41. Глиноматериалы для приготовления буровых растворов.

В практике бурения нефтяных и газовых скважин для приготовления глинистого раствора используют глины, добываемые из местных карьеров (так называемые комовые) и глинопорошки заводского изготовления. Местные глины, в подавляющем большинстве, - это глины немонтмориллонитовые, то есть такие глины, которые плохо гидратируют и плохо диспергируются в воде. Расход таких глин для приготовления 1 м глинистого раствора «нормальной» вязкости велик. Глинистые растворы имеют высокую объемную концентрацию твердой фазы и большую плотность, что отрицательно сказывается на показателях работы долота, скорости и стоимости бурения. Далее транспортные расходы оказываются значительными несмотря на небольшие расстояния до карьеров, так как на буровые приходится доставлять много глины довольно высокой естественной влажности.

Глинопорошки заводского изготовления производятся, как правило, из бентонитовых глин, то есть из глин высококачественных. Такие глины хорошо гидратируют, легко распускаются в воде, для приготовления глинистого раствора "нормальной" вязкости требуется меньше глинопорошка, чем местной комовой, глины. Растворы из глинопорошков имеют относительно невысокую объемную концентрацию твердой фазы, небольшую плотность, и в этом они имеют преимущество перед растворами из комовых глин.

Учитывая эти достоинства глинопорошков, а также возможность полной механизации процесса приготовления глинистого раствора из порошкообразных глин Миннефтепром за последние годы проводит курс на постепенный и полный отказ от применения комовых глин и переход на глинопорошки.

В настоящее время заводы выпускают глинопорошки из высококачественных бентонитовых глин: сэригюхской, эскангель, из бентонитов несколько худшего качества: джебелита и черкасского и из местных низкокачественных глин: биклянской, нефтеабадской, часовъярекой и других.

Выпуск глинопорошков из низкокачественных небентонитовых глин вряд ли можно признать целесообразным, и следует ожидать постепенного сокращения их выпуска по мере увеличения производства высококачественных бентонитовых глинопорошков. Оценку качества глин и их пригодности для приготовления глинистого раствора принято вести по величине выхода глинистого раствора из 1 т глины.

Если из одной и той же глины приготовить несколько проб глинистого раствора, отличающихся концентрацией глины, и после тщательного диспергирования глины измерить плотность и вязкость каждой пробы, то можно построить график зависимости вязкости (эффективной или условной) от концентрации глины в растворе. Опыт показывает, что вначале вязкость глинистого раствора с повышением концентрации глины растет медленно. После достижения некоторого предела даже небольшое увеличение содержания глины влечет за собой сильное повышение вязкости.

Таким пределом принято считать концентрацию глины, при которой эффективная вязкость, измеренная с помощью ротационного вискозиметра при n=600об/мин, достигает 15 единиц.

Как видно из графика, растворы с эффективной вязкостью =15ед. получаются при разных концентрациях глины. При использовании высококачественного натриевого бентонита достаточно очень не­большой (менее 3%) объёмной концентрации глины для достиже­ния стандартной вязкости. Хуже гидратирущий и труднее диспергируемый кальциевый бентонит образует раствор вязкостью 15ед. при более высокой объёмной концентрации глины (6-8%). Чтобы получить глинистый раствор с эффективной вязкостью 15ед. из местной комовой глины, необходимо объёмную концентрацию такой глины в растворе доводить до 12-25%.

Если известны весовые количества глины и воды в пробе глинистого раствора, эффективная вязкость которой рав­на 15 ед., то выход глинистого раствора на 1 т глины мож­но подсчитать по формуле:

,в которой - и соответственно плотности глины и воды.

Если для приготовления раствора использована пресная вода с плотностью = 1,00 г/см³, то формула примет вид:

.

Выход глинистого раствора на тонну глины можно также определить, если известны плотности глины, воды и глинистого раствора, имеющего стандартную эффективную вязкость 15 ед.

.

Потребность в глине и воде для приготовления заданного объёма глинистого раствора определяется по формулам:

;

Если известен выход глинистого раствора на 1 т глины, то легко вычислить плотность раствора, имеющего стандартную вязкость:

Пользуясь величиной выхода глинистого раствора на 1 тонну глины можно оценить весовую и объёмную концентрацию глины в глинистом растворе:

, % об.

, % вес.