30. Влияние перепада давления на скорость фильтрации.

Если при неизменных прочих условиях измерять водоотдачу при разных перепадах давлениях, то зависимость объема фильтрата от перепада давления представится в виде

,

или в логарифмической форме:

В двойной логарифмической системе координат зависимость объема фильтрата от перепада давления будет представлена прямой линией, тангенс угла наклона которой к оси характеризует величину показателя степени n.

Теоретически для несжимаемых фильтрационных корок показатель степени должен быть ровен n = 0,5. Однако для большинства глинистых растворов показатель степени n меньше этой величины. Это отклонение объясняется сжимаемостью фильтрационных корок. Сжимаемость корок обусловлена сольватацией глинистых частиц, их плоской формой и некоторой гибкостью. При повышении давления плоские частицы плотнее прилегают друг к другу и делают корку менее проницаемой, деформация плоских частиц под давлением способствует еще большему уплотнению фильтрационной корки.

Ряд авторов отмечают необычные фильтрационные свойства глинистых растворов, обработанных лигносульфонатами. Вследствие эластичности и сжимаемости корок, образуемых такими растворами, водоотдача их при превышении некоторой критической величины перепада давления, достигнув максимума, начинает уменьшаться и становится меньше водоотдачи, измеренной при стандартном перепаде давления I кгс/см².

31. Влияние гранулометрического состава дисперсной фазы на скорость фильтрации.

Проницаемость фильтрационных корок зависит от степени дисперсности и гранулометрического состава частиц, образующих корку. Присутствие в глинистом растворе большого количества грубодисперсного материала: выбуренной породы, утяжелителя, недостаточно диспергированных глинистых частиц и недостаток коллоидных частиц размером менее 1 мкм делает фильтрационную корку хорошо проницаемой, водоотдача таких растворов большая. Поскольку большинство частиц имеет угловатую или округлую форму, фильтрационные корки грубодисперсных растворов несжимаемы или очень слабо реагируют на повышение давления.

При достаточно высоком содержании коллоидных глинистых частиц раствор образует малопроницаемую фильтрационную корку, т.к. мельчайшие чешуйки глины обеспечивают плотную упаковку частиц твердой фазы в корке. Благодаря чешуйчатой форме частиц сжимаемость корки достаточно велика, и с повышением давления скорость фильтрации замедляется.

Частицы бентонита, имеющие размеры менее I мкм и форму плоских чешуек, служат прекрасным материалом для образования фильтрационных корок с низкой проницаемостью. Игольчатые частицы палыгорскита, несмотря на то, что они по величине соизмеримы с частицами бентонита, не могут вследствие своей формы образовать малопроницаемую корку.

Сжимаемость фильтрационных корок, то есть реакция на повышение перепада давления, монет служить показателем нехватки в глинистом растворе коллоидной фракции глины. Некоторые авторы считают, что при оптимальном гранулометрическом составе твердой фазы глинистого раствора повышение давления в 2 раза не должно увеличивать водоотдачу более чем на 10%. Следовательно, если при увеличении давления вдвое водоотдача глинистого раствора сильно повышается, это свидетельствует о слабой сжимаемости фильтрационной корки, о недостатке в растворе коллоидных частиц и о необходимости добавления бентонита для улучшения гранулометрического состава твердой фазы.