Глинистые растворы с добавками веществ специального назначения

В глинистые растворы вводят вещества, придающие им специфические технологические свойства. В качестве исходных могут служить как необработанные, так и обработанные химическими реагентами глинистые растворы. Получение таких растворов сводится, как правило, к добавке соответствующего вещества в процессе циркуляции глинистого раствора в скважине. В некоторых случаях введение реагента определенного функционального назначения требует добавки реагентов, сохраняющих остальные свойства исходного раствора. Деление растворов в соответствии с назначением той или иной добавки условно, так как большинство таких добавок имеет многофункциональное, комплексное действие.

Утяжеленные глинистые растворы

К утяжеленным глинистым растворам относятся растворы с повышенной плотностью (до 2,2 г/см³ и более), содержащие тонкодиспергированные утяжелители. Эти растворы применяют при бурении неустойчивых горных пород, а также для предупреждения водопроявлений, выбросов нефти и газа в пластах с высоким давлением.

Качественные глинистые растворы, имеющие невысокую вязкость, но способные удерживать частицы утяжелителя во взвешенном состоянии, обрабатывают утяжелителем. Обычно утяжеляют глинистые растворы, предварительно обработанные химическими реагентами. Особое внимание уделяют структурно-механичес­ким свойствам исходного раствора. Статическое напряжение сдвига подлежащего утяжелению раствора должно быть не менее 2 Па через 1 мин. Утяжелители к растворам добавляют в перемешивающие устройства, реже на буровых установках в процессе циркуляции раствора. Расход утяжелителя на 1 м³ исходного раствора для получения заданной плотности определяется по формуле

q = _у(_г  ₁)/(_у  _г),

где _у, _г, ₁ – плотности соответственно утяжелителя, заданного глинистого раствора, исходного раствора, кг/м³.

С учетом влажности утяжелителя

q = _у(_г  ₁)/(_у  _г)(1  п + п₁),

где п – влажность утяжелителя, доли единицы.

Утяжеление глинистых растворов сопровождается существенным повышением их вязкости и статического напряжения сдвига. Снижение вязкости разбавлением водой нецелесообразно, так как это ухудшает параметры раствора и вызывает необходимость добавки дополнительного утяжелителя. Поэтому понижать вязкость утяжеленных глинистых растворов следует химическими реагентами, содержащими небольшое количество воды, например хромлигносульфонатом, ПФЛХ. Добавки реагентов подбираются опытным путем.

Использование утяжеленных глинистых растворов приводит к существенному снижению механической скорости бурения.

Аэрированные глинистые растворы

Глинистые растворы, насыщенные воздухом, применяются для борьбы с поглощениями. Аэрированные глинистые растворы имеют пониженную плотность, меньшую, чем у исходного раствора, водоотдачу, повышенные статическое напряжение сдвига и вязкость, обладают высокой очистной способностью и совместимы с различными видами химической обработки. Аэрированные растворы характеризуются либо воздухосодержанием – количеством воздуха в единице объема, либо степенью аэрации, которая представляет собой отношение объемного расхода воздуха при нормальных условиях к объемному расходу жидкости.

Реологические свойства аэрированных глинистых растворов во многом зависят от воздухосодержания. Повышение плотности исходных глинистых растворов приводит к резкому увеличению параметров их реологических свойств. Поэтому для аэрации следует использовать качественные глинистые растворы с небольшим содержанием твердой фазы.

Аэрируются практически все промывочные жидкости. При степени аэрации более сорока аэрированные жидкости, в том числе и глинистые растворы, переходят в пены.