RU1778298C - Composition and method for making artificial rock core - Google Patents

Composition and method for making artificial rock core

Info

Publication number
RU1778298C
RU1778298C SU904876666A SU4876666A RU1778298C RU 1778298 C RU1778298 C RU 1778298C SU 904876666 A SU904876666 A SU 904876666A SU 4876666 A SU4876666 A SU 4876666A RU 1778298 C RU1778298 C RU 1778298C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
binder
core
composition
resin
quartz
Prior art date
Application number
SU904876666A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Бенционович Шприц
Валентина Федоровна Болдина
Виктор Михайлович Тебякин
Владимир Васильевич Иваненко
Алла Семеновна Муркина
Владимир Федорович Гаранин
Анатолий Викторович Лоханкин
Виктор Михайлович Копылов
Виталий Николаевич Кончаков
Виктор Сергеевич Замахаев
Original Assignee
Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по взрывным методам геофизической разведки
Московский авиационно-технологический институт им.К.Э.Циолковского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по взрывным методам геофизической разведки, Московский авиационно-технологический институт им.К.Э.Циолковского filed Critical Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по взрывным методам геофизической разведки
Priority to SU904876666A priority Critical patent/RU1778298C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1778298C publication Critical patent/RU1778298C/en

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Использование: моделирование горных пород, преимущественно дл  испытаний прострелочно-взрывной аппаратуры: Сущность изобретени : композиционный состав содержит кварцевый наполнитель и кремнийорганическое св зующее . В качестве св зующего использована высококонденсированна  модифицированна  полиэтоксисилоксанова  смола. f Соотношение компонентов, мас.%: кварцевый наполнитель 86-95,. св зующее 5-14. В качестве модификатора смолы ввод т спиртовой раствор щелочи. Содержание щелочи 0,15-0,45% от содержани  смолы. Дл  изготовлени  керна из композиционного состава его сна- ; чала формируют в оснастке. Затем от верждают керн в 25% водном растворе аммиака. Отвержденные керыы высушивают при постепенном повышении температуры от 40 до 120°С. 2с. и 1 э.п. ф--лы, 3 табл. сл с ч 00 кэUsage: rock modeling, mainly for testing perforating and explosive equipment: SUMMARY OF THE INVENTION: the composition contains a quartz filler and an organosilicon binder. A highly condensed modified polyethoxysiloxane resin was used as a binder. f The ratio of components, wt.%: quartz filler 86-95 ,. binder 5-14. An alkaline alcohol solution is introduced as a resin modifier. The alkali content is 0.15-0.45% of the resin content. For the production of core from the composition of its sleep-; chal form in a snap. The core is then solidified in a 25% aqueous ammonia solution. The cured kerahs are dried with a gradual increase in temperature from 40 to 120 ° C. 2s and 1 ep f - ly, 3 tab. next to h 00 ke

Description

Изобретение относитс  к горной про- мышленности, а именно к созданию искусственных образцов горных пород (искусственных кернов), имитирующих по своему химическому составу естественные горные породы различных нефт ных месторождений.The invention relates to mining, and in particular, to the creation of artificial rock samples (artificial cores) simulating in their chemical composition natural rocks of various oil fields.

Известны различные составы и способы приготовлени  искусственных образцов горных пород из порошков минералов различной зернистости путем .. спекани  в процессе обжига или склеивани  с-,помощью св зующего.Various compositions and methods are known for preparing artificial rock samples from powders of minerals of various grain sizes by sintering during firing or gluing with - using a binder.

Известнь например, искусственные керны, в со ав которых входит кварцевый песок, пылевидный кварц и жидкое натриевое стекло в качестве св зующего . Способ изготовлени  состоит в тщательном перемешивании компонентов с жидким стеклом, разбавл емымLime, for example, is an artificial core containing quartz sand, pulverized silica and liquid sodium glass as a binder. The manufacturing method consists in thoroughly mixing the components with liquid glass, diluted

на 1/3 водой, наполнении и утрамбовке в форме каждой порции. Образец керна подсушиваетс  на воздухе в течение сут, выдерживаетс  в сушильном шкафу при 50 и 150°С по 2А ч на каждом режиме, затем подвергаетс  термической обработке при 600-650 С по специальной технологии.1/3 water, filling and tamping in the form of each serving. The core sample is dried in air for 24 hours, kept in an oven at 50 and 150 ° C for 2A hours in each mode, and then subjected to heat treatment at 600-650 C using a special technology.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  композици , содержаща  наполнитель (кварцевый песок и пылевидный кварц) и в качестве св зующего - гидролизованнь й тетраэтилор- тоси икат, приготовл емый непосредственно перед составлением смеси и изготовлением кернов. Отверждение отпрессованного образца происходит в течение 1 сут при комнатной .темпера- туре, затем в сушильном шкафу при 85-90°С в течение 2 ч, при 200-250° С в течение 1 ч и прокаливании в муфельной печи при 550 С в течение 4 ч с постепенным охлаждением. Изготовлен ный таким образом керн обладает структурой , близкой по минералогическому составу и геометрии порогового пространства к естественным кварцевым песчаникам .The closest to the invention in terms of technical nature and the achieved effect is a composition containing a filler (silica sand and pulverized silica) and, as a binder, hydrolyzed tetraethylorthosulfate ikat, prepared immediately before the mixture and core production. The pressed sample cures within 1 day at room temperature, then in an oven at 85-90 ° С for 2 hours, at 200-250 ° С for 1 hour and calcination in a muffle furnace at 550 С for 4 hours with gradual cooling. A core made in this way has a structure similar in mineralogical composition and geometry of the threshold space to natural quartz sandstones.

Недостатки образцов указанного состава состо т в недостаточно высокой механической прочности из-за невозможности введени  повышенного (обеспечивающего необходимую проч- ность) количества св зующего без разрушени  структуры смолы, в наличии при его изготовлении сложной химической реакции гидролиза этилсиликата, длительности и высокой энергоемкости процесса изготовлени  вследствие проведени  операции прокаливани  кернов при 550-600°С.The disadvantages of samples of this composition are insufficient mechanical strength due to the impossibility of introducing an increased (providing the necessary strength) amount of binder without destroying the resin structure, the presence of a complex chemical reaction of ethyl silicate hydrolysis during its manufacture, and the duration and high energy intensity of the manufacturing process due to an operation for calcining cores at 550-600 ° C.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности моделировани  физико- механических свойств кернов большого диаметра при одновременном снижении энергоемкости изготовлени  кернов.The aim of the invention is to increase the accuracy of modeling the physicomechanical properties of large diameter cores while reducing the energy consumption of core production.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в композиционный состав дл  мо- делировани  керна горных пород, включающий кварцевый наполнитель и крем- нийорганическое св зующее, в качестве последнего используют высококонденсированную модифицированную поли- этоксисилоксановую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.%:This goal is achieved by the fact that in the composition for modeling core rock, including a quartz filler and an organosilicon binder, the highly condensed modified polyethoxysiloxane resin is used as the latter in the following ratio of components, wt.%:

Кварцевый наполитель 86-95Quartz filler 86-95

Св зующее5 14,Binder 5 14,

перед смешиванием наполнител  и св зующего производ т модификацию св зующего , смешивание осуществл ют не ранее чем через 15 ч после модификации , а отверждение керна провод т путем его выдержки в 25%-ном водном растворе аммиака до полного насыщени и последующей сушки с постепенным повышением температуры от Ш) до 120 СBefore mixing the filler and binder, the binder is modified, mixing is carried out no earlier than 15 hours after modification, and curing of the core is carried out by holding it in a 25% aqueous ammonia solution until it is completely saturated and then dried with a gradual increase in temperature from Ш) to 120 С

Сопоставительный с прототипом анализ позвол ет сделать вывод, что предлагаемый состав отличаетс  от известного введением новых компонентов , а именно в качестве св зующего используетс  полиэтоксисилоксанова  смола, модифицированна  спиртовым раствором щелочи.Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the proposed composition differs from the known one by the introduction of new components, namely, a polyethoxysiloxane resin modified with an alcohol solution of alkali is used as a binder.

При использовании продукта 111- -228 (ТУ 6-02-1339-86) в качестве св зующего в процессе изготовлени  искусственных кернов с увеличением их размеров до ф 90 мм и 1 200- 230 мм наблюдаетс  неполное отверждение по центру образцов. Введение в продукт 111-228 модификатора (спиртового раствора щелочи) в количестве от 0,15 до 0,5% способствует полному протеканию реакции гидролитическо поликонденсации св зующего по всему объему керна, что позвол ет получить полностью отвержденные керны.When using the product 111-228 (TU 6-02-1339-86) as a binder during the manufacturing of artificial cores with an increase in their sizes to f 90 mm and 1 200-230 mm, incomplete curing is observed in the center of the samples. The introduction of a modifier (alcohol solution of alkali) in an amount of from 0.15 to 0.5% into the product 111-228 promotes the complete hydrolytic polycondensation of the binder throughout the entire volume of the core, which makes it possible to obtain fully cured core samples.

Результаты испытаний на степень отверждени  приведены в табл.1.The test results for the degree of cure are shown in Table 1.

Степень отверждени , и зависимости от количества вводимого модификатора , определ лась по торцевым среза на кернах 6 90 мм по следующей формуле:The degree of cure, and depending on the amount of modifier introduced, was determined by the end face section on the core 6 90 mm according to the following formula:

Q - 100,Q - 100,

где Q - степень отверждени , %;where Q is the degree of cure,%;

V,- объем отверждени  части керна , м3 ;V, is the volume of curing part of the core, m3;

объем керна, м3. При введении в св зующее модификатора в количестве менее 0,15% не происходит полного отверждени  (середина керна сыра , рыхла ), а при введении более 0,5% происходит неполное отверждение и повер ностное осыпание пылевидного кварца. Применение модификатора от 0,15 до 0,45%-ного содержани  св зующего позвол ет получить полностью отвержденные керны. core volume, m3. When the modifier is introduced in a binder in an amount of less than 0.15%, complete curing does not occur (the middle of the cheese core is loose), and when more than 0.5% is introduced, incomplete curing and surface shedding of pulverized quartz occurs. The use of a modifier from 0.15 to 0.45% binder allows for fully cured core samples.

При изготовлении модифицированного св зующего существенное вли ние на степень отверждени  оказывает не только количественное соотношение модификатора, но и врем  приготовлени  модифицированного св зующего. Результаты испытаний приведены в табл. 2.In the manufacture of a modified binder, not only the quantitative ratio of the modifier, but also the preparation time of the modified binder has a significant effect on the degree of cure. The test results are given in table. 2.

Установлено, что полное отверждение изготовленных кернов происходит при использовании модифицированного св зующего не ранее чем через 15 ч с.момента его изготовлени .It was found that the complete curing of the manufactured cores occurs when using a modified binder no earlier than 15 hours after the moment of its manufacture.

Дл  экспериментальной проверки предлагаемого способа было подготов- ленно 8 композиций с различным процентным соотношением ингредиентов. В качестве св зующего использовали специально приготовленный раствор смолы 111-228 (ТУ 6-02-1339-86) с различным содержанием модификатора (0,15-0,45%). Модификатором  вл етс  спиртовой раствор щелочи. В качестве наполнител  примен ли смесь люберецкого кварцевого песка и пылевидного кварца марки- КП-3.For experimental verification of the proposed method, 8 compositions were prepared with various percentages of ingredients. As a binder, a specially prepared solution of resin 111-228 (TU 6-02-1339-86) with a different modifier content (0.15-0.45%) was used. The modifier is an alkaline alcohol solution. As a filler, a mixture of Lyubertsy quartz sand and powdered quartz of the KP-3 grade was used.

Последовательность и режимы лригб- товлени  предлагаемых композиций и способ изготовлени  искусственных кернов состо т в следующем.The sequence and modes of ligation of the proposed compositions and the method of manufacturing artificial cores are as follows.

Сначала перемешивают фракции наполнител  в необходимых соотношени х в смесеприготовительных бегунах типа 018М в течение 20 мин; затем, в процессе перемешивани  наполнител . (кварцевый песок и пылевидный «кварц) в смеситель ввод т предварительно приготовленное и выдержанное не менее 15 ч модифицированное св зующее. Продолжительность плакировг:ни  св зующего 20-30 мин, после чего смесь готова дл  формовани  образцов кернов .First, filler fractions are mixed in the required proportions in 018M type mixed-run runners for 20 minutes; then, in the process of mixing the filler. (silica sand and pulverized quartz), a modified binder that has been prepared and aged for at least 15 hours is introduced into the mixer. Cladding time: no binder for 20-30 minutes, after which the mixture is ready to form core samples.

Дл  формовани  образцов кернов использовалась металлическа  оснастка . Дл  их изготовлени  могут быть использованы любые методы динамичес- кого уплотнени  смесей, а именно прессовый, ручной и т.д. В данном случае уплотнение композиций производилось путем двустороннего прессо- вани  в пресс-форме с выдержкой под давле-.нием 4 МПа в течение 1 ,5 мин с каждой стороны, Полученнные сырые керны отверждались путем погружени  их в 25%-ный водный раствор аммиака на 20 ч. Отвержденные керны последовательно сушились при 50, 70, 100 и 120 С в течение 8 ч при каждой температуре .Metal core was used to form core samples. Any methods of dynamic compaction of mixtures, namely, pressing, manual, etc., can be used for their manufacture. In this case, the compaction of the compositions was carried out by double-pressing in a mold with holding under pressure of 4 MPa for 1, 5 min on each side. The obtained crude cores were cured by immersing them in a 25% aqueous solution of ammonia on 20 hours. The cured cores were successively dried at 50, 70, 100, and 120 ° C for 8 hours at each temperature.

Готовые керны, изготовленные по предлагаемой методике, были испытаныFinished cores made by the proposed method were tested

1778298617782986

Их прочностные характеристики указаны в табл.3.Their strength characteristics are shown in table.3.

В результате испытаний видно, чтоThe tests show that

00

55

00

целесообразно примен ть песчаник с содержанием св зующего до Й%, что обеспечивает необходимые прочностные параметры.it is advisable to use sandstone with a binder content of up to 10%, which provides the necessary strength parameters.

Реализаци  изобретени  позволит использовать его вместо естественных образцов горных пород в специальных комбинированных мишен х дл  исследовани  и испытани  пробивной способности перфораторов в услови х высоких давлений и температур, при исследовании закономерностей разрушени  пород при взрывном нагружении, при моделировании продуктивных нефтеносных месторождений, а также, при исслегз довании вскрыти  нефт ного пласта, при изучении процессов фильтрации и вытеснени  нефти водой из пористой среды.The implementation of the invention will make it possible to use it instead of natural rock samples in special combined targets for studying and testing the breakdown ability of perforators under conditions of high pressures and temperatures, in studying patterns of rock destruction during explosive loading, in modeling productive oil fields, and also when opening the oil reservoir, while studying the processes of filtration and the displacement of oil by water from a porous medium.

Характерными технико-экономическими показател ми нового способа изготовлени  искусственного керна  вл етс  возможность получени  однородных и неоднородных образцов с заранее заданными коллекторскими свойствами, по своему химическому составу имитирующих естественные горные породы различных нефт ных месторождений, позволив использовать искусственные керны неоднократно дл  проверки воспроизводимости полученных результатов,. Применение искусственных кернов позволит уменьшить энергозатраты при изгото- влении,исключить использование (или значительно уменьшить) дорогосто щих и труднодобываемых естественных кернов, удешевить процесс испытаний простре- лочно-вгрывной аппаратуры (ПВА).The characteristic technical and economic indicators of the new method of manufacturing artificial core is the possibility of obtaining homogeneous and heterogeneous samples with predetermined reservoir properties, which in their chemical composition simulate natural rocks of various oil fields, allowing the use of artificial core repeatedly to verify the reproducibility of the results obtained. The use of artificial cores will make it possible to reduce energy consumption during production, eliminate the use (or significantly reduce) of expensive and hard-to-obtain natural cores, and reduce the cost of the testing of flash-burst equipment (PVA).

Формула, изобретени Formula, Inventions

1.Композиционный состав дл  изготовлени  искусственного керна горных пород, включающий кварцевый наполнитель и кремнийорганическое св зующее, отли чающийс  тем, что, с целью повышени  точности моделирова1- ни  физико-механических свойств кернов большого диаметра, в качестве кремнийорганического св зующего используют высококонденсированную модифицированную полиэтоксисилоксановую смолу при следующем соотношении компонентов , мас.%: 1. A composition for the manufacture of artificial rock core, comprising a quartz filler and an organosilicon binder, characterized in that, in order to increase the accuracy of modeling the physicomechanical properties of large diameter cores, a highly condensed modified polyethoxysiloxane resin is used as an organosilicon binder in the following ratio of components, wt.%:

00

55

Кварцевый наполнитель 86-95;Quartz filler 86-95;

Модифицированна  полиэтоксисилоксанова Modified Polyethoxysiloxane

смола5-14.resin 5-14.

2.Состав по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что в качестве модификатора ввод т спиртовой раствор щелочи в количестве 0,15-0,45% от содержани  модифицированной смолы.2. The composition according to claim 1, with the exception that the alcohol solution of alkali is introduced as a modifier in an amount of 0.15-0.45% of the content of the modified resin.

3.Способ изготовлени  искусственного керна, включающий смешивание кварцевого наполнител  и кремнийор- ганического св зующего, формование3. A method of manufacturing an artificial core, comprising mixing a quartz filler and a silicon-organic binder, molding

керна в оснастке, уплотнение состава и отверждение керна, отли чающийс  тем, что, с целью снижени snap core, compaction of the composition and curing of the core, characterized in that, in order to reduce

энергоемкости процесса изготовлени  керна, перед смешиванием наполнител  и св зующего производ т модификацию св зующего, смешивание компонентов осуществл ют не менее чем через 15 чthe energy intensity of the core manufacturing process, before mixing the filler and binder, the binder is modified, the components are mixed in at least 15 hours

после модификации, а отверждение керна провод т путем его выдержки в 25%-ном водном растворе аммиака до полного насыщени  и последующей сушки с -постепенным повышением температуры от 40 до 120°С.after modification, and curing of the core is carried out by holding it in a 25% aqueous solution of ammonia until it is completely saturated and then dried with a gradual increase in temperature from 40 to 120 ° C.

Таблица 1Table 1

Состав св зующегоBinder Composition

Содержание модификатора в св зующем, мас.%The content of the modifier in the binder, wt.%

смола ТТТ-228resin TTT-228

Смола 111-228 мо- 0,198Resin 111-228 mo- 0.198

дифицированна  0,15100differentiated 0.15100

0,21000.2100

0,31000.3100

О,А100Oh, A100

0,451000.45100

0,5970.597

Таблица 2table 2

Врем  приготовлени  Степень отвер- модифицированного ждени  керна, св зующего, ч об.%Cooking time Degree of non-modified wait for core binder, h% vol.

130130

550550

10701070

14 96 ...14 96 ...

15ЮО 2410015YuO 24100

Таблица 3Table 3

Соотношение кварцевого Содеражание модифицированного св песка к пылевидномузующего, %The ratio of quartz content of modified sv sand to pulverized,%

кварцу в наполнителе, % ---..--.quartz in the filler,% ---..--.

4 5 | ТО й | 15 Прочность при изгибе, МПа4 5 | TO th | 15 Bending strength, MPa

80/201,703,102,502,301,9080 / 201,703,102,502,301,90

60/401,302,705,805,203,1060 / 401,302,705,805,203,10

50/501,102,407,207,607,3050 / 501,102,407,207,607,30

40/600,902,07,808,908,4040 / 600,902,07,808,908,40

20/800,601,808,309,509,1020 / 800,601,808,309,509,10

Степень отверждени  керна, об.The degree of curing of the core, vol.

ОABOUT

30thirty

SU904876666A 1990-10-22 1990-10-22 Composition and method for making artificial rock core RU1778298C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904876666A RU1778298C (en) 1990-10-22 1990-10-22 Composition and method for making artificial rock core

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904876666A RU1778298C (en) 1990-10-22 1990-10-22 Composition and method for making artificial rock core

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1778298C true RU1778298C (en) 1992-11-30

Family

ID=21541925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904876666A RU1778298C (en) 1990-10-22 1990-10-22 Composition and method for making artificial rock core

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1778298C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1368435, кл. Е 21 С 39/00, 1986. Кошелева И.М. и Кусаков М.М.Мето- дика исследовани модельных кернов из кварцевого песка. - Труды МНИ им.Губкина, 1955, вып. 14. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19632293C2 (en) Process for the production of core moldings for foundry technology
DE3744210A1 (en) WATER-CONTAINING HAERTBARE FOAM FROM INORGANIC COMPONENTS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US3870529A (en) Method of producing casting moulds for precision casting
RU1778298C (en) Composition and method for making artificial rock core
JP7411070B2 (en) Concrete elements and their production methods
GB654817A (en) Methods of making moulding shapes from sand and other powdered, granular, pasty, or fluent material
CN111072351B (en) Modified bamboo fiber reinforced cement mortar and preparation method thereof
US3970462A (en) Self setting molding process
US4536216A (en) Cement for the manufacture of cores and moulds and method for preparing same
WO2002090293A3 (en) Method of making a finished product from a feedstock, a portland cement, and a thermosetting resin
EP3939945A1 (en) Method for producing a material
Stachowicz et al. Effect of hardening method and structure of linking bridges on strength of water glass moulding sands
RU2203246C2 (en) Ceramic mud
DE499405C (en) Process for the production of porous building materials
AT244209B (en) Process for the production of components of large dimensions by sintering
JPH0717760A (en) Highly strong ceramic body and its preparation
DE802925C (en) Process for the production of calcined quartz artificial stones
DD274206A1 (en) METHOD FOR THE AUTOCLAVE-FREE PRODUCTION OF SILICATE HYDRATE-CONTAINED COMPONENTS
RU2011515C1 (en) Method of preparing articles stone
DE334858C (en) Process for the production of artificial stone from magnesia and fillers
SU823340A1 (en) Raw mixture for making heat-insulating concrete
DE2430914A1 (en) Refractory concrete compsn. - contg. crude kaolin, clay, sand, refractory filler and cement
DE2603451A1 (en) Slicate hydrate bound shaped bodies - produced from calcareous, siliceous, and alkaline components by non-autoclave thermal hardening
SU1213003A1 (en) Method of producing additive to cement
SU882964A1 (en) Foam generator for producing porous concrete mix