ТМ на основе силикатов щелочных металлов

Вяжущими свойствами обладают концентрированные растворы силикатов натрия и калия — растворимое (жидкое) стекло. В виде технического продукта они содержат смесь сили­катов различной степени полимеризации: ортосиликат Na₄SiO₄ (2Na₂O SiO₂), метасиликат Na₂SiO₃ (Na₂O SiO₂), и дисиликат Na₂ SiO₂O₅ (Na₂O 2SiO₂),

Тампонажные растворы на основе растворимых силикатов представляют собой либо чистый раствор силиката (для цемен­тирования пор трещин в породе), либо суспензию в нем напол­нителя (для заполнения достаточно широких полостей). В рас­творенном состоянии или в составе суспензии может содержаться также инициатор полимеризации. В качестве на­полнителя применяют измельченный кварц и других химически инертные минералы, а также измельченные материалы, не яв­ляющиеся химически инертными, например шлаки. В этом слу­чае повышается водостойкость затвердевшего материала.

Однако вещества с высокой химической активностью вызы­вают быструю коагуляцию силиката и быстрое структурообразование. Поэтому в суспензиях с гидратационно-активной дис­персной фазой (ПЦ, шлаки) применяют неболь­шое количество растворимого силиката, и он выступает уже не как основной структурообразователь, а как ускоритель структурообразования, протекающего в основном по гидратационному типу.

Затвердевшие суспензии на основе растворимых силикатов стойки в растворах большинства кислот, но не стойкие в воде, щелочах, фосфорной и фтористоводородной кислотах. Наиболее часто щелочные силикаты применяют в качестве тампонажных растворов для закрепления грунтов методом силикатизации. Для этого в закрепленный грунт, поглощающие пласты или высокопроницаемые горизонты последовательно закачивают раствор силиката натрия (реже калия) и раствор хлорида кальция или другой соли, катион которой образует нераство­римые силикаты. При смешении растворов образуется тонкодисперсный гидросиликат каль­ция, который хорошо закупоривает поры и трещины в породе, скрепляет ее частицы между собой. При избытке силиката натрия обра­зуется также гель поликремниевой кислоты, выпадению кото­рого способствует добавление к раствору хлорида инициатора полимеризации, например кремнефторида натрия.

Известны составы кислотостойких тампонажных растворов на основе силикатов щелочных металлов. Они содержат кроме растворимого силиката и инициатора полимеризации также на­полнитель в виде порошка кварца, диабаза или кислого шлака и пластификатор, в качестве которого применяют лигносульфонаты и другие устойчивые в щелочах органические химические реагенты — понизители вязкости суспензий.

Консистенция, скорость затвердевания и прочность камня таких ТР регулируются плотностью рас­твора жидкого стекла и количеством добавляемых порошкооб­разных материалов, а водостойкость — степенью гидратационной активности наполнителя. Чтобы получить затвердевший ТМ устойчивым в сильных кислотах, при­меняют химически инертный наполнитель, но такой материал не водостоек. ТР на основе щелочных силикатов с шлаковым порошком в качестве наполнителя более водостойки и устойчивы в слабых кислотах, например в серо­водородной, что важно для цементирования нефтяных и газо­вых скважин на многих месторождениях.

Дата добавления: 2014-01-03