Экспериментальные работы по связыванию больших объемов рассола Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

© А.А. Лапицкий, В.П. Шустров, В.И. Ноздря, Ю.В. Семенов,

2005

УДК 622.7

A.A. Лапицкий, В.П. Шустрое, В.И. Ноздря, Ю.В. Семенов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПО СВЯЗЫВАНИЮ БОЛЬШИХ ОБЪЕМОВ РАССОЛА

Семинар № 19

Ту настоящей статье приводятся ре--Ж-# зультаты определения технологических параметров гелеобразующих составов для получения гелей плотной консистенции из рассола, находящегося в подземной емкости.

В подземном строительстве нередко возникает проблема герметизации и ликвидации подземных полостей, заполненных насыщенным рассолом.

В случае, когда невозможно ликвидировать фильтрацию в водоносные горизонты и протечки на поверхность традиционными методами, нами рекомендуется отверждение жидких отходов непосредственно в емкости путем связывания рассола с помощью гелеобразующих составов.

Теоретические основы возможности связывания рассолов изложены в [1]. Прежде чем проводить такие работы на одном из натурных объектов, нами в ООО «Подземгазпром» были проведены опытные работы на емкости объемом 218 л с целью уточнения и определения ряда технологических параметров процесса. Технологическими параметрами в данном случае являются факторы и величины

Схема проведения эксперимента по загелива-нию рассола в емкости 218 л:

1 - емкость объемом 218 л с глухой пробкой; 2 -подающая труба с воронкой наверху и дырчатым фильтром внизу; 3 - отводящая труба; 4 - приемная емкость

процесса, который определяет качество полного отверждения или связывания рассола в емкости, такие как: технология приготовления смесей (подбор оптимальных составов, времени перемешивания), их начальная вязкость, pH растворов, сроки загустевания, способы транспортировки их в подземную емкость.

Принципиальная технологическая схема проведения эксперимента приведена на рис. 1.

Для проведения эксперимента емкость была полностью заполнена рассолом плотностью 1,20 г/см3. Первая порция гелеобразующего состава приготавливалась на 7 л рассола той же плотности, причем

Стрелками указаны направления потоков.

сначала при перемешивании вводилась кислота, а затем нефелиновый концентрат.

Расчетная потребность материалов на загеливание рассола в емкости объемом 218 л при порционной подаче гелеобразующего состава составляет:

• объем порции подаваемого состава - 7,056 л,

• количество нефелина на 1 порцию

- 1022 г,

• количество кислоты на 1 порцию

- 423 мл,

• количество порций - 32,

• общее количество нефелина -32700 г,

• общее количество кислоты -1351,6 мл.

• В приемной емкости останется 7,0 л + 17,44 л рассола

Эксперимент по связыванию рассола в емкости объемом 218 л проводился в течение 10 часов, за которые в емкость были введены 32 порции гелеобразующего состава из расчета на 100 мл рассола 15 г нефелина:6,2 мл кислоты. Время перемешивания каждой порции принималось 3035 мин, в конце опыта после введения 25ой порции время перемешивания уменьшили до 15-20 минут, т.к. состав начинал быстро густеть. Подача гелеобразующего состава прекращена по достижении расчетного количества подаваемых материалов. Через 3-ое суток в емкости образовался плотный гель с динамической вязкостью 3500 мПа-с.

В ходе проведения эксперимента осуществлялись замеры основных параметров гелеобразования: плотности, pH и температуры (рис. 2-4).

Скачок плотности после введения 28 порции состава объясняется начавшимся объемным гелеобразованием.

По снижению pH фиксируется начало и конец гелеобразования.

Значительного повышения температуры в процессе проведения эксперимента в зависимости от количества и объема подаваемых порций гелеобразующего состава отмечено не было. Замеряемая температу-

ра при проведении эксперимента в емкости объемом 218 л не превышала 40 °С.

Анализ данных, полученных при связывании рассола в емкости объемом 218 л можно отметить, что гелеобразование с завершающей стадией контро-лируется при достижении системой следующих показателей:

• соотношение рассол: нефелин:

кислота в приготавливаемой порции гелеобразующего состава должно составлять 100:15:6,2;

• необходимое количество порций для загеливания заданного объема рассола определяется по формуле п = =УПе / Усмес +1; где - п - количество порций; УПЕ -объем ликвидируемой подземной емкости; Усмес - объем смесителя, в котором приготавливается порция гелеобразующего состава;

• динамическая вязкость (по вискозиметру СПВ-5) «не течет»;

• плотность системы должна достигать 1,37-1,39 г/см3;

• процесс гелеобразования достигается при pH 2,7;

• период гелеобразования в подземной емкости - не менее 3 суток.

По результатам проведенных экспериментальных работ по загеливанию большого объема рассола с образованием прочного геля можно сделать следующие выводы:

1. Приготовление гелеобразующего состава должно происходить в кислотоустойчивом смесителе (кислотнике) при скорости перемешивания 30-100 об/мин. При этом необходимо выполнять следующее условие: сначала в рассол подается кислота, а затем нефелин.

2. Для первой порции берется приготовленный на поверхности насыщенный рассол плотностью 1,2 г/см3, следующие порции берутся из приемной емкости, куда выдавливается рассол из ПЕ.

Рис. 2. ¡Изменение плотности

системы при порционном вводе гелеобразующего состава в емкость объемом 218 л

Рис. 3. Изменение pH системы при порционном вводе гелеобразующего состава в ПЕ объемом 218 л

Рис. 4. Изменение температуры системы при порционном вводе гелеобразующего состава в емкость объемом 218 л

3. Соотношение рассола: нефелина: кислоты в

приготавливаемом гелеобразующем составе должно составлять 100:15:6,2. Возможно уменьшение соотношения рассол: нефе-

лин: кислота до 100:7,5:3,1, что повлечет за собой увеличение количества порций.

4. Время перемешивания состава для большой емкости в начальных 20-ти порциях должно составлять 30-40 минут, затем снижаться до 15 минут.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Смирнов В.И., Шустрое В.П., Лапицкий A.A. Технологические параметры ликвидации подземных емкостей в каменной соли, созданных специальными методами. Газовая промышленность, № 3, 2003, с. 68-70.

2. Шустрое В.П., Лапицкий A.A., Семенов Ю.В. Технология подачи гелеобразующих материалов в емкость. Наука и техника в газовой промышленности, № 4, 2002, с. 43-45.

3. Лыгач В.Н., Ноздря В.И., Семенов Ю.В., Шустрое В.П., Лапицкий A.A. Исследование и выявление оптимальных параметров кислотного разложения нефелинсодержащего сырья с целью получения гидрогелевых составов для гидроизоляции буровых скважин и обезвреживания жидких отходов. Горный информационноаналитический бюллетень, № 3, М.: Изд-во

МГГУ. 2004. - С. 337-340.

— Коротко об авторак ---------------------------------------

Лапицкий A.A., Шустрое В.П. - ООО «Подземгазпром»,

Ноздря В.И - «ИКИМСО»,

Семенов Ю.В. - Московский государственный горный университет.