Конденсационно-кристаллизационная структура
Cтраница 3
При взаимодействии с известью в течение 24 ч коэффициент устойчивости составляет 0 28: вследствие ее ограниченной растворимости требуется более длительное время для формирования конденсационно-кристаллизационной структуры. Недостаток извести для формирования структуры пермотриасо-вой глины отражается и на поведении ее в воде. Коэффициент устойчивости составляет всего 0 09, что больше, чем у необработанной глины, но меньше критического значения. [31]
Объяснение причин малой активности ВКР, наблюдаемой в ряде случаев, не было дано в литературе, хотя имелись указания на отдельные причины. Вместо прочных конденсационно-кристаллизационных структур, превращающих неустойчивую породу в монолит, образуются значительно менее прочные коагуляционные структуры. Поэтому, несмотря на упрочняющую функцию жидкой фазы, требования к водоотдаче ВКР могут быть снижены лишь до известного предела. [32]
Оводнение снижает упрочняющий эффект, ослабляя контакты между отдельными агрегатами и изменяя характер структур. Вместо прочных конденсационно-кристаллизационных структур, превращающих неустойчивую породу в монолит, образуются значительно менее прочные коагуляционные структуры. Поэтому, несмотря на упрочняющую функцию жидкой фазы, требования к водоотдаче хлор-кальциевых глинистых растворов могут быть снижены лишь до известного предела. В промысловых условиях было показано, что при чрезмерных водоотдачах вновь начинается осыпание аргиллитов. [33]
Для реакции извести с кремнеземом характерна линейная зависимость связывания SiO2 от количества поглощенной извести ( рис. 5.25); рост структурно-механической прочности глин рт в зависимости от количества связанного SiO2 также происходит линейно. В силу слабой растворимости извести реакция связывания SiO2 и образования гидросиликатов, формирующих конденсационно-кристаллизационную структуру, растягивается во времени и зависит от количества ионов кальция в фильтрате. Так, для фильтрата, содержащего только известь, количество связанного SiO2 за время с 8 до 40ч увеличивается с 250 до 626 4мг - эл. В присутствии 5000 мг / л Са2 количество связанного SiO2 увеличивается с 376 2 до 780 мг-экв / 100 г, а рт возрастает до 3 6 МПа. [34]
Между тиксотропными коагуляционными структурами и конден - - сационно-кристаллизационными существует гамма переходов, характеризующих изменение энтропии системы. Термодинамически устойчивы слабые коагуляционные структуры, для которых, по П. А. Ребиндеру, действительно уравнение: и НТ, где / с - константа Больцмана. Прочные конденсационно-кристаллизационные структуры соответственно термодинамически неустойчивы и для них характерно неравенство: и НТ. [35]
 |
Влияние концентрации извести на емкость обмена аскангеля. [36] |
Кальцинирование глины приводит к разжижению суспензии. При нормальных температурах реологическое поведение растворов, содержащих малые добавки извести, мало отличаются от поведения растворов с большими добавками извести. Однако при нагревании избыточное кальцинирование играет отрицательную роль из-за появления конденсационно-кристаллизационных структур, образующимися на поверхности частиц гидравлически-активными вяжущими веществами. [37]
Этот тип раствора впервые применен в конце 1950 - х годов с целью ингибирования глинистых частиц и предупреждения перехода их в раствор, за счет снижения диспергирования, а также повышения устойчивости вязкопластичных глин в стволе скважины. Основными компонентами ХКР, кроме воды и глины, являются хлорид кальция, известь и защитные реагенты. Хлорид кальция снижает гидратацию глинистых пород вследствие перехода последних в кальциевую форму, а также коагулирует их, способствуя образованию конденсационно-кристаллизационных структур, упрочняющих стенки скважины. Известь применяется для регулирования рН, величина которого должна быть в пределах 8 - 10, а также с целью снижения степени гидратации глинистых частиц. Механизм данного явления связан с молекулярным поглощением извести глиной с образованием труднорастворимых гидросиликатов кальция. [38]
В этот же момент происходят ионообменные реакции, формирующие коагуляционные структуры и тормозящие процесс разупрочнения увлажненной глины. В присутствии ионов калия реакции становятся необменными и создаются предпосылки формирования нового гидрофобного минерала. Регулирование рН среды за счет КОН и гидроксидов кальция и бария интенсифицирует ионообменные процессы и, инициируя хемосорбционные процессы, сопровождающиеся образованием гидросиликатов, способствует формированию конденсационно-кристаллизационных структур, создающих надежные и прочные связи между частицами и агрегатами глинистой породы на стенке скважины. Такой синергетичес-кий эффект последовательного воздействия ионов калия, кальция, бария и их гидроксидов обеспечивает возрастающую во времени устойчивость увлажненной глины и стабильность стенки скважины, сложенной глинистой породой. [39]
Таким образом, рост структурно-механической прочности и водоустойчивости аргиллита является результатом образования гидросиликатов кальция и бария, формирующих кон-денсационно-кристаллизационные структуры. Причем в первую очередь связывается аморфный диоксид кремния, всегда имеющийся в глинистых породах. По мере увеличения количества прореагировавшего SiO2 интенсивно повышается прочность увлажненной глины. Процесс формирования прочных конденсационно-кристаллизационных структур не заканчивается после полного связывания аморфного кремнезема, о чем свидетельствует рост структурно-механической прочности. Очевидно, что образование гидросиликатов и других соединений, формирующих конденсационно-кристаллизацион-ные структуры, происходит за счет связывания кремния кристаллической решетки глинистого минерала. [40]
Замечательной чертой коагуляционных структур является тиксо-тропия. Последняя понимается как полностью обратимый изотермический процесс разрушения контактов под действием внешних усилий и восстановления их, когда они устранены. Таким образом, тиксотропные структуры характеризуются двумя величинами: прочностью и темпом ее восстановления. Обе обусловлены ван-дер-ваальсовыми когезионными силами, на один-три порядка более слабыми, чем у необратимых конденсационно-кристаллизационных структур, скрепляемых силами химической связи. Тиксотропию - объясняют также наличием на потенциальных кривых, результирующих силы молекулярного притяжения и электрического отталкивания, второго неглубокого минимума на расстояниях порядка нескольких двойных слоев. [41]
Таким образом, проведенные исследования показывают, что на процессы структурообразования большое влияние оказывают гидроксильные группы гидроксидов щелочноземельных металлов. В присутствии растворов NaOH и КОН структурные связи не только не формируются, но и разрушаются уже имеющиеся. Наибольший эффект при малых концентрациях достигается при совместном действии катионов и одноименных гидроксидов, при котором возникающие коагуляционные связи преобразуются в более прочные конденсационно-кристаллизационные структуры. [42]
Такие представления объясняют возникновение у разбуриваемых пород тенденции к сохранению устойчивости, но ими нельзя объяснить крепящее действие силикатных растворов. Для этого должен быть дополнительно привлечен механизм силикатирования. В соответствии с ним силикат натрия как соль очень слабой кислоты легко гидролизуется с образованием коллоидального осадка кремнегеля, цементирующего отдельные частицы. В присутствии соли усиливается выпадение на твердую фйзу конденсированного поликремниевого осадка, тем большего, чем выше модуль жидкого стекла, его концентрация и температура. В результате на поверхностях раздела по-вляются скрепляющие конденсационно-кристаллизационные структуры. [43]
На характер и интенсивность процессов структурообразования существенное влияние оказывают гидроксиды бария и кальция, причем имеется определенная взаимосвязь и с количеством катионов. При совместном действии катионов кальция и извести достигается необходимый эффект, но процесс растянут во времени. Сказываются опять-таки слабая растворимость и недостаток уже гидроксильных групп. Поэтому в условиях достаточного количества катионов и гидроксильных групп следует ожидать интенсивного процесса структурообразования. Действительно, для высококонцентрированных растворов гидроксида бария ( 10 - 15 %) интенсивные химические реакции формируют высокопрочностные конденсационно-кристаллизационные структуры ( рт 22 54 - 66 65 МПа), что приводит к увеличению устойчивости глины в 2 85 - 8 5 раза. [44]
Возможен и второй тип структуры - конден-сационно-кристаллизационный, характеризующийся более прочной связью химического характера. В этом случае обратимость тиксотроп-ных изменений нарушается. В студне кремниевой кислоты, получающемся при подкислении раствора силиката натрия минеральной кислотой, атомы кремния, соединяясь между собой через атомы кислорода, образуют длинные цепи. Между цепями также возникают поперечные связи ( кислородные мостики), в конечном счете образуется пространственный каркас - конденсационно-кристаллизационная структура. [45]
Страницы: 1 2 3