ведет к увеличению вязкости растворов, в результате чего снижается расход реагентов при закачке раствора в грунт. Кроме того, высокомолекулярные добавки вступают во взаимодействие с грунтом и полиакрилатами с образованием водородных и т.п. связей, в результате чего повышается адгезия состава с грунтом. Замена полиакриламида на неионогенные высокомолекулярные соединения способствует увеличению молекулярного веса образующегося полимера, так как в отличие от полиакриламида они не вызывают обрыва цепи по радиальной полимеризации акриловых мономеров. Добавка вместо практически нерастворимой Гидроокиси кальция хорошо растворимого хлорида кальция или магния позволяет создать в системе дополнительные связи с помощью двухвалентных ионов. Введение в состав кислоты позволяет довести рН раствора до 4-6, что,в свою очередь, позволяет регулировать скорость поликонденсации метилольных производных и продолжительность полимеризации винильных мономеров. В случае использованшя в качестве акрилатов акриловой или метакриловой кислот, для доведения нужной величины рН полимеризуемого раствора используют-щелочи, например) NaOH, , при этом среда остается кислой в интервале рН 4-6. Ввиду возможного образования буферных растворов при внесении компонентов состава в рассолы различного типа, нельзя указать количественный расход кислоты, входящей в состав для закрепления грунта, поэтому контроль за кислотностью ведут по величине рН жидкой фазы и регулируют путем введения в состав кислоты до подачи в систему инициаторов полимеризации. Использование в качестве акрилатов помимо солей акриловой кислоты, акриловой и метакриловой кислот, а

также смесей этих кислот с их солями позволяет точнее регулировать скорость поликонденсации и повысить адгезию состава с груитом.

Состав для закрепления содержащего соли грунта готовят следующим образом.

В раствор солей, полученный путем растворения в воде солей, входящих в состав грунта либо в рассол, отобранный непосредственно из грунта, добавляют акриламид или метакриламид После растворения винильных мономеров в растворе минеральньпс солей в него добавляют параформ или водный раствор формальдегида (з пересчете на 100% Н-СОН), доводят величину рИ раствора до 4-6 путем добавления регулятора кислотности, например, серной, соляной или уксусной кислоты, либо, в случае использования в качестве акрилата или метакриловой кислоты - щелочи, например, NaOH или , Затем добавляют водный раствор высокомолекулярного соединенияполивиниловый спирт или. полиэтиленоксид и хлористый кальций или хлорисTbtfj магний. После тщательного перемешивания всех компонентов в раствор вводят инициатор полимеризации - персульфат аммония и ускоритель полимеризации - гидросульфат натрия. Полу- ченньш таким образом раствор нагнетают в грунт, в котором происходит полимеризация мономеров и поликонденсация полимеров, в результате чего возникает прочное водостойкое соеди нение - полимер-грунт .

Пример 1. Готовят известный состав дпя закрепления грунта на основе насыщенного водного раствора хлоридов калия и натрия и вяжущего с инициатором и ускорителем полимеризации. Такой состав в количестве 0,1 м закачивают в грунт, представленный сильвинитом, глинами, силикатами и карбонатами. Через 30 сут перемычка из закрепленного данным составом грунта оказалась разрушенной, а рассолы грунта стали поступать в горную выработку.

Пример 2. К 80 вес.ч. рассола, содержащего 23,3% хлористого натрия и 10% хлористого калия, полученного путем растворения сильвинитов ой породы в воде, добавляют при перемешивании 18 вес.ч.кристаллического акриламида; 2 вес.ч.акриловой кислоты 1,2 вес.ч. параформа:0,.

832406

у хлористого магния{ 1,4 вес.ч.поливинилового спирта, доводят рН раствора до 5 добавлением гидроокиси калия. Полученную таким путем массу 5 перемешивают в течение 30 мин до полного растворения всех компонентов. Затем в раствор добавляют при работающей мешалке 0,04 вес.ч,персульфата аммония и 0,006 вес.ч.тиосульфата 10 натрия. Раствор в течение 10 мин

перемешивают и закачивают насосами в грунт, представленный сильвинитом, силикатами, карбонатами. При этом расход состава сократился на 15%, 15 а герметичность перемычек из закрепленного грунта не была нарушена даже через 8 мес.

Пример 3. К 90 вес.ч. минерализованной воды, содержащей следующие катионы и анионы, мг/л: Na или К 440,0; NH 0,2; ,2; ,2; ,01; СГбЗЗ, и S0p06,6, добавляют 30 вес.ч. метакриламида, 25 6 вес.ч. акриловой кислоты, I вес.ч. полиэтиленоксида, 1 вес.ч. хлористого кальция, 3 вес.ч. (в пересчете на 100% П-СОН) водного раствора формапьдегида. Полученный раствор имеет 3Q рН 4,1. Раствор тщательно перемешивают и добавляют 0,225 вес.ч. персульфата аммония. Затем приготовленную массу закачивают насосами в закрепное пространство ствола ниже зоны течи минерализованных вод. При этом пос35туш1ение воды в нижележащ11е горизонты прекратилось и была достигнута .надежная гидроизоляция ствола.

.П р И м е р 4. К 7П вес.ч. рассо40ла, содержащего 23,3% хлористого натрия и 10% хлористого калия, добавляют при перемешивании 10 вес.ч. акриламида; 0,4 вес.ч. акриловой кислоть1; 0,3 вес.ч. параформа; 0,2 вес.ч.

45 поливинилового спирта 0,1 вес.ч. хлористого кальция, рН полученного состава 4,6. Такую смесь тщательно перемешивают в течение 20 мин, затем при работающей мешалке добавляют

50 0,05 вес.ч. персульфата аммония и 0,015 вес.ч. тиосульфата натрия. Такой состав закачивают в сильвинитовый пласт, из которого предварительно сжатым воздухом вытеснены грунтовые воды. После полимеризации и поликонденсации состава получили прочную . водостойкую систему, не пропускающую . грунтовые воды. 7883240 Таким образом, предлагаемьй состав позволяет закреплять породы, содер жащие руда хлоридного типа - сильвин, сильвинит, галит, а также минерализованную воду. 5 Формула изобретения J. Состав для закрепления преимущественно соленОсных пород, включа1опщй насьщенный водный раствор солей, входящих в состав породы, или минерализованную воду, акриламид и/или метакриламид, акрилаты, инициатор и ускоритель полимеризации, отличающийся тем, что, с целью повьшения гидроизоляционш 1х свойств закрепленибй породы и снижения pdcхода состава, он дополнительно содержит параформ или формальдегид, хлористый кальций или хлористый магний, неибногенные высокомолекулярaь№-;iв)дбpacтвopимfeтe соединения и регулятор рН при следующем соотнощеийи компонентов, вес.ч.: Насыщенный водньш раствор солей или минерализованная вода 70-90 Акриламид и/или метакриламид 10-30 Акрилаты0,4-0,6 Инициатор полимеризации0,01-0,25 Ускоритель полимеризации 0,001-0,015 щ ге во ло ч ве ме ки ак ки ю .ва ил в пр № № Параформ или формальдегид0,3-3,0 Хлористый кальций или хлористый магний 0,1-1,0 Неионогенные высокомолекулярныеводорастворимые соединения 0,2-1,4 Регулятор рН, обеспечивающий получение величины рН4-6 2.Состав ПОП.1, отличаюийся тем, что в качестве неиононных высокомолекулярных водорастримых соединений он содержит поливигавый спирт или полиэтиленоксид. 3.Состав по. ПП.1 и 2, отлиающийся тем, что, в качестакрилатов он содержит по крайней ре компонент из группы: акриловая слота , метакриловая кислота, соль риловой кислоты, соль метакриловой слоты, 4.Состав по пп.1-3, отличащийся тем, что при использонии в качестве акрилатов акриловой и метакриловой 1сислоты он содержит качестве регулятора рН щелочь. Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 534547, кл. Е 02 D 3/12, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 395543, кл. Е 02 D 3/12, 1971.