Файл: Воронкевич, С. Д. Газовая силикатизация песчаных пород.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 65

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

s

о

о

й)

а

ja

X

А

Ч

О

>>

ог

X

о.

н

cd

X

cd

н

cd

X

X

X

о

г

о

о .

о

X

а

cd

о.

s

/г 3см ,грунтеопыт( закрепление12)

sS со 4)

Ч

О

(J

X

А

S

X

О-

о

X

н

о

cd

сх

о

X

U

о

4)

X cd

*

а

X (П

1СО

О

и

S

1

04 СО

О

и

Чв

а

те

и

2

о

те

2

с.

о

те

а

о

н

X

те

fö

f-

о

-

5

о

н

о

о

те

о

іО

о1 ■»5*

о

Т

о

со

20—30

о

04

I

О

О

оI

О

»о

о1

•«?•

10-20 20—30 30—40

О

Т

о

40—50

о

Т

о

со

о

со о[

04

О

04

1

О

ОО

 

о

X

 

1

к

«к

о

О -

 

о

2 f-

тео

о

X

X

 

4)

5* те

UIте

о

S

Я

4)

а ,

Sго

с-

 

 

1

1

см

1

1

 

* .

 

1

1 , 6 4

1 , 8 2

!

1

 

6 , 8 5

1 5 , 5 3

1 5 , 4 4

1 1

 

CN

СП

-d«

 

 

 

СМ

1C

IC

1

1

 

С*)

1 C

 

со

■ 4t*

 

 

 

СМ

1C

■ **

1

1

 

Г-

1C

IC

 

 

, 2 8

'S ^ S

 

 

 

1

5, 4 5

1

1

 

4,7 7 , 7 1

6,5 8 , 6 5 3

0,1 1 2 , 0 1

1 !

 

9

8

О

1

1

 

21

 

 

 

9 , 4 2

8 , 6 5

см* 1 1

 

1 1

9 , 2 1

8 , 8 9

1

 

I

00'

СМ

03

1

 

 

сз"

СО

 

 

 

ОЗ

00

 

 

CM

 

 

1оC

 

•4t«

■ф

03

 

оо

 

О

сз

03

со

00

 

IC

-d«

г**

о

ю

 

ю

Tt«

со

to

 

о"

оз

03

оо

со

 

ю

 

•*CMd«

о

г-.

 

1C

о>

00

00

 

03

00

оо

 

о

 

 

 

н

сос х

 

 

 

 

о

инъекто

03

CO

и

и

наВX

CQ

юг

 

 

 

 

 

 

 

1C

 

I I

 

1 Ч

 

 

1

7 5

4, 9 3

2 9

1

 

1

3,

 

 

,

 

 

 

 

1

2 0 , 2 7

4 , 9 3

3 , 2 9

4 , 9 4

 

оо

см

•4t«

1 C

Tt«

 

СМ

О

00

о>

 

СМо

о

см

со

'd*

 

 

сч

1C

 

 

 

ъ -

 

 

 

 

СМ

 

00

оз

1

 

о2

20 ,

см

со

•4t«

 

см

 

 

 

 

 

2 , 6

4 , 1 1

6 , 5 7

 

 

1

2 , 6 2

1

 

1

4 , 2 2

4 , 1 1

6 , 5 7

4 , 1 2

1

7,60 0 , 8 4

2,42 4 , 2 2

1,49 4 , 1 9

ю007,58

4 , 1 2

■4t«

 

1

1 0 , 4 5

1 0 , 7 5

г-

•<d*

 

1

1

 

1

1-d«C

 

со

 

 

1bC- г-

1

 

1

о

о

о

 

 

 

 

см

о

о

о

 

1

со

1гC-

СО

COю

 

о

 

 

 

 

см

 

 

 

 

 

СО

о

о

 

со

со

 

00

N-

 

 

со

m

 

о

о

о

 

 

 

оо

СОсм

со

см

IоC

 

1 C

 

о

о

со

 

 

о

о

 

раот

 

 

 

 

севернаВі

инъекто

С1

со

—4

ет

 

 

с о

СО

о

и

7 Зак. 256

97

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

29

Распределение легкорастворимых солей и кремниевой кислоты

в грунте,

закрепленном раствором силиката натрия

 

удельным весом 1,19

г/см3

 

 

 

 

( о п ы т

1 1 )

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание гидроокиси натрия

мг-экв,

°/

Суммарное содержание крем­

 

суммы

карбонатов п

Генетический

 

 

 

 

 

ниевой кислоты,

%

 

бикарбонатов натрия

 

 

 

 

горизонт

 

 

 

расстояние от ннъектора,

СМ

20—30

30-40

а 2

0— 10

10— 20

20—30

30—40

 

0— 10

1 0 -2 0

10,51

10,51

__

__

 

 

1 ,1 8 4

1 ,1 8 4

__

 

_.

на север от

0 , 8 7

0 , 8 7

 

 

 

 

 

 

 

ннъектора

4 ,4 1

0 ,8 6

—

—

 

 

1 ,360

0 ,3 4 9

—

 

—

В і

10,58

12,06

 

 

 

 

 

в3

1.74

0 ,0 0

2 ,5 3

—

 

 

1 ,340

2 ,4 7 6

1,301

__

19,19

1 9 ,1 3

10,24

 

 

 

 

 

Вз

0 ,8 8

5 ,1 8

0 ,0 0

1 ,6 7

 

 

2 ,8 5 4

1,808

0 ,8 4 0

1 ,270

21,21

13,81

12,122

3 ,3 5 3

 

 

 

 

 

 

 

С і

2 ,4 9

5 ,0 0

2 ,4 8

2 ,4 6

 

 

1,721

2 ,2 0 2

1,736

0 ,2 0 8

16,61

13,35

9 , 9 3

1,64

 

 

 

 

 

 

—

Со

1 2 ,23

1 1 ,55

6 ,5 8

—

 

 

0 ,7 8 2

1 ,514

1,391

 

 

2 ,4 8

1,65

0 , 8 2

 

 

 

 

 

Ао

1,66

1,66

—

—

 

 

1 ,421

1 ,421

—

 

—

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на юг от

1 3 ,27

13,27

 

 

 

 

 

 

ннъектора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ві

В,

0 ,0

0

0 ,0 0

0 ,0 0

—

0 ,4 0 9

1,765

0 ,1 9 2

—

22,21

1 4 ,59

5 ,1

9

 

 

 

0

0

0 , 0 0

0 , 8

4

—

1,666

2 ,0 6 5

—

—

109,,6 7

17,90

3 , 3 7

 

 

Вз

16,41

8 ,4 9

1 ,6 7

 

0 ,0 5 0 *

—

0 ,9 5 1 *

---■

 

0 ,9 1

0 ,8 5

0 , 8 4

—

 

 

Сх

2 ,4 8

4 , 1 2

1,64

—

1 ,870

2 ,0 1 3

1,546

—

 

 

 

 

 

 

14,91

9 ,8 9

4 ,9 3

—

 

 

 

Со

8 ,7 4

8 ,1 6

6 , 5 4

1,663

0 ,9 1 9

0 ,7 6 9

—

 

1,75

1,63

1,63

 

 

* Участки сильно уплотнены в связи со скоплением тонких железистых прослоек.

98

тне и рассредоточение раствора силиката натрия в грунте и при последующем возрастании концентрации С 0 2 — его от­ верждение. В связи с этим концентрация солей и кремниевой кислоты в периферийной зоне ниже, чем в центральной и приинъекторной. Кроме того, силикатированные грунты характе­ ризуются остаточной водопроницаемостью, поэтому при сня­

тии давления газа возмо­

 

 

жен

некоторый

 

подток

не-

 

 

защемленного

водно-соле­

 

 

вого раствора к имъектору.

 

 

Гель

кремниевой кисло­

 

 

ты

является

основой

ис­

 

 

кусственного цемента

при

 

 

газовой

силикатизации

по­

 

 

род

и

 

поэтому

эффектив­

 

 

ность

способа

в

конечном

 

 

счете

зависит

от количест­

 

 

ва, распределения и устой­

 

 

чивости

кремнекислоты

в

 

 

закрепленном массиве. И , в

 

 

частности, прочность на од­

 

 

ноосное сжатие тесно связа­

 

 

на

с

общим

содержанием

 

 

S i0 2 в образце закрепленно­

 

 

го грунта (рис.

17). Харак­

Рис. 17.

Зависимость прочности

тер

зависимости

довольно

закрепления от содержания крем­

отчетливо показывает,

что

ниевом

кислоты в закрепленном

по

содержанию

S i0 2 мож­

 

песке

но

выделить

 

следующие

 

 

группы: 1) S i0 2 менее 1%,

прочность менее

3 кг/см2; 2) S i0 2

от 1 до 2,5%, прочность от 3 до 8 кг/см2; 3)

S i0 2—2,5—4,0%,

прочность 8— 12 кг/см2; 4)

S i0 2

больше 4,0%, прочность бо­

лее 12 кг/см2.

 

S i0 2 определяются несколь­

Количество и распределение

кими факторами. Прежде всего суммарное содержание крем­ ниевой кислоты зависит от концентрации раствора силиката натрия. В грунтах, закрепленных раствором с удельным ве­ сом 1,19 г/см3, содержание S i0 2 колеблется от 0,5 до 2,5%. Использование растворов удельным весом 1,27— 1,30 г/смч вызывает увеличение содержания S i0 2 до 4,9%. Присутствие в песчаной породе значительного количества влаги вызывает разбавление фильтрующегося инъекционного раствора и соответствующее снижение количества кремнезема.

Содержание S i0 2 изменяется вдоль

радиуса закрепления.

В большинстве случаев для литологическп однородных слоев

и горизонтов наблюдается уменьшение

количества суммар­

ной кремнекислоты по направлению от инъектора (табл.

30).

Это объясняется тем, что при подаче углекислого газа

под

7*

99

 

давлением 3—4 атм в короткий промежуток времени до соз­ дания в жидкой фазе предельной концентрации угольной кислоты происходит частичное оттеснение раствора силиката натрия, обедненного кремнекислотой. Радиус закрепления увеличивается, а концентрация жидкого стекла в удаленных участках несколько уменьшается. Локальные изменения плот­ ности сложения закрепляемого грунта в горизонтальном на­ правлении, например в случае присутствия тонких уплотнен­ ных прослоек, препятствуют растеканию раствора жидкого стекла, приводят к местной концентрации его, а следователь­ но, к местному повышению содержания кремниевой кислоты

(опыт 13, табл. 30).

Т а б л и ц а 30

Изменение содержания кремниевой кислоты в массивах закрепленного песка

jYs

Удельный

 

 

Содержание SiOa, %

 

опыта

 

 

расстояние от

ішъектора,

см

 

вес сили­3

М с

0— 10

10— 20

 

 

30—40

 

ката нат­

 

 

 

20—30

 

 

рия, г/см

 

 

 

 

3

1,19

2 ,7 2

1 ,575

 

1,360

1 , 1 4 5

6

1 ,1 9

2 , 7 2

2 ,7 2 0

2 ,1 5 0

1,860

—

9

1,19

2 ,7 8

1 ,9 1 3

1,830

0 ,6 1 8

—

10

1,19

2 ,7 8

2 ,9 8 3

1,871

1 ,0 8 2

—

11

1,19

2 ,7 8

2 ,2 0 2

1,736

0 ,2 0 8

—

13

1,10

2 ,7 2

1 ,720

1 ,290

1,728

—

Т а б л и ц а 31

Содержание различных форм кремниевой кислоты в закрепленных песках

№

Расстояние от

Удельный вес

Содержат е S lO j, %

(г/см*) при мо­

растворимой в

общее содержа­

опыта

ннъектора,

см

дуле силиката

насыщенном

ние при кипяче­

 

 

 

 

натрия 2,72

 

 

 

 

р-ре NaF

нии в р-ре КОН

 

 

 

 

 

3

2—

5

 

1,19

0 ,3 7 2

1,575

 

25 — 30

 

1 ,1 9

0 ,2 9 9

1,360

 

35— 40

 

1 ,1 9

0 ,2 0 5

1 ,145

6

2— 10

 

1,19

0 ,0 8 6

2 ,7 2 0

 

10— 20

 

1 ,1 9

0 ,1 3 6

2 ,1 5 0

4

25— 35

 

1 ,1 9

0 ,1 8 3

1,860

5 — 20

 

1 ,1 9

0 ,2 3 2

2 ,4 3 0

2

20— 35

 

1,19

0 ,2 3 9

1,288

5

20— 35

 

1,19

0,121

' 1,530

8

25— 35

 

1 ,1 9

0 ,2 4 5

1,289

13

2— 10

 

1,10

-0,2 5 4

1,720

 

10— 20

•

1,10

0 ,2 0 0

1 ,290

 

20— 30

 

1,10

0 ,1 5 3

1,720

100

Кремниевая кислота в закрепленном грунте качественно неравноценна, значительно меньшая ее часть растворима.в присутствии избытка фтористого натрия (табл. 31). Большая часть кремниевой кислоты характеризуется высокой химиче­ ской устойчивостью и деполимеризуется только при нагре­ вании в 10-процентном растворе едкого калия.

Однако не следует рассматривать всю кремниевую кисло­ ту, растворяющуюся в насыщенном растворе NaF, как рас­ творимую в воде. При титровании соляной кислоты в присут­ ствии избытка NaF происходит химическое растворение крем­ ниевой кислоты согласно уравнению реакции:

Si (ОН)4 + 6NaF + 4H Cl-j-N a2SiFe + 4NaCl.

В этом

случае

растворяется несполимернзовавшаяся крем­

ниевая

кислота

и непрореагировавшие с С 0 2 силикаты нат­

рия.

 

 

Кремниевая кислота, входящая’в состав силикатных ионов, растворима в воде. Содержание водно-растворимой кремние­ вой кислоты при закреплении грунтов раствором силиката

натрия удельным весом 1,19 г/см3, как

правило,

колеблется

от 0,06 до 0,1—0,15% (табл. 32).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Распределение

 

кремниевой кислоты

в закрепленном

грунте (опыт

11)

 

 

Т а б л и ц а

32

 

 

-

 

Суммарная S i0 2, %

 

1

 

 

СМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Водно-растворимая S i0 2, %

Генетический

 

 

 

 

расстояние от ннъектора,

 

 

 

20—30

30-40

горизонт

0—

10

10— 20

20—30

30—40

0—

10

 

10— 20

А 2 на север

 

 

 

Средняя по горизонту

0 ,

184

 

 

 

1,360

1,184

—

—

0,132

 

 

 

 

 

0,349

 

—

 

0,090

—

 

 

1,340

2,476

1,301

 

0,091

 

0,352

0,116

 

 

2,854

1,808

0,840

1,270

0,146

 

0,155

0,091

 

 

і

,721

2,202

1,736

0,208

0,137

0,153

0,125

 

 

0,782

1,514

1,391

—

0,125

 

0,136

0,124

 

 

 

 

 

Средняя по горизонту

0

,

224

 

 

 

 

 

 

1,421

—

—

 

 

 

 

 

 

0,409

•—

0,192

—

0,110

 

0,109

0,065

 

 

1,666

1,765

—

 

 

 

2,065

 

—

0,107

0,094

0,063

 

 

0,050

 

0,951

 

0,095

0,089

0,088

 

 

1,870

2,013

1,546

 

0,149

 

0,148

0,112

 

 

1,663

0,919

0,769

 

0,092

0,147

0,124

 

Водно-растворимая кремниевая кислота практически отсут­ ствует при значении pH меньше 10,2 (рис. 18). При неболь­ ших расходах углекислого газа (опыт 9) возможны локаль-

101

Смотрите также файлы