11. Классификация промывочных жидкостей по составу дисперсионной среды и дисперсной фазы.

1. Буровые растворы на водной основе (пресной или минерализованной).

Если основной компонент дисперсной фазы глина, то растворы называются глинистые.

Глинистые растворы могут быть естественные и искусственные:

а) необработанные химическими реагентами;

б) обработанные химическими реагентами:

-без дополнительных компонентов дисперсной фазы;

-утяжеленные;

-эмульсионные.

Если основной компонент дисперсной фазы карбонатный или сульфатный, то растворы называются естественные водные растворы. К ним относятся:

а) естественные карбонатные растворы:

-грубые водные суспензии (свободно-дисперсные);

-обработанные химическими реагентами;

б) естественные сульфатные растворы:

-грубые водные суспензии;

-обработанные химическими реагентами.

Если основной компонент дисперсной фазы конденсирован из растворов солей, то растворы называются – буровые растворы с конденсированной твердой фазой.

Буровые растворы на водной основе могут быть аэрированные.

2. Буровые растворы на неводной основе.

Основной компонент дисперсной фазы – продукты переработки нефти (битум, асфальты). Такие растворы называются буровые растворы на нефтяной основе (обращенные эмульсионные растворы). Нефтяной основой может быть нефть, дизельное топливо.

3. Рабочие агенты с газообразной дисперсионной средой.

К ним относятся дисперсные системы:

а) естественного газа (природный);

б) воздуха (от компрессоров);

в) выхлопного газа (от двигателей внутреннего сгорания).

Естественные глинистые растворы образуются в скважине при разбуривании глинистых отложений с промывкой забоя водой. Естественные водные суспензии образуются в скважине в процессе бурения карбонатных или сульфатнвх пород с промывкой забоя водой (известняка, доломита, ангидрита, гипса и др. пород).

Искусственные глинистые растворы приготавливают из глинопорошков или комовой глины с помощью специальных механизмов.

12. Характеристика глин как материала, применяемого для приготовления буровых растворов.

Глина – это осадочная горная порода широко распространенная в земной коре. Плотность глины колеблется 2330-2800 кг/м³.

Глина может образовываться в результате:

1. разложения силикатов, входящих в состав горной породы;

2. растворения карбонатных пород (выщелачивания);

3. механического выветривания сланцеватых глин;

4. из продуктов вулканического происхождения.

Глина представляет смесь различных глинистых минералов с примесями других пород (песка, карбонатов, органических веществ). Глина в чистом виде встречается редко.

Глинистые минералы состоят в основном из окислов алюминия, кремния и воды, их называют водные алюмосиликаты.

Одним из определяющих признаков глинистых минералов является отношение:

где R = Al или Fe

К – коэффициент активности глины.

Для каолинита К =0, для монтмориллонита К = 4.

Отношение «К» является одним из показателей способности глинистых минералов набухать и диспергироваться при взаимодействии с водой. Чем больше значение «К», тем сильнее проявляются гидрофильные свойства глины, тем сильнее набухает и распускается в воде глина.

Бентонит, состоящий в основном из монтмориллонита, характеризуется ярко выраженными коллоидными, тиксотропными и глинизирующими свойствами.

Свойства глинистого раствора во многом зависят от размера, строения и формы частиц глины.

Гранулометрический состав глины определяется тем или иным методом дисперсионного анализа. Все методы основаны на седиментации глинистых суспензий, приготовленных из исследуемой глины.

Методы дисперсионного анализа делятся на:

1. Методы, в которых осаждение частиц происходит под действием силы тяжести.

2. Осаждение происходит под действием центробежных сил.

При использовании центробежных сил время анализа значительно сокращается. Осаждение частиц происходит в пробирках, помещенных в центрифугу.

Частицы глины имеют слоистое кристаллическое строение. Форма частиц представляет собой плоские чешуйчатые пластинки, у которых длина и ширина обычно во много раз больше толщины пластинки.

Глины содержат катионы калия, натрия, кальция. Они располагаются на поверхности элементарных частиц и могут замещать катионы, находящиеся в жидкой среде. Происходит обмен катионов.Скорость обмена практически мгновенна. Обменная способность глин характеризуется обменной емкостью.

Под обменной емкостью понимается количество млг-эквивалентов обменных катионов, содержащихся в 100 г сухой глины. Обменная емкость глин различна.. Например, у монтмориллонита 60-100 млг-экв., а у каолинита 3-15 млг-экв.

Если в глине преобладает обменный катион натрия, то глина называется натриевой, если кальций, то кальциевой.

Натривые глины хорошо взаимодействуют с водой, их поверхность гидрофильна. Попадая в воду натриевые глины сравнительно легко распадаются на элементарные частички, которые покрываются гидратной оболочкой. Натривые глины вбирают в себя воды, значительно увеличиваясь в объеме.

Особое место занимают бентонитовые глины. Они характеризуются хорошей пластичностью, обладают большой обменной емкостью.

Бентонитовые глины хорошо гидратируются, сравнительно быстро набухают, значительно увеличиваются в объеме. Особенно это свойственно натриевым бентонитовым глинам.

Бентонитовые глины обладают способностью создавать хорошие коллоидные растворы с высокими структурными свойствами.

Глина, которая имеет специальное назначение называется полыгорскитовая глина. Она состоит из минерала полыгорскита – водный алюмосиликат магния. Величина коэффициента активности глины для полыгорскита К = 2,1 – 2,5.

Агрегаты полыгорскита имеют волокнистое строение. Обменная емкость полыгорскита 20-30 млг-экв. на 100 г сухой глины.

Полыгорскитовые глины применяются для приготовления солестойких глинистых растворов.

Для характеристики карьерной глины (комовой), используемой для приготовления глинистого раствора, производятся следующие анализы:

1. Минералогический.

2. Петрографический.

3. Химический.

4. Дисперсионный.

Производится конторльный замер параметров приготовленного из этой глины раствора.