Физико-химические свойства вспененных глиноцементных систем

• Автор: Панфилова, Марина Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 129 с. : ил.

1.1. Факторы стабильности пен.

1.2. Влияние ПАВ на физикохимические свойства вспененных систем.

1.3. Влияние добавок различных стабилизаторов на устойчивость вспененных систем.

1.4. Применение пен в транспортном строительстве.

ГЛАВА 2. ПРИМЕНЯЕМЫЕ ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Определение кратности вспенивания бентонитовых суспензий

2.2.2. Определение устойчивости раствора.

2.2.3. Определение пористости отвержднных инъекционных растворов

2.2.4. Определение водопоглощения отвердевших систем.

2.2.5. Определение прочности вспененных глиноцементных систем
2.2.6. Определение коэффициента фильтрации затвердевших систем.
2.2.7. Определение вязкости бентонитовых суспензий.
2.2.8. Определение поверхностного натяжения
2.2.9. Определение электрокинетического потенциала суспензии.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ПАВ НА БЕНТОНИТЕ
3.1. Исследование адсорбции анионоактивного ПАВ на бентоните.
3.2. Исследование адсорбции неионогенного ПАВ на бентоните.
3.3. Исследование влияния добавок технических моющих средств на
устойчивость и структурномеханические свойства вспененных систем
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТАБИЛИЗАТОРА НА УСТОЙЧИВОСТЬ ВСПЕНЕННЫХ БЕНТОНИТОВЫХ СИСТЕМ
4.1. Исследование добавок жидкого стекла на устойчивость и структурномеханические свойства бентонитовых суспензий.
4.2. Влияние крахмала на устойчивость вспененных бентонитовых систем.
4.3. Исследование добавок модифицированного крахмала на устойчивость
бентонитовых суспензий.
Выводы но главе
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ВСПЕНЕННЫХ ГЛИНОЦЕМЕНТНЫХ СИСТЕМ.
5.1. Влияние добавок крахмала на структурообразование и физикомеханические свойства инъекционных растворов
5.2. Влияние жидкого стекла на структурообразование и физикомеханические свойства аэрированных инъекционных растворов.
5.3. Совместное влияние добавок крахмала и жидкого стекла на структурообразование и физикомеханические свойства вспененных глиноцементных растворов.
.
5.4. Рекомендации по составам инъекционных вспененных растворов Выводы по главе.
ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
6.1. Экономическое обоснование применения глиноцементных и бентонитовых
растворов для тампонажа скважины.
И 6.2. Экономическая оценка применения вспененных систем при тампонаже
скважины.
6.3. Определение срока окупаемости единовременных затрат по новой
технологии.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Гидрофильная часть молекулы ПАВ полярна и, вследствие дипольного взаимодействия молекул, внедряется в воду. Гидрофильной частью является карбоксильная, сульфатная, сульфонатная и другие группы, а также СН2 О СН2 группы и содержащие азот или фосфор. Первой стадией процесса пенообразования является образование газовой эмульсии. На межфазной поверхности пузырьков образуется адсорбционный слой ПАВ. При флокуляции пузырьков на поверхности раствора формируется пленочный каркас пены. Он состоит из прослоек жидкости, находящейся между взаимосвязанными адсорбционными слоями ПАВ на пузырьках пены, поэтому образуется единая пространственная система. Она определяется соотношением объемов газовой и жидкой фаз. В зависимости от этого соотношения пены могут иметь сферическую форму ячейки шаровая пена, полиэдрическую или переходную ячеистую. У.ж превышает объем газовой фазы Уг, более чем в раз. Пленки пузырьков этой пены имеют относительно большую толщину чем меньше отношение Уж Уг, тем меньше толщина пленки. Структура полиэдрических пен описывается геометрическими правилами Плато ,. Три пузырька, стенки которых встречаются под углом 0 градусов, образуют механически устойчивую систему. При соединении пузырьков пленки, разделяющие их, образуют трехгранный столбик жидкости, называемый каналом ПлатоГиббса. Большая кривизна поверхности в области контакта трех пузырьков приводит к значительному перепаду давлений между газовой и жидкой фазами, поэтому происходит выдавливание жидкости из пузырька пленки в канал ПлатоГиббса. Так как стенки всех пузырьков должны быть одинаковыми, то в одной точке узле сходятся четыре канала ПлатоГ иббса и образуют между собой углы 9 градусов минут . Пена представляет собой пентагональный додекаэдр фигуру, ограниченную прямоугольными гранями. Состояние такой пены близко к равновесному, и она наиболее устойчива. Даже в присутствии пенообразователей пена со временем может разрушаться. Преобладание того или иного из этих процессов при разрушении пены зависит от многих факторов. В очень стабильных пенах разрыв пленок не происходит в первые мин. В пенах высокой кратности, а также в пенах, полученных из вязких жидкостей, процесс истечения затруднен, и разрушение пены, в основном, объясняется диффузией газа . Для суммарной оценки вклада трех составляющих разрушения пен введены величины и , характеризующие соответственно среднее время жизни жидкости и газа в пене
i 1Уож 1 V и V I V, 1. V объем газа в пене в момент времени . Следует отметить, что эти величины не позволяют надежно характеризовать устойчивость пены в целом. Разрушение пены зависит от скорости двух конкурирующих процессов истечения жидкости и разрыва пленок. V0 V V 1 V0 V V , 1. VV V, 1. РЖУП УЖУЖ УГ, 1. Ц р0 Ц , 1. Ь и Ц. Для определения величин Ьг , Ь и фиксируется во времени уровень поверхностей пена жидкость и пена газ. По полученным данным строят график зависимости изменения объемов газа и жидкости в пене и во времени. Площадь, ограниченная кривыми, дает значения и Ь. Истечение жидкости из пен происходит по каналам под действием сил тяжести и капиллярных сил всасывания. В пенах эти силы действуют одновременно. Гравитационные силы регулируют истечение жидкости через всю сеть каналов, но практически не оказывают влияния на переток жидкости из пленок к этим каналам. Поведение жидкости в пене, находящейся в гравитационном поле, определяется соотношением между капиллярными силами и силой тяжести. На первой стадии после образования пены в большей степени проявляются капиллярные силы, под действием которых происходит перетекание жидкости из ф пленок в каналы. Такое перераспределение жидкой фазы внешне выражается в задержке нетечения жидкости, которая называется периодом накопления . Этот период характеризуется интенсивным укрупнением пузырьков в результате диффузии газа и расширения каналов. В это же время происходит накопление жидкости в нижнем сечении пенного столба. Продолжительность задержки увеличивается с ростом кратности пены и уменьшается до критического значения с увеличением ее столба.