Композиционный состав для изготовления искусственного керна горных пород и способ изготовления искусственного керна

Скачать ZIP архив.

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ЦРЕСПУБЛИК(19) ( 1778298 я)5 Е 39/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ С ЛЬСТ м.Губкина, 1955, вып. 14. ралов ра спекания ивания с Извес1 с" рны, в цевыи икое нат эующего в тщате о- бнес жи ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по взрывным методам геофизической разведки и Московский авиаци-онно-технолог ческий институт им. К.Э.Циолковского02) Б, Б.Шприц, В,ф. Болдина, В;М.Те" бякин, В,В,Иваненко, А.С,Муркина, В.Ф,Гаранин, А.В.Лоханкин, В.М.Копылов, В,Н,Кончаков и В,С.Замахаев (56) Авторское свидетельство СССР йф 1368435, кл. Е 21 С 39/00, 1986,.Кошелева И.М. и Кусаков И.И.Методика исследования модельных кернов из кварцевого песка. -.Труды МНИ Изобретение относится к горной пмышленности, а именно к созданиюкусственных образцов горных пород(искусственных кернов), имитируютпо своему химическому составу ественные горные породы различных нетяных месторождений.Известны различные составы и ссобы приготовления искусственныхразцов горных пород из порошков м(54) КОМПОЗИЦИОННЬ 1 й СОСТАВ ДЛЯ ИЗГО-.ТОВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО КЕРНА ГОРНЫХ ПОРОД И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСКУССТ" ВЕННОГО КЕРНА(57) Использование; моделированиегорных пород, преимущественно для испытаний прострелочно-взрывной аапаратуры. Сущность изобретения: композиционный состав содержит кварцевый наполнитель и кремнийорганические связующее. В качестве связующего использована высококонденсированная модифицированная полиэтоксисилоксановая смола.Соотношение компонентов, мас,: квар- .цевый наполнитель 86-95, связующее 5-14, В качестве модификатора смолы вводят спиртовой раствор щелочи. Со" держание щелочи 0,15-0,451 от содержания смолы. Для изготовления керна из ксмпозиционного состава его сначала формируют в оснастке. Затем от, р верждают керн в 253 водном растворе аммиака. Отвержденные керыы высуши"еааЬ вают при постепенном повышении темпе" ратуры от 40 до 120 С. 2 с, и 1 э,п. Ч ф-лы, 3 табл.СО Ю эличной зернистости путем ,: в процессе обжига или скле;помощью связующего.тн например, искусственные со -ав которых входит кварсок, пылевидный кварц и жид иевое стекло в качестве свяСпособ изготовления состоит ьном перемешивании компонендким стеклом, разбавляемымна 1/3 водой, наполнении и утрамбовкев Форме каждой порции, Образец кернаподсушивается на воздухе в течение5-7 сут, выдерживается в сушильномшкафу при 50 и 150 С по 24 ч на каждом режиме, затем подвергается термической обработке при 600-650 С поспециальной технологии.Наиболее близкой к изобретению по 1 Отехнической сущности и достигаемомуэффекту является композиция, содержащая наполнитель (кварцевый песок ипылевидный кварц) и в качестве связующего - гидролизованный тетраэтилор"тосиликат, приготовляемый непосредственно перед составлением смеси и изготовлением кернов, Отверждение отпрессованного образца происходит втечение 1 сут при комнатной темпера Отуре, затем в сушильном шкафу при85-90 С в течение 2 ч, при 200-250 Св течение 1 ч и прокаливании в муФельной пеци при 550 С в тецение 4 чс постепенным охлаждением, Изготовлен 15ный таким образом керн обладает струк.турой, близкой по минералогическомусоставу и геометрии порогового пространства к естественным кварцевым песчаникам, ЗОНедостатки образцов указанногосостава состоят в недостаточно высокой механической прочности из"за не"возможности введения повышенного(обеспецивающего необходимую процность) количества связующего без разрушения структуры смолы, в наличиипри его изготовлении сложной химической реакции гидролиза этилсиликата,длительности и высокой энергоемкости 4 Опроцесса изготовления вследствие проведения операции прокаливания керновпри 550-600 С,Целью изобретения является повышение точности моделирования Физикомеханических свойств кернов большогодиаметра при одновременном сниженииэнергоемкости изготовления кернов.Поставленная цель достигается тем,что в композиционный состав для мо" 5 Оделирования керна горных город, включающий кварцевый наполнитель и крем"нийорганическое связующее, в качестве последнего используют высококон.денсированную модифицированную полиэтоксисилоксановую смолу при следую 55щем соотношении компонентов, мас,3:Кварцевый наполитель 86-95Связующее 5-14,геред смешиванием наполнителя и свя"зующего производят модификацию связующего, смешивание осуществляют неранее чем через 15 ч после модифика"ции, а отеерждение керна проводятпутем его выдержки в 25;-ном водномрастворе аммиака до полного насыщенияи последующей сушки с постепеннымповышением температуры от 40 до 120 С.Сопоставительный с прототипом ана"лиз позволяет сделать вывод, чтогредлагаемый состав отлйчается отизвестногс введением новых компонентов, а именно в качестве связующегоиспользуется полкэтоксисилоксановаясмола, модифицированная спиртовымраствором щелочи.При использовании продукта 111-228 (ТУ 6-02-1339-86) в качествесвязующего в процессе изготовленияискусственных кернов с увеличениемих размеров до 4 90 мм и 1 = 200230 мм наблюдается неполное отвержде"ние по центру образцов, Введение вгродукт 111"228 модификатора (спир"тового раствора щелочи) в количествеот 0,15 до 0,453 способствует полному протеканию реакции гидролитическойполиконденсации связующего по всемуобъему керна, цто позволяет получитьполностью отвержденные керны,Результаты испытаний на степеньотверждения приведены в табл,1.Степень отверждения, и зависимости от количества вводимого модифика"тора, определялась по торцевым срезамна кернах д 90 мм по следующей формуле:ггде Я - степень отверждения, Ф;71 в объем отверждения части кернаю м фЧ - объем керна, мз.При введении в связующее модифика"тора в количестве менее 0,15 не происходит полного отверждения (середи"на керна сырая, Рыхлая), а при введении более 0,45 происходит неполное отверждение и поверхностное осыпанке пьлевидного кварца, Применениемодификатора от 0,15 до 0,453-ногосодержания связующего позволяет получить полностью отвержденные керны,При изготовлении модифицированного связующего существеннее влияниена степень отверждения оказывает нетолько количественное соотношениемодификатора. но и время приготовле"1778298 б 10 15 20 ния модифицированного связующего.Результаты испытаний приведены втабл. 2,Установлено, цто полное отверждение изготовленных кернов происходитпри использовании модифицированногосвязующего не ранее цем церез 15 цс.момента его изготовления,Для экспериментальной проверкипредлагаемого способа было подготовленно 8 композиций с разлицным про"центным соотношением ингредиентов,В качестве связующего использовалиспециально приготовленный растворсмолы 111-228 (ТУ 6-02-1339-86) сразличным содержанием модификатора(0,15-0,Й 4). Модификатором являетсяспиртовой раствор щелочи, В качественаполнителя применяли смесь люберецкого кварцевого песка и пылевидногокварца марки КП.Последовательность и режимы приго-товления предлагаемых композиций испособ изготовления искусственныхкернов состоят в следующем,Снацала перемешивают фракции наполнителя в необходимых соотношенияхв смесеприготовительных бегунах тип018 М в течение 20 мин затем . в процессе перемешивания наголнителя.(кварцевый песок и пылевидный кварц)в смеситель вводят предварительноприготовленное и выдержанное не менее 15 ц модифицированное связующее.Продолжительность плакирования связующего 20-30 мин, после чего смесьготова для Формования образцов кернов,Для Формования образцов керновиспользовалась металлическая оснаст"ка. Для их изготовления могут бытьиспользованы любые методы динамичес"кого уплотнения смесей, а именнопрессовый, ручной и т.д. В данкомслучае уплотнение композиций производилось путем двустороннего прессования в пресс-Форме с выдержкой поддавлением М МПа в тецение 1,5 минс каждой стороны, Полуценнные сырыекерны отверждались путем погруженияих в 251-ный водный раствор аммиакана 20 ц. Отвержденные керны последовательно сушились при 50, 70, 100 и120 С в тецение 8 ч при каждой темпе"ратуре,Готовые керны, изготовленные попредлагаемой методике, были испытаны,Их прочностные характеристики указа"ны в табл. 3.В результате испытаний видно, цтоцелесообразно применять песчаник ссодержанием связующего до 1 М, цтообеспечивает необходимые прочностныепараметры,Реализация изобретения позволитиспольэовать его вместо естественныхобразцов горных пород в специальныхкомбинированных мишенях для исследования и испытания пробивной способности перфораторов в условиях высоких давлений и температур, при исследовании закономерностей разрушенияпород при взрывном нагружении, примоделировании продуктивных нефтенос"ных месторождений, а также при исследовании вскрытия: нефтяного пласта,при изучении прс цессов Фильтрации ивытеснения нефти водой из пористойсреды,Характерными технико-экономически " ми показателями нового способа изго" товления искусственного керна являет" ся возможность получения однородных и неоднородных образцов с заранее заданными колйекторскими свойствами, по своему химическому составу имити" рующих естественные горные породы разлицных нефтяных месторождений, позволиг использовать искусственные керны неоднократно для проверки воспроизводимости полученных результатов, . Применение искусственных кернов позволит уменьшить энергозатраты при изгото-, влении,исключить использование (или . 40. энациТельно уменьшить) дорогостоящих и труднодобываемых естественных кернов,удешевить процесс испытаний простре"лоцно-взрывной аппаратуры (ПВА). Формула. изобретения 1.Композиционный состав для изготовления искусственного керна горных пород, включающий кварцевый наполни- тель и кремнийорганицеское связующее, о т л и ц а ю щ и й с я тем, цто, с целью повышения точности моделирова ния физико-механических свойств кер" нов большого диаметра, в качестве кремнийорганицеского связующего ис" пользуют высококонденсированную модифицированную полиэтоксисилоксановую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.4:,смола 5-14 2. Состав по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве модиФикатора вводят спиртовой раствор щелочи в количестве .0,15-0,45 0 от со" держания модиФицированной смолы. 10 3. Способ изготовления искусственного керна, включающий смешивание кварцевого наполнителя и кремнийорганического связующего, Формование Состав связующего Содержание модиФикаттора в связующем,мас,1 Степень отверждениякерна,об,Ф смола 111-228 30 Смола 111-228 мо- диФицированная 98 100 100 100 100 100 97 0,10,150,20,30,40,450,5 и в те тта ииеаитааиаттттваааавве втеаатеТаблица 2 и та Время приготовлениямодиФи ци рованногосвязующего, ч Степень отвер"ждения керна, об.4 1 5 10 14 15 24 30 50 70 96 , 100 100 Табли ца 3 ттваи ааиватти и тете тити ее е ивСодеражание модиФицированного свя"зующего,05 10 15 Прочность при изгиЬе, ИПа 80/20 60/40 50/50 40/60 20/80 1,7 О 3,1 О 2,5 О 2,3 О 1,90 1,30 2,70 5,80 5,20 3,10 1 10 2 40 7 20 7 60 7 30 090 2,10 7,80 8,90 8,40 0,60 1,80 8,30 9,50 9,10 Соотношение кварцевогопеска к пылевидномукварцу,в наполнителе,керна в оснастке, уплотнение состава и отверждение керна, о т л и ч а ю " щ и й с я тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса изготовления керна, перед смешиванием наполнителя и связующего производят. модиФикацию связующего, смешивание компонентов осуществляют не менее чем через 15 ч после модиФикации, а отверждение керна проводят путем его выдержки в: 25 0-ном водном растворе аммиака до полного насыщения и последующей суш ки с постепенным повышением темпера" туры от 40 до 120 СТ а б л и ц а 1

Смотреть

Заявка

4876666, 22.10.1990

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ВЗРЫВНЫМ МЕТОДАМ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ, МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. К. Э. ЦИОЛКОВСКОГО

ШПРИЦ БОРИС БЕНЦИОНОВИЧ, БОЛДИНА ВАЛЕНТИНА ФЕДОРОВНА, ТЕБЯКИН ВИКТОР МИХАЙЛОВИЧ, ИВАНЕНКО ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ, МУРКИНА АЛЛА СЕМЕНОВНА, ГАРАНИН ВЛАДИМИР ФЕДОРОВИЧ, ЛОХАНКИН АНАТОЛИЙ ВИКТОРОВИЧ, КОПЫЛОВ ВИКТОР МИХАЙЛОВИЧ, КОНЧАКОВ ВИТАЛИЙ НИКОЛАЕВИЧ, ЗАМАХАЕВ ВИКТОР СЕРГЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: E21C 39/00

Метки: искусственного, композиционный, состав, пород, горных, керна

Опубликовано: 30.11.1992

Код ссылки

<a href="http://patents.su/4-1778298-kompozicionnyjj-sostav-dlya-izgotovleniya-iskusstvennogo-kerna-gornykh-porod-i-sposob-izgotovleniya-iskusstvennogo-kerna.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Композиционный состав для изготовления искусственного керна горных пород и способ изготовления искусственного керна</a>

Похожие патенты