Г л а в а 10. БИТУМНЫЕ ТАМПОНАЖНЫЕ СМЕСИ

Битумы

Все выше перечисленные тампонажные смеси преимущественно применяют для кольматации трещин и крепления дробленных пород. Они практически неспособны стабилизировать стенки скважин в неустойчивых горных породах, таких, как пески и глина.

Битумные и глинисто-битумные растворы в результате сорбционных процессов придают породам устойчивость. Эти растворы образуют на стенках скважин тонкие непроницаемые эластичные пленки, в результате чего промывочная жидкость не насыщает горную породу водой, не снижает ее прочности, не нарушает устойчивости стенок скважины, связывает мелкие частицы песка или глины. Таким образом, тампонажные растворы на основе битума могут применяться не только для тампонирования трещиноватых пород, но и для стабилизации стенок скважин, представленных пористыми породами.

Для кольматации пор и трещин с большим успехом используют как битумные эмульсии, так и смеси битумной эмульсии с цементом, глиной или песком (в зависимости от размеров каналов поглощения).

Битумом называют твердую, плавкую или вязкотекучую смесь углеводородов с различными примесями. Они не растворимы в воде, водонепроницаемы, эластичны, обладают вяжущей способностью. Удельная масса битумов колеблется от 0,73 до 1,3 г/см³, температура плавления от 27 до 110 °С.

По химическому составу битумы представляют собой смесь метановых (С_n·H_2n+n) и нафтеновых (C_nH_2n) углеводородов и отличаются от нефти повышенным содержанием кислорода (4-8 %) и серы (0,5-5 %).

Физико-химический состав: асфальтены, смолы, масла, карбены, карбоиды, асфальтогеновые кислоты.

Асфальтены - высокомолекулярные кристаллические вещества бурового или черного цвета е относительной молекулярной массой 1000-5500 и отношением С:Н=0,95-0,75. Они обуславливают вязкость битума. Концентрация асфальтенов в битуме от 3 до 30 %.

Смолы - полутвердые вещества с относительной молекулярной массой 600-800 и отношением С:Н=0,62-0,75, плотностью 1-1,1 г/см³, рН=7, температура плавления 100 °С. Они придают битуму пластичность м вяжущие свойства. Концентрация смолы в битуме от 15 до 30 %.

Масла (вязкие вещества коричневого цвета с относи тельной молекулярной массой менее 600 г и плотностью 0,9-0,92 г/см³) являются растворителями асфальтенов и смол. Содержание масел в битуме от 45 до 60%.

Карбены и карбоиды (твердые и хрупкие вещества) обуславливают жесткость битумов. Их содержание несколько выше 0,5 %.

Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды-ПАВ с плотностью более 1,0 г/см² - твердые, полутвердые или вязкие вещества, содержащиеся в битуме (до 3-5 %). При температуре выше 300 °С они разлагаются с выделением газа и воска.

Избыток асфальтогеповой кислоты вызывает хрупкость и жесткость битума.

Битумы разделяют по маркам: дорожные: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300 (здесь цифры означают глубину проникновения иглы пенетрометра при температуре 25 °С в течение 5 с под нагрузкой 100 гс, измеряемую в градусах пенетрации - °П: 1 °П=0,1 мм);

строительные: БН IV (21-40 °П), БН-V (5-20 °П);

изоляционные: БНИ IV (25-40 °П), БНИ V (20 °П);

нефтяные: БН-0, БН-I, БН-П, БН-Ш.

Водопоглощение битумов весьма незначительно, так, для БНД-90/130 через пять лет пребывания в воде оно достигает 15 % а для битумов БН-IV - только 2 %.

Коэффициент линейного расширения больше, чем у бетонов, что снижает трещиностойкость тампонажного мате риала.

При твердении битумов парафины кристаллизуются в виде дендритов, иногда в виде пространственных сеток. Смолы и асфалътены представлены в виде мицелл размером от 65 А° до нескольких микрометров. В битумах с низкой температурой размягчения асфальтены образуют складчатые структуры.

Битумные тампонажные смеси получают как из битума, так и из его эмульсий.

Поиск по сайту: