Brevet FR2193043A1 — publié le 19740215

La présente invention concerne des coulis d'injection auto-épaississants pour réaliser ltétanchéité ou la consolidation de terrains fissurés ou poreux sous courant d'eau. Le point le plus mal résolu par les spécialistes injecteurs est celui de l'injection sous courant dteau. Tous les coulis actuellement connus, quelle que soit leur composition chimique frésine organique, gel de silice, mélange de ciment et d'argile ou bentonite etc...) et, quels que soient les additifs que l'on y incorpore, ont la propriété commune de se fluidifier lorsqu'on les dilue. Par conséquent lorsqu'ils sont injectés sous courant d'eau, ils se trouvent délavés et entratnés au loin. On a essayé- d'utiliser des coulis extrêmement épais et thixotropés, contenant éventuellement du sable, du gravillon ou des matières fibreuses. Mais ces compositions se mélangeaient avec l'eau en circulation et, se trouvant diluées, étaient finalement entratnées. Par ailleurs l'utilisation de coulis à temps de prise très courts ne peut conduire à de bons résultats puisque le coulis ne progresse pas assez dans le terrain. De plus, ces temps de prise très courts sont difficiles à réaliser et, bien souvent, la prise intervient dans le malaxeur ou dans le forage lui-même et non dans le terrain. La Demanderesse a trouvé, pour cet usage, un coulis qui a la propriété unique et curieuse de s'épaissir lorsqu'il est dilué par l'eau en circulation. Ce coulis est essentiellement formé d'une émulsion aqueuse d'un polyester insaturé en solution dans un nonomère éthylénique, copolymérisable avec le polyester. On peut utiliser n'importe quelle résine de polyester insaturée du commerce. L'émulsion se fait par agitation de la solution de polyester en nilieux aqueux, légèrement alcalin afin de ne pas saponifier le polymère. L'alcalinité peut être obtenue par la majorité des bases et des sels de base forte minéraux ou organiques solubles dans l'eau ou le polyester. La polymérisation s'effectue avec les mêmes catalyseurs, accélérateurs et inhibiteurs que ceux, parfaitement connus,utilisés pour les polyesters purs, leur dosage permettant de régler le temps de gel- dans une large gamme. Ces émulsions, qui présentent l'intérêt d'avoir une densité voisine de celle de l'eau peuvent éventuellement être chargées pour augmenter leur densité. également, sans sortir du cadre du présent brevet, des diluants copolyrnérisables peuvent être ajoutés au polyester afin de diminuer-la viscosité du systètne. A titre d'exemple non limitatif, on peut citer les formules suivantes EXEMPLE I Parties en poids Polyester insaturé (réactivité moyenne, faible viscosité) vendu sous la marque 112 STRATYL A 116 par la Société REDIS Eau à 5 g/litre de carbonate de sodium 100 Catalyseurs et accélérateurs Hydropéroxyde de méthyl éthyl cétone 1,5 Octanoate de Cobalt 0,3 Diméthylaniline 1 Cette émulsion a une viscosité initiale de 1000 cP et un temps de gel de 4 minutes. EXEMPLE Il Pour obtenir une émulsion initialement fluide, on peut utiliser la formule suivante Polyester identique à celui de l'exemple I 67 Diluant réactif (styrène) 33 Eau à 795 g/litre de carbonate de sodium 180 Dans laquelle on ajoute les catalyseurs et accélérateurs dans les mêmes proportions que dans l'exemple I. EXEMPLE III Pour augnaenter la densité de l'émulsion, on peut utiliser la formule suivante Polyester identique à celui de ltexemple I 67 Styrène 33 Eau à 5 g/litre de carbonate de soude 100 Baryte 100 Les catalyseurs et accélérateurs étant les memes que ceux de l!exemple I. La densité initialement très voisine de 1 crott jusqu'à 1,35 environ, ce qui permet à l'émulsion de ne pas flotter. Les émulsions selon l'invention s'épaississent très vite lorsqutelles sont diluées avec de l'eau. Pour une certaine proportion d'eau on constate une augmentation brutale de la viscosité. Le dosage en eau des émulsions est choisi avec précision et de telle manière que cette transformation puisse s'effectuer par addition d'une assez faible quantité d'eau. Dans le tableau suivant on donne la variation de la viscosité de l'émulsion de l'exemple Il en fonction de la teneur en eau Teneur en eau en (volume d'eau) Viscosité en cPo Observations volume total) 0 20 50 80 60 150 65 500 valeur adoptée à la préparation 70 875 eau additionnelle )en provenance des 80 10 000 )eaux de circulation On constate qu'une augmentation de 15% de la teneur en eau du coulis par rapport extérieur transforme ce mélange faiblement visqueux (500 cPo, c'est-à-dire sensiblement la viscosité d'une huile de voiture) en un corps ayant la consistance d'une graisse épaisse. On peut donc oestre assuré d'avoir cet épaississement dans tous les cas de terrain sous circulation d'eau. Dans son utilisation en prFsence d'un courant d'eau souterrain, le produit ne pourra pas être délavé puisqu'il s'épaissira au fur et à mesure que l'eau souterraine le diluera. Cette eau bloquera le coulis et ceci d'autant plus rapidement que les débits du courant souterrain seront plus importants, répondant ainsi parfaitement aux conditions optimales d'un tel traitement. L'expérience suivante, réalisée avec la formule de l'exemple I précité, illustre l'invention. Un tube de section carrée 6 x 6 cm., ayant un volume de 4 litres, rempli de graviers 10 - 20 mm, est incliné à 30 degrés et l'on envoie, par son extrémité haute, un courant d'eau avec un débit de 20 litres/minute. L'émulsion de polyester est alors déversée lentement par la même extrémité. Après déversement de 1 litre 1/2 de l'émulsion, l'eau ne passe plus à l'intérieur du tube, montrant - dans les conditions particulièrement sévères - le haut pouvoir colmatant de la solution. On refait l'expérience avec un gravillon 2-10 mm. en utilisant, cette fois-ci une formule plus fluide (formule de l'exemple II) et le blocage a été obtenu dans les mêmes conditions. Ce coulis pourra donc être utilisé avec succès partout où l'on a des problèmes de délavage et d'en tralnement du produit que l'on peut mettre en place (injection de fissures, terrains karstiques etc... sous circulation d'eau). Sans sortir du cadre de l'invention, le produit pourra litre simplement déversé au droit de la zone à colmater, au moyen d'un tube par exemple, l'injection se faisant par intralnement du coulis par le courant d'eau. P E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé de traitement de terrain au moyen d'un coulis constitué par une émulsion aqueuse de résine de polyester insaturée en solution dans un monomère polymérisable et contenant un catalyseur de polymérisation, caractérisé en ce que, dans le cas daun terrain fissuré ou poreux sous courant d'eau, on utilise une émulsion d'eau dans la solution de polyester, dont la teneur en eau est inférieure à la proportion correspondant à l'épaississement en masse de l'émulsion, de telle sorte que ledit épaissis- sement s'effectue dans le terrain sous l'effet de l'eau apportée par celui-ci. 2.- Coulis d'injection auto-épaississant sous courant d'eau caractérisé en ce qu'il comprend une émulsion d'eau dans une solution de résine de polyester insaturée dans un monomère éthylénique copolymérisable, contenant un catalyseur de polymérisation, la teneur en eau de ladite émulsion étant inférieure à la valeur correspondant à l'é- paississement en masse de cette émulsion. 3.- Coulis d'injection selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'émulsion est légèrement alcaline. 4.- Coulis d'injection selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il contient une charge telle que la baryte, destinée à augmenter la densité de l'émulsion.