CS217860B1

CS217860B1 - Kyselinovzdorná tamponážní směs

Info

Publication number: CS217860B1
Application number: CS106481A
Authority: CS
Inventors: Josef Tomiska; Miroslav Trsek
Original assignee: Josef Tomiska; Miroslav Trsek
Priority date: 1981-02-16
Filing date: 1981-02-16
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Kyselinovzdorná tamponážní směs na bá zi acetonformaldehydové pryskyřice, vhodná zvláště pro utěsňování stěn vrtu a pro vyplňování prostoru mezi pažnicemi a stěnami vrtu. Úfeelem vynálezu je získání dobře čerpatelné, ekonomicky příznivé, vodonepropustné, kyselinám a mineralizovaným vodág odolné těsnicí směsi. Tyto požadavky splňuje směs na bázi acetonformaldehydové prysky řice, obsahující na 100 hmotnostních dílů acetonformaldehydové pryskyřice 50 až 400 hmotnostních dílů mletého koksu o zrnitosti menSÍ než 0,6 mm, 3 až 30 hmotnostních dílů alkalického tužidla, např. hydroxidu sodného a 50 až 500 hmotnostních dílů vody. Pro zvýšení pevnosti a vodonepropustnosti lze přidat 5 až 50 hmotnostních dílů silikátového meliva. Směsi lze použít k izolaci důlních děl v oblasti s výskytem silně mineralizovaných podzemních vod a při podzemním loužení nerostných surovin.

Description

Kyselinovzdorná tamponážní směs na bázi acetonformaldehydové pryskyřice, vhodná zvláště pro utěsňování stěn vrtu a pro vyplňování prostoru mezi pažnicemi a stěnami vrtu.

Úfeelem vynálezu je získání dobře čerpatelné, ekonomicky příznivé, vodonepropustné, kyselinám a mineralizovaným vodág odolné těsnicí směsi. Tyto požadavky splňuje směs na bázi acetonformaldehydové pryskyřice, obsahující na 100 hmotnostních dílů acetonformaldehydové pryskyřice 50 až 400 hmotnostních dílů mletého koksu o zrnitosti menSÍ než 0,6 mm, 3 až 30 hmotnostních dílů alkalického tužidla, např. hydroxidu sodného a 50 až 500 hmotnostních dílů vody. Pro zvýšení pevnosti a vodonepropustnosti lze přidat 5 až 50 hmotnostních dílů silikátového meliva. Směsi lze použít k izolaci důlních děl v oblasti s výskytem silně mineralizovaných podzemních vod a při podzemním loužení nerostných surovin.

Vynález se týká kyselinovzdorné tamponážní směsi na bázi acetonformaldehydové pryskyřice, vhodné zvláště pro utěsňováni stěn vrtu a pro vyplňování prostoru mezi pažnicemi a stěnami vrtu.

K tamponáži a cementaci vrtů se zpravidla užívají cementové směsi. V prostředí silně kyselých, agresivních vod nebo v prostředí minerálních kyselin, používaných při hydrochemické těžbě rud, se vytvrzené cementové směsi rozkládají, ztrácejí pevnost a rozpadají se.

Proto se v těchto podmínkách používá tamponážních směsi z makromolekulérnich látek, především ze syntetických pryskyřic, a to ve formě vodných roztoků nebo dispenzí s plnidly. Syntetické pryskyřice, např. formaldehydové, močovinové, polyesterové, polyuretanové, epoxidové, polyakrylamidové, lignosulfonátové jsou většinou aplikovány jako předkondenzáty s přídavkem tužidla nebo katalyzátoru.

Nevýhodou známých tamponážních směsí ze syntetických pryskyřic, aplikovaných ve formě vodných roztoků je vysoká propustnost, velké objemová kontrakce, vysoká plasticita, nízké pevnost v tlaku, v mnohých případech i vysoká toxicita, spojené s nebezpečím kontaminace podzemních vod, obtížná čerpatelnost a v neposlední řadě i vysoká nákladnost. Problémy v praxi činí i dávkování tužidla a zvládání vytvrzovacího procesu ve vrtu. Velmi pracná a nákladná je očista čerpacích agregátů po ukončeni tamponáže.

Pro zmírnění některých negativních jevů se při primární tamponáži vrtů aplikuji do tamponážních směsí ze syntetických pryskyřic plnidla, např. mletý křemen, cement, jíl, bentonit, odpadní práškové suroviny, popílek a mleté minerály. Silikátová plnidla však nejsou dostatečně odolná vůči fluorovodíkové kyselině, které se používá při podzemním loužení. Některá plnidla činí potíže při homogenizaci směsi. Mají nízkou sedimentační stabilitu, přitom propustnost vytvrzených tamponážních směsí, připravených jako vodná dispenze syntetických pryskyřic s plnidly, není o mnoho nižší, než nevyhovující propustnost prostých syntetických pryskyřic.

Se záměrem vyloučeni toxických účinků tamponážních směsí byla vyvinuta kyselinovzdorné tamponážní směs na bázi acetonformaldehydové pryskyřice. (Encyclop, of Polymer Science Technology, Vol. 11, N. York 1969; Houben - Weyl Methoden der organ. Chemie, B VII/2b, S.

1457, Stuttgart 1976.) Při praktickém použití však nebylo dosaženo žádoucí nepropustnosti. Nadto nevykazovala vytvrzená směs dostatečnou pevnost a její objemová kontrakce byla nadměrné. (Zywica acetonowo-formaldehydowa AF-3, Instytut ciezkiej syntézy organicznej, Warszawa, 1978.)

Uvedené nevýhody odstraňuje kyselinovzdorné tamponážní směs na bázi acetonformaldehydové pryskyřice podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje ná 100 hmotnostních dílů sušiny acetonformaldehydové pryskyřice 50 až 400 hmotnostních dílů mletého koksu o zrnitosti menší než 0,6 mm, 3 až 30 hmotnostních dílů alkalického tužidla, např. hydroxidu sodného a 50 až 500 hmotnostních dílů vo.dy.

Pevnost v tlaku a nepropustnost kyselinovzdorné tamponážní směsi podle vynálezu se zvýší, když směs obsahuje 5 až 50 hmotnostních dílů silikátového meliva, např. portlandského cementu, vztaženo na sušinu acetonformaldehydové pryskyřice.

Výhody kyselinovzdorné tamponážní směsi podle vynálezu spočívají v podstatném zvýšení pevnosti a ve snížení objemové kontrakce a vodopropustnosti. V tekutém stavu mé směs nízkou měrnou hmotnost a je dobře čerpatelné. Zrna mletého koksu jsou relativně lehká, velmi tvrdá a mají členitý povrch. Při poměrně vysoké koncentraci ve směsi se zaklesnou do sebe, mezery a dutiny vyplní acetonformaldehydová pryskyřice a po vytvrzení vzniká kompaktní hmota, vykazující vyšší pevnostní parametry a nižší objemovou kontrakci než dosud známé kyselinpvzdorné tamponážní směsi na bézi acetonformaldehydové pryskyřice. Malá měrné hmotnost mletého koksu a povrchová členitost jeho zrn působí příznivě v procesu homogenizace směsi a má i kladný vliv na sedimentační stabilitu. Důsledkem těchto vlastností směsi je i její dobrá' čerpatelnost. Omezený přídavek cementu nebo jiného silikátového melive, hydrofilní ch látek s velkým povrchem, působí pozitivně na pevnost a nepropustnost vytvrzené kyselinovzdorná tamponážní směsi, nebot tyto látky, aplikované v malém množství vážou část přebytečné vody a vytěsňují póry.

Uvedené výhody kyselinovzdorná tamponážní směsi jsou prokázány příklady.

Příklad 1

Byly připraveny vzorky z vytvrzené kyselinovzdorné tamponážní směsi, sestávající ze 100 hmotnostních dílů 55procentní acetonformaldehydové pryskyřice, ze 125 hmotnostních dílů mletého koksu o zrnitosti meněí než 0,6 mm a z 5 dílů hmotnostních hydroxidu sodného, rozpuštěného ve 20 dílech vody. Vzorky byly uloženy do kyselého roztoku, připraveného z 50 g kyseliny sírové, 0,5 g kyseliny fluorovodíkové a z 1,5 g dusičnanu sodného, vztaženo na litr roztoku. Pevnost vzorků v tlaku činila po pěti dnech 12,5 MPa a po sedmi dnech 12,3 MPa. Pro srovnání byly stejné vzorky uloženy do vody a jejich pevnost v tlaku činila po 24 hodinách 13,5 MPa.

Příklad 2

Byly připraveny vzorky z vytvrzené kyselinovzdorné tamponážní směsi, sestávající ze 100 hmotnostních dílů 55procentního roztoku acetonformaldehydové pryskyřice, 83 hmotnostních dílů mletého koksu o zrnitosti do 0,6 mm a ze 4 hmotnostních dílů hydroxidu sodného, rozpuštěného v 25 dílech vody. Po pětidenním uloženi vzorků v kyselém roztoku, shodném s kyselým roztokem v příkladu 1, činila pevnost v tlaku 11,0 MPa. Naproti tomu pevnost stejných vzorků, ponořených 24 hodin ve vodě, činila 10,3 MPa. Vzorky vykazovaly délkovou kontrakci 0,6 %.

Příklad 3

Byly připraveny vzorky z vytvrzené kyselinovzdorné směsi, sestávající ze 100 hmotnostních dílů 55procentního roztoku acetonformaldehydové pryskyřice, z 5 hmotnostních dílů hydroxidu sodného, rozpuštěného ve 20 hmotnostních dílech vody, ze 125 hmotnostních dílů mletého koksu o zrnitosti menší než 0,6 mm a z 16 hmotnostních dílů portlandského cementu třídy 400. Část vzorků v podobě zkušebních trámečků byla uložena do roztoku kyseliny sírové o koncentraci 50 g/1^-', část do kyselého roztoku, použitého v příkladu 1 a část do vody.

U všech skupin vzorků byla měřena jejich pevnost v tlaku i v ohybu a vodopropustnost. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v tab. 1.

Úložné prostředí	Pevnost v tlaku	Pevnost v ohybu v MPa dny	Propustnost v mD dny
v MPa dny 5 10	20
5 10	20	5	20
Voda	-	15,5	-	8,7	0,343
Roztok kyseliny sírové	14,0 15,5	15,6	5,7 5,2	5,7	-	-
Kyselý roztok	14,0 15,6	15,4	6,1 6,9	6,1	0,115	0,207

Příklad 4

Byly připraveny vzorky ze čtyř kyselinovzdorných směsí různého složení. Směs A sestávala ze 100 hmotnostních dílů 55procentního vodného roztoku acetonformaldehydové pryskyřice a z 5 hmotnostních dílů hydroxidu sodného, rozpuštěného ve 20 hmotnostních dílech vody.

Směs B sestávala ze směsi A a ze 125 hmotnostních dílů mletého koksu o zrnitosti pod 0,6 mm. Směs C sestávala ze směsi B a 1,25 hmotnostního dílu kysličníku křemičitého. Směs D sestávala ze směsi B a 17,25 hmotnostních dílů portlandského cementu třídy 400. Vzorky směsí byly po 24 hodinách vytvrzování vloženy do atmosféry nasycené vodní parou. Propustnost vzorků po 6 hodinách, jednom, třech a sedmi dnech je uvedena v tabulce 2.

Druh směsi	Složení směsi v hmotnostních	Si0₂	Propustnost v mD za dny
dílech	koks	cement
prys- kyřice 55 %	NaOH	h₂o	1/4 1	3	7
A	100	5	20					73		109
B	100	5	20	125	-	-	-	1 ,89	1,08	0,50
C	100	5	20	125	-	’,25	-	0,66	0,29
D	1 00	5	20	125	17,25	-	0,04	0,04	0,21	-

Kyselinovzdorné tamponážní směsi lze použít i pro utěsňování důlních děl v oblasti s výskytem silně mineralizovaných podzemních vod.

Claims

1. Kyselinovzdorné tamponážní směs na bázi acetonformaldehydové pryskyřice, vyznačená tím, že obsahuje na 100 hmotnostních dílů sušiny acetonformaldehydové pryskyřice, 50 až 400 hmotnostních dílů mletého koksu o zrnitosti do 0,6 mm, 3 až 30 hmotnostních dílů alkalického tužidla, např. hydroxidu sodného a 50 až 500 hmotnostních dílů vody.

2. Kyselinovzdorné tamponážní směs podle bodu 1, vyznačená tím, že obsahuje 5 až 50 hmotnostních dílů silikátového meliva, např. portlandského cementu, vztaženo na sušinu acetonformaldehydové pryskyřice.