RU2228316C2 - Method of treating cement mortars - Google Patents

Method of treating cement mortars Download PDF

Info

Publication number
RU2228316C2
RU2228316C2 RU2002117534/03A RU2002117534A RU2228316C2 RU 2228316 C2 RU2228316 C2 RU 2228316C2 RU 2002117534/03 A RU2002117534/03 A RU 2002117534/03A RU 2002117534 A RU2002117534 A RU 2002117534A RU 2228316 C2 RU2228316 C2 RU 2228316C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulses
cement
processing
treatment
interelectrode gap
Prior art date
Application number
RU2002117534/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002117534A (en
Inventor
Г.П. Филатов
А.Ю. Юшков
Original Assignee
Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете
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 Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете filed Critical Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете
Priority to RU2002117534/03A priority Critical patent/RU2228316C2/en
Publication of RU2002117534A publication Critical patent/RU2002117534A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2228316C2 publication Critical patent/RU2228316C2/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of building materials. SUBSTANCE: invention relates to geological prospecting, oil production, and mining industries and can be used for treating and activating cement mortars as well as clay-cement and grouting mortars, and drilling muds. Activation comprises treatment of cement mortars by alternate high-voltage electric disruptions of interelectrode gap and pulse currents spreading out in mortar, number of electric disruptions constituting 40-50% of the total number of imposed pulses. Additional treatment is performed by charging current. This current is measured in at least two points of mortar equidistant from interelectrode gap and, when measured currents are equal, treatment is stopped. EFFECT: reduced power consumption and treatment time due to decreased number of pulses. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к геологоразведочной, нефте- и горнодобывающим отраслям промышленности и может быть использовано для обработки цементных растворов, а также глиноцементных, тампонажных и других видов буровых растворов.The invention relates to exploration, oil and mining industries and can be used for the treatment of cement mortars, as well as clay, cement, grouting and other types of drilling fluids.

Известен способ обработки цементных растворов (А.С. СССР №587238, МПК Е 21 В С 04 В 33/138, приор. от 4.07.73 г.), при котором на раствор воздействуют мощными ударными волнами, возникающими вследствие высоковольтных импульсных разрядов между высоковольтными и заземленными электродами с энергией единичного импульса от единиц до десятков килоджоулей.A known method of processing cement mortars (AS USSR No. 587238, IPC E 21 B C 04 B 33/138, prior of July 4, 73), in which the solution is exposed to powerful shock waves arising due to high-voltage pulse discharges between high-voltage and grounded electrodes with energy of a single pulse from units to tens of kilojoules.

Недостатком данного способа обработки цементных растворов является недостаточно высокая эффективность процесса активации цементов, что приводит к большим энергозатратам.The disadvantage of this method of processing cement mortars is the insufficiently high efficiency of the process of activation of cements, which leads to high energy costs.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный нами за прототип способ обработки цементных растворов путем воздействия высоковольтными электрическими импульсами (А.С. СССР №1225218, МПК С 04 В 40/00, опубл. 30.08.94 г.), при котором цементный раствор помещается в камеру со встроенными электродами, воздействуют электрическими импульсами с параметрами, которые для 40-50% импульсов обеспечивают электрический пробой межэлектродного промежутка, а для остальных импульсов - растекание импульсных токов в обрабатываемом растворе без пробоя между электродами.The closest in technical essence to the present invention is the method of processing cement mortars chosen by us for the prototype by exposure to high-voltage electric pulses (AS USSR No. 1225218, IPC C 04 V 40/00, publ. 30.08.94), in which cement mortar is placed in a chamber with built-in electrodes, acted by electric pulses with parameters that provide electric breakdown of the interelectrode gap for 40-50% of pulses, and for the remaining pulses - spreading of pulsed currents in the processing solution without breakdown between the electrodes.

Недостатками данного способа являются длительное время обработки и большие энергозатраты. Это связано с тем, что датчики давления контролируют процесс обработки цементного раствора по амплитуде ударных волн только в течение 40-50% от общего времени обработки раствора, т.е. когда происходит пробой межэлектродного промежутка, а в то время, когда пробоя нет, на раствор воздействуют только растеканием импульсных токов. Тогда информации о ходе процесса нет. Таким образом отсутствует непрерывная информация о ходе процесса обработки цементного раствора импульсными электрическими разрядами, что приводит к увеличению времени его проведения и перерасходу энергии.The disadvantages of this method are the long processing time and high energy consumption. This is due to the fact that pressure sensors monitor the process of processing cement mortar by the amplitude of the shock waves only for 40-50% of the total processing time of the mortar, i.e. when the breakdown of the interelectrode gap occurs, and at the time when there is no breakdown, the solution is affected only by the spreading of pulsed currents. Then there is no information on the progress of the process. Thus, there is no continuous information on the progress of the cement mortar treatment process by pulsed electric discharges, which leads to an increase in the time of its conduct and the waste of energy.

Основной технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение энергозатрат и снижение времени обработки за счет снижения числа импульсов. Уменьшение энергии и количества импульсов по сравнению с прототипом позволяет снизить энергозатраты и время обработки цементного раствора в 1,14 раза.The main technical task of the invention is to reduce energy consumption and reduce processing time by reducing the number of pulses. The reduction in energy and the number of pulses in comparison with the prototype allows to reduce energy consumption and processing time of the cement mortar in 1.14 times.

Основная техническая задача достигается тем, что в способе активации цементного раствора, включающем его обработку чередующимися высоковольтными электрическими пробоями межэлектродного промежутка и растекающимися в этом растворе импульсными токами при количестве электрических пробоев 40-50% от общего числа подаваемых импульсов, согласно предложенному осуществляют дополнительную обработку зарядным током, измеряют зарядный ток не менее чем в двух точках раствора, равноудаленных от межэлектродного промежутка, и при равенстве измеряемых токов обработку прекращают.The main technical problem is achieved by the fact that in the method of activating a cement mortar, including processing it with alternating high-voltage electrical breakdowns of the interelectrode gap and pulsating currents spreading in this solution with the number of electrical breakdowns 40-50% of the total number of supplied pulses, according to the proposed additional charge charging treatment charge current is measured at least at two points of the solution equidistant from the interelectrode gap, and if equal, we measure x current processing is terminated.

Пример конкретного выполненияConcrete example

На чертеже представлена схема установки для осуществления способа обработки цементных растворов высоковольтными электрическими импульсами. Установка выполнена в виде зарядного устройства, состоящего из высоковольтного трансформатора 1 и выпрямителя 2, подсоединяемых к генератору импульсов, представленного конденсаторной батареей 3 и шаровым разрядником 4. В рабочей камере 5 располагаются высоковольтные электроды 6 и 7, один из которых 6 подключен к конденсаторной батарее, а другой 7 заземлен. В рабочей камере 5 также находятся измерительные электроды 8, которые присоединены к датчику тока 9 через защитную индуктивность 10. Параллельно датчику тока ставится защитное шунтирующее сопротивление 11. Имеется также счетчик импульсов 12.The drawing shows a diagram of the installation for implementing the method of processing cement mortars with high voltage electric pulses. The installation is made in the form of a charger consisting of a high-voltage transformer 1 and a rectifier 2 connected to a pulse generator, represented by a capacitor bank 3 and a ball spark gap 4. In the working chamber 5 are high-voltage electrodes 6 and 7, one of which 6 is connected to a capacitor bank, and the other 7 is grounded. In the working chamber 5 there are also measuring electrodes 8, which are connected to the current sensor 9 through a protective inductance 10. In parallel with the current sensor, a protective shunt resistance is put 11. There is also a pulse counter 12.

Для конкретного выполнения данного способа емкость конденсаторной батареи 3 составляет С - 0,5 мкФ, амплитуда импульса - 60 кВ, величина межэлектродного промежутка - 15 мм, частота импульсов - 6 Гц. Дополнительные измерительные электроды 8 размещались напротив друг друга перпендикулярно межэлектродному промежутку на равном расстоянии от него, расстояние 15 см. Используется цементный раствор затворения цемента в технической воде с удельным сопротивлением 3·103 Ом·см. Удельный вес цементного раствора 1,85 г/см3. Объем раствора 30 л.For a specific implementation of this method, the capacitance of the capacitor bank 3 is C - 0.5 μF, the pulse amplitude is 60 kV, the interelectrode gap is 15 mm, and the pulse frequency is 6 Hz. Additional measuring electrodes 8 were placed opposite each other perpendicular to the interelectrode gap at an equal distance from it, a distance of 15 cm. A cement grout of cement is used in industrial water with a specific resistance of 3 · 10 3 Ohm · cm. The specific gravity of the cement mortar is 1.85 g / cm 3 . The volume of the solution is 30 l.

Способ осуществляется следующим образом. Приготовленный цементный раствор заливают в рабочую камеру 5. Затем включается установка и происходит зарядка конденсаторной батареи 3 до величины напряжения, необходимого для пробоя воздушного шарового разрядника 4. При этом раствор в рабочей камере 5 подвергается активирующему воздействию зарядного тока. После того как напряжение на конденсаторной батарее достигнет величены пробивного напряжения шарового разрядника 4, он срабатывает и раствор обрабатывается высоковольтными электрическими импульсами. При этом энергетические параметры импульсов выбирают такими, которые для 40-50% импульсов обеспечивали бы электрический пробой межэлектродного промежутка, а для остальных импульсов - растекание импульсных токов в обрабатываем растворе без пробоя между электродами 6 и 7. Таким образом, в одной рабочей камере 5 имеет место три механизма воздействия на обрабатываемый раствор, а именно обработка раствора зарядным током конденсаторной батареи 3 генератора импульсов, гидродинамическими ударами, возникающими при пробое раствора, и воздействием на рабочую среду растекающимися импульсными токами. С помощью счетчика 12 подсчитывается количество импульсов и регистрируется значение протекающего через раствор цемента зарядного тока конденсаторной батареи 3 с помощью измерительных электродов 8, присоединенных к датчикам тока 9. При равенстве показаний датчиков тока 9 обработку прекращают. Эффективность обработки оценивают по прочности цементного камня на изгиб.The method is as follows. The prepared cement mortar is poured into the working chamber 5. Then, the installation is turned on and the capacitor bank 3 is charged to the voltage required for the breakdown of the air ball gap 4. In this case, the solution in the working chamber 5 is subjected to an activating effect of the charging current. After the voltage on the capacitor bank reaches the breakdown voltage of the ball gap 4, it is triggered and the solution is processed by high-voltage electrical pulses. In this case, the energy parameters of the pulses are chosen such that for 40-50% of the pulses would provide an electrical breakdown of the interelectrode gap, and for the remaining pulses, the spreading of pulse currents in the processed solution without breakdown between the electrodes 6 and 7. Thus, in one working chamber 5 there are three mechanisms of action on the solution being treated, namely, treatment of the solution with the charging current of the capacitor bank 3 pulse generators, hydrodynamic shocks that occur during breakdown of the solution, and the effect of and the working medium with spreading pulsed currents. Using the counter 12, the number of pulses is calculated and the value of the charging current of the capacitor bank 3 flowing through the cement solution is recorded using measuring electrodes 8 connected to the current sensors 9. If the readings of the current sensors 9 are equal, the processing is stopped. The processing efficiency is evaluated by the bending strength of cement stone.

В результате была установлена связь между разностью показаний датчиков тока 9 и свойствами цементного камня, что представлено в таблице:As a result, a relationship was established between the difference in the readings of the current sensors 9 and the properties of cement stone, which is presented in the table:

Figure 00000002
Figure 00000002

Из таблицы видно, что при равенстве показаний датчиков тока 9 прочность цементного камня на изгиб была максимальной, а если разность показаний отлична от нуля, то прочность цементного камня существенно ниже максимального значения. Разность показаний датчиков тока 9 стала равной нулю, после подачи 1050 импульсов и при дальнейшей обработке это состояние сохранялось, аналогично этому прочность цементного камня достигала максимума при обработке раствора 1050 импульсами и при дальнейшей обработке почти не изменялась. Отсюда следует, что связь между разностью показаний датчиков тока 9, регистрирующихся в двух точках камеры 5 при помощи измерительных электродов 8, значений зарядного тока конденсаторной батареи 3 и свойствами цементного камня установлена, что позволяет своевременно установить момент окончания обработки.The table shows that when the readings of the current sensors 9 were equal, the bending strength of the cement stone was maximum, and if the difference in readings is non-zero, then the strength of the cement stone is significantly lower than the maximum value. The difference in the readings of the current sensors 9 became equal to zero, after 1050 pulses were supplied and during further processing, this state remained, similarly, the strength of the cement stone reached its maximum when processing the solution with 1050 pulses and remained almost unchanged during further processing. It follows that the relationship between the difference in the readings of the current sensors 9, recorded at two points of the chamber 5 with the aid of measuring electrodes 8, the values of the charging current of the capacitor bank 3 and the properties of the cement stone is established, which makes it possible to establish in time the end of processing.

Для сравнения аналогичным образом провели обработку цементного раствора по способу прототипа, при обработке 30 литров раствора требуется 1200 импульсов, при этом прочность цементного камня 76,7 кг·с/см2. Продолжительность процесса и энергозатраты при обработке определялись энергией единичного импульса в 900 Дж и количеством поданных импульсов.For comparison, the cement mortar was processed in a similar manner by the prototype method, when processing 30 liters of mortar, 1200 pulses were required, while the strength of the cement stone was 76.7 kg · s / cm 2 . The duration of the process and the energy consumption during processing were determined by the energy of a single pulse of 900 J and the number of pulses supplied.

Таким образом, число импульсов при одинаковых свойствах обрабатываемого раствора снижено на 150 импульсов, суммарные энергозатраты на обработку цементного раствора по заявленному способу составляют 94,5·104 Дж, а по способу прототипа энергозатраты составили 108·104 Дж.Thus, the number of pulses with the same properties of the treated solution is reduced by 150 pulses, the total energy consumption for processing the cement mortar according to the claimed method is 94.5 · 10 4 J, and according to the prototype method, the energy consumption was 108 · 10 4 J.

Следовательно, энергозатраты на обработку цементного раствора и время обработки по заявленному способу в 1,14 раза меньше, чем по прототипу.Therefore, the energy consumption for processing the cement mortar and the processing time by the claimed method is 1.14 times less than the prototype.

Claims (1)

Способ активации цементного раствора, включающий его обработку чередующимися высоковольтными электрическими пробоями межэлектродного промежутка и растекающимися в этом растворе импульсными токами, при количестве электрических пробоев 40 - 50 % от общего числа подаваемых импульсов, отличающийся тем, что осуществляют дополнительную обработку зарядным током, измеряют зарядный ток не менее чем в двух точках раствора, равноудаленных от межэлектродного промежутка и при равенстве измеряемых токов обработку прекращают.A method of activating a cement mortar, including its processing by alternating high-voltage electrical breakdowns of the interelectrode gap and pulsed currents spreading in this solution, with the number of electrical breakdowns of 40-50% of the total number of supplied pulses, characterized in that additional processing with a charging current is carried out, the charging current is not measured less than two points of the solution equidistant from the interelectrode gap and when the measured currents are equal, the processing is stopped.
RU2002117534/03A 2002-07-01 2002-07-01 Method of treating cement mortars RU2228316C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117534/03A RU2228316C2 (en) 2002-07-01 2002-07-01 Method of treating cement mortars

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117534/03A RU2228316C2 (en) 2002-07-01 2002-07-01 Method of treating cement mortars

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002117534A RU2002117534A (en) 2004-01-20
RU2228316C2 true RU2228316C2 (en) 2004-05-10

Family

ID=32678631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002117534/03A RU2228316C2 (en) 2002-07-01 2002-07-01 Method of treating cement mortars

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2228316C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500877C2 (en) * 2012-03-14 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Plant for treatment of drill fluids and grouting mortars

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500877C2 (en) * 2012-03-14 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Plant for treatment of drill fluids and grouting mortars

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002117534A (en) 2004-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2392422C1 (en) Method for production of oil with help of elastic vibration energy and facility for its implementation
RU2683438C1 (en) Method of increasing gas permeability for methane wells in coal seams with the using of blowout technology by explosion under the influence of electric impulses
RU2388908C1 (en) Method of electric hydraulic impact on oil formation and device for its implementation
KR101875748B1 (en) Method for rock fracture and crack propagation by high voltage shock wave
CN105952426A (en) Oil well plug removal and output increase device based on hydro-electric pulse shock waves
RU2228316C2 (en) Method of treating cement mortars
RU2640846C1 (en) Method and device for recovery of horizontal well production and effect on formation
RU2142562C1 (en) Method of electric pulse breakage of rocks and artificial materials
RU2409735C1 (en) Electric pulse drill head
RU2666830C1 (en) Method of intensification of oil production, liquidation and prevention of deposits in oil and gas producing and discharge wells and device for implementation thereof
RU2232271C1 (en) Method for electric pulse destruction of rocks
RU2167991C2 (en) Method and device for electromechanical drilling of holes
Sun et al. Experimental study on rock fracturing by using pulsed power technology
RU1131070C (en) Method of clayey drilling mud
RU68804U1 (en) INCREASING AC TO DC CONVERTER FOR DISCHARGE-PLASMA HYDROACOUSTIC INSTALLATION
RU2500877C2 (en) Plant for treatment of drill fluids and grouting mortars
RU2375573C2 (en) Method for breaking of rocks
RU2806425C1 (en) Installation for selective disintegration of materials
RU2769495C1 (en) Method for activation of cement suspension
He et al. Study on key factors and influence law of structural design of high-voltage electro-pulse bit
RU1225218C (en) Method of treating cement solutions
Poklonov et al. Technique and results of experimental investigations of the influence of the elastic barrier on pressure wave parameters in electric discharge in water
SU969884A1 (en) Electric pulse chamber for activating mud
SU106338A1 (en) The method of excitation of elastic waves in the earth's crust during seismic exploration
RU2165005C1 (en) Method of sealing the casing string-borehole annulus

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050702