10.4 Добавки к битумам

Битумы (при наличии сырья) весьма эффективны при борьбе с поглощениями промывочной жидкости. Однако они обладают низкой технологичностью, трудно разбуриваются, плохо смываются с бурового оборудования и инструмента, требуют осторожного обращения. Поэтому битумы чаще используют с различного рода добавками и наполнителями. Введение в битум наполнителей (песка, глины, цемента) уменьшает растекаемость смеси по поглощающим каналам, улучшает разбуривание битумной пробки, сокращает расход битума.

Количество добавок наполнителя подбирается в зависимости от раскрытия каналов поглощения. При наличии в зоне поглощения крупных трещин и каверн следует вводить до 50 % наполнителей. Увеличивание количества наполнителей более 50 % приводит к тому, что смесь может не выдавиться из тампонажного снаряда.

При введении в битум эмульгаторов и пластификаторов массу наполнителей можно увеличить до 100 % от массы битума. В качестве эмульгатора рекомендуется применять кальцинированную или каустическую соду, а в качестве пластификатора - соляровое масло или керосин/ Масса эмульгатора должна составлять 2 %, а пластификатора - 5 % от массы битума.

10.5 Цементно-битумные смеси

Как отмечено выше цемент обладает высокой сорбционной способностью по отношению к битуму.

Цементный камень интенсивно поглощает воду из окружающей среды вследствие осмотического впитывания ее микропорами. В результате сорбции цементными частицами битума сильно понижается их смачиваемость водой. Добавка даже небольшого количества битума резко снижает подсос воды и влагосмкость цемента. Так, при добавке в цементный раствор 1 % битума (в виде эмульсии) водопроницаемость камня на десятые сутки твердения понижается более чем в пять раз, а при добавке 15 % он вообще не пропускает воду. Битум в данном случае выполняет роль уплотняющей добавки, способствующей уменьшению общего объема пор и созданию системы с замкнутой пористостью.

Сорбционные явления зависят от суммарной поверхности частиц (тонкости помола цемента и дисперсности битума).

При определенном количестве битума в растворе, соответствующем количеству полностью адсорбированного цементными частицами битума, механическая прочность цементно-битумного камня мало отличается от прочности цементного камня без добавок.

При увеличении количества битума в смеси выше этой величины механическая прочность несколько понижается, увеличивается время начала и конца схватывания. Например, начало твердения портландцементного раствора 330 мин, а конец - 525 мин; при добавке 5 % битума (в эмульсии на мыле) время начала схватывания увеличилось до .420 мин, а конец схватывания до 1280 мин.

При введении дисперсного битума уменьшается и усадка цементного камня. Введение в цементный раствор 5% битума снижает величину усадки в 2 раза, а 15% - почти в 3 раза. Битумные эмульсии снижают усадку меньше, чем битумы.

Практический интерес для кольматации пористых пород в скважинах представляют глинисто-битумные растворы с добавкой цемента. Для этих целей применяют быстротвердеющие портландцементы, иногда с добавкой силиката натрия.

При добавлении 15% цемента в глинисто-битумный раствор (глина -10-15 %, битумная эмульсия на основе ССБ - 20-40 %, силиката натрия 2-7 %) созданная на стенках скважины пленка имеет предел Прочности на раздавливание не ниже 10 кгc/см². Такая пленка обладает высокой водостойкостью и низкой проницаемостью. Глубокое внедрение раствора в поры и пустоты стенок скважины и образование на их поверхности прочной и плотной пленки обеспечивает надежное крепление пористых горных пород. При повреждении бурильной колонной корка быстро восстанавливается.

Обработка глинисто-битумным раствором глинистых пород понижает их способность к размоканию и осыпанию, резко повышает их устойчивость на длительное время.

Битумы и битумные смеси - весьма эффективный тампонажный материал. Однако необходимость дополнительного оборудования для разогрева битумных составов, сложная операция разогрева, пожароопасность, создание антисанитарных условий, токсичность и высокая стоимость битумов, низкая технологичность ограничивают область приме нения битумных составов.

Г л а в а 11. УПРОЧНЕНИЕ И КОЛЬМАТАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД СИЛИКАТНЫМИ РАСТВОРАМИ