11.2 Способы силикатизации

Силикатные растворы применяют как для упрочнения горных пород (преимущественно), так и для кольматации трещин в скальных породах с целью ликвидации поглощений промывочных жидкостей. В настоящее время развиваются два направления упрочнения горных пород - одно- и двухрастворная силикатизация.

Коагуляция коллоидных частиц раствора солями поли валентных металлов, в частности хлористым кальцием, происходит почти мгновенно, поэтому растворы жидкого стекла и хлористого кальция перемешиваются непосредственно в скважине в интервале осложненной зоны. В этом случае используют двухрастворную силикатизацию, т.е. в скважину поочередно нагнетают растворы силиката натрия и хлористого кальция.

В результате нейтрализации поверхности коллоидных частиц силикатного раствора и их сшивания катионами кальция Са²⁺ мгновенно образуется рыхлая масса скоагулированных агрегатов, которая под воздействием образован ной извести постепенно весьма медленно "твердеет". Так, в пленке толщиной до 1,0 мм процесс твердения длится более 10 суток. Прочность песков, закрепленных этими растворами, составляет 15-60 кгс/см².

Однако двухрастворный способ обладает рядом недостатков: 1) неоднородность закрепления песков по глубине; 2) невозможность закрепления мелкозернистых песков с коэффициентом фильтрации 0,5-5 м/сут; 3) сложность технологии.

Неоднородность упрочнения горных пород по глубине объясняется тем, что мгновенно образованная в контакте двух растворов пленка закупоривает поры и затрудняет про движение раствора вглубь породы. Особенно часто это наблюдается при закреплении мелкозернистых песков.

При двухрастворной силикатизации водоносных горных пород в зависимости от коэффициента фильтрации рекомендуется принимать плотность раствора Жидкого стекла, приведенную в табл. .

Таблица

Раствор хлористого кальция должен иметь плотность в пределах 1.26-1,28 г/см³ и рН не менее 5,5.

Более эффективен однорастворный способ. Сущность его заключается в нагнетании в скважину силикатного раствора с добавкой кислот (H₂SO₄, Н₃РО₄) или смеси кислот и солей поливалентных металлов (например, H₂SO₄ +Al₂(SO₄)₃ Эти растворы коагулируют очень медленно, они представлены маловязкой жидкостью, поэтому способны проникать в тонкие трещины и поры на значительную глубину.

При однорастворной силикатизации водоносных горных пород рекомендуются составы силикатных растворов, приведенные в табл. .

Приготовление однорастворных..силикатных растворов производят перед их нагнетанием.

Таблица