1.3 Стабильность бурового раствора

Стабильность дисперсионной системы – это её агрегативная и седиментационная устойчивость.Она зависит от дисперсности, концентрации твердой фазы, количества и активности функциональ­ных групп. При неравновесной концентрации гид­рофильной твердой фазы, при которой не все моле­кулы воды оказываются связаны (адсорбированы) частицами твердой фазы, когда в дисперсной сис­теме присутствует свободная вода в результате различной плотности свободной воды и гидратированной твердой фазы, происходит расслоение про­мывочной жидкости: в нижней части - структури­рованная жидкость высокой плотности, в верхней -слой чистой воды, в средней - структурированная жидкость меньшей, чем в нижней части плотности.При равновесной концентрации образуется устойчивая дисперсная сис­тема без свободной воды.

Стабильность определяют по величине суточного отстоя или на прибо­ре ЦС-2. Для этого определяют плотность раствора в верхней части прибора (выше пробки 1),а затем в нижней части прибора. За величину стабильности принимают разность плотностей раствора в нижней и верхней части прибора.

1.4 Водоотдача

Стабильность бурового раствора определяют и по водоотдаче раствора. Благодаря высокой гидрофильности твердой фазы и её дисперсности, благодаря наличию в ней большого количества полярных функциональных групп между твердой фазой и водной средой происходит взаимодействие. Вокруг частиц адсорбирунтся плотный гидратный слой. Чем выше концен­трация и гидрофильность твердой фазы, тем больше молекул воды оказыва­ется связанной с частицами твердой фазы, тем меньше свободной воды в рас­творе, но прочнее связи между частицами (СНС).

К оличество свободной воды в промывочной жидкости определяют пу­тем её отфильтровывания через бумажный фильтр под давлением.

Для этой цели используют приборы различных конструкций с прину­дительным давлением на исследуемую промывочную жидкость ВМ

6, ВГ-1М, вакуумные установки и др. Чаще других используют приборы ВМ-6.В приборе ВМ-6 водоотдачу измеряют в статическом состоянии при постоянном перепаде давления 0,1 МПа. За величину водоотдачи принимают количество жидкости, отфильтровавшейся через бумажный фильтр за 30 мин.

Прибор имеет две модификации. Первая (рис. 1.14, а) состоит из трех основных узлов: напорного цилиндра с плунжером, фильтрационного стака­на и плиты с кронштейном. В фильтрационном стакане между собственно стаканом 5 и его поддоном 9, в специальной кольцевой выточке зажимается металлической корпус фильтра 7, на который при измерении укладывают смоченный в воде кружок фильтровальной бумаги 6.

С помощью винта 11 клапана 10с резиновой прокладкой 8 прижимают к нижней стороне корпуса фильтра, перекрывая таким образом каналы фильтрации.

Фильтрационный стакан в собранном виде устанавливают в кронштейн 13 и заливают в него исследуемую промывочную жидкость 14. На резьбу горловины стакана 5 навинчивают напорный цилиндр 3 с чашкой в нижней части и проверяют перекрыт ли дроссельный кран 4. После этого в цилиндр 3 заливают масло 15, устанавливают на цилиндр плунжер 1 с грузом 2 и вы­пуская лишнее масло с помощью дроссельного крана 4, совмещают нулевое деление шкалы прибора с риской в верхней части цилиндра. Затем открыва­ют клапан 10 и включают секундомер.

Под давлением веса плунжера через фильтровальную бумагу и обра­зующуюся на ней фильтрационную корку из промывочной жидкости от-фильровывается жидкость, стекающая через отверстия в поддоне 9. По мере отделения фильтрата объем раствора уменьшается и плунжер с грузом опус­кается вниз. Через 30 мин. по шкале и риске на цилиндре 2 фиксируют объем отфильтровавшейся жидкости в .

После взятия отсчета открывают дроссельный кран 4, выпускают остатки масла из цилиндра 3. Затем при открытом кране вынимают плунжер и сливают масло из чашки. Вынув из кронштейна фильтрационный стакан, выливают из него остатки жидкости масла, прибор разбирают, извлекая фильтр с фильтрационной коркой. Смыв сверху его промывочную жидкость замеряют его толщину.

Модификация прибора (рис. 1.14,6) незначительно отличается от рассмотренного выше.

Водоотдачу промывочной жидкости, содержащий газ и объем газа (в %) определяют на приборе ВГ-1М (рис. 1.15).

Прибор имеет удлиненные плунжер и цилиндр, а также шкалу, разделенную на две части: нижнюю - для измерения содержания газа и верхнюю - для измерения водоотдачи. Шкала перемещается в вертикльном направлении и крепится с помощью винтов, что необходимо для установки нуля шкалы «газ».

Сначала определяют содержание газа. Плун-жер под своим весом опускается вниз сжимая газ до некоторого деления шкалы газ.

По отсчетной риске на верхнем крае втулки цилиндра определяют содержание газа.

После этого определяют водоотдачу промывочной жидкости, как было рассмотрено выше. Вакуумный способ измерения водоотдачи применяют в стационарных лабораториях.