Influence of lubricant fluids on swelling behaviour of Queenston shale in southern Ontario: Fid-Bau Portal

Influence of lubricant fluids on swelling behaviour of Queenston shale in southern Ontario

Al-Maamori, Hayder Mohammed Salim

The feasibility of using the microtunnelling technique to install pipelines through Queenston shale of southern Ontario is being investigated. In the microtunnelling technique, lubricant fluids — such as bentonite slurry and polymer solution — are used to facilitate excavation during installation of the pipeline sections. In this regard, a comprehensive testing program was performed to investigate the time-dependent deformation behaviour of Queenston shale considering lubricant fluids used in construction. The free swell test, semi-confined swell test, and the null swell test were utilized to perform this study. Results of 144 tests are presented and the variation of swelling characteristics of Queenston shale in lubricant fluids and in water is discussed briefly. The swelling model suggested by Lo and Hefny in 1996 was adopted to develop the swelling envelopes of Queenston shale in lubricant fluids and water in both horizontal and vertical directions with respect to the rock bedding. In comparison to swelling in fresh water, the study revealed that the polymer solution has substantially reduced the swelling of Queenston shale in all directions, while the bentonite solution was less efficient in reducing the swelling of Niagara Queenston shale, and has a slight negative influence on the swelling (i.e., increased swelling) of Milton Queenston shale.

Dans le cadre de cette étude, on fait une recherche sur la faisabilité de l’utilisation de la technique de microtunnelage pour installer des pipelines au travers le schiste de Queenston au sud-est de l’Ontario. Aux fins de la technique de microtunnelage, des fluides lubrifiants, tels que les solutions de bentonite et de polymères, sont utilisés pour faciliter l’excavation pendant l’installation des sections d’un pipeline. On a, à cet égard, réalisé un programme complet d’essais afin d’examiner le comportement en déformation différée du schiste de Queenston selon les fluides utilisés en construction. On a employé un essai en condition de gonflement nul, un essai de gonflement en condition semi-confinée et un essai de gonflement en condition non confinée pour réaliser cette étude. On présente les résultats de 144 essais et on discute brièvement de la variation des caractéristiques de gonflement du schiste de Queenston dans les fluides lubrifiants et dans l’eau. On a adopté le modèle proposé par Lo et Hefny en 1996 pour préparer les enveloppes de gonflement du schiste de Queenston dans les fluides lubrifiants et l’eau, dans la direction horizontale et verticale au niveau du litage. L’étude a révélé qu’en comparaison avec le gonflement dans l’eau douce la solution de polymères a eu l’effet de réduire considérablement le gonflement du schiste de Queenston dans toutes les directions, alors que la solution de bentonite s’est avérée moins efficace en matière de réduction du gonflement du schiste de Niagara Queenston dans toutes les directions, et elle a un léger effet défavorable sur le gonflement (c.-à-d., gonflement augmenté) du schiste de Milton Queenston. [Traduit par la Rédaction]