Гідрофільність та набухання глин

Майже всі глини гідрофільні і характер гідрофільності залежить від типу і складу глин.

При змочуванні глини водою молекули води оточують поверхню кристалів глинистих мінералів, проникають між кристалами і розсовують їх. При цьому глина набухає.

• Набухання проходить в два етапи:

• перший – всмоктування води;

• другий – розвиток набухання.

Всмоктування – капілярний процес і для глин середньої якості всмоктування триває 20 – 30 с, а для більш гідрофільних глин – довше.

Процес набухання залежить від типу глини: у малогідрофільних глин, наприклад, у каоліна він триває 30 – 40 с, а в бентонітових глин може розтягуватись 2 – 4 тижня, причому збільшення об’єму може бути 20-ти кратним.

При надлишку води набухання приводить до руйнування глини, тобто зв’язок між листочками порушується і глина „розпускається” у воді.

На набухання негативно діє зниження рН і солева агресія. Для бентонітових глин набухання і соленій воді зменшується майже в 10 разів. Лише палигорскіт однаково добре набухає як в прісній, так і в соленій воді.

Слід врахувати, що чим вище якість глинопорошку, тим довше іде приготування глинистого розчину.

Процеси, які проходять при набуханні глин, в багатьох випадках пояснюють поведінку стінок свердловини, складених з глинистих порід, при контакті з буровим розчином.

Набухання – передумова пептизації глинистих мінералів при приготуванні розчинів.

• Пептизація – процес фізико-хімічного диспергування частин під впливом середовища (руйнування коагуляційних зв’язків). Але збільшуючи кількість частинок можна підготувати коагуляцію.

• Нафта і нафтопродукти. Природні нафти та нафтопродукти певного складу виконують функції дисперсійного середовища РНО, а також функції гідрофобних (інвертних) емульсійних розчинів. Найчастіше з цією метою застосовують дизельне пальне.

• Сапропель – донні відклади прісноводних озер (мул), в які входять природні органічні і неорганічні речовини.

Сапропелі використовують як в якості дисперсної фази (сапропелеві розчини), так і у виді добавок.

По властивостях такі розчини не поступаються розчинам з глинопорошків кращих сортів. Вони екологічно не шкідливі.

• Крейда (СаСО₃) представляє собою осадову гірську породу органічного походження, густиною 2700 кг/м³, білого кольору. Крейда не набухає, диспергує в процесі перемішування, причому значно гірше глини, невідчутна до дії солей. Застосовується як матеріал при приготуванні розчинів і їх обважненні. Реагує з розчинами соляної кислоти.

6.8 Регулювання та відновлення властивостей бурового розчину

В процесі буріння і цементування свердловини буровий розчин взаємодіє з породами, пластовими водами, підпадає дії механічних навантажень, температури, тиску, атмосферного повітря і осадів. Все це приводить до погіршення бурового розчину і він втрачає здатність виконувати певні функції.

Тому і процесі буріння необхідно відновлювати і підтримувати його необхідні властивості.

Інколи перемежування порід в геологічному розрізі викликає необхідність в зміні деяких функцій бурового розчину. Тому, якщо можна не замінювати розчин, його властивості регулюють в процесі буріння свердловини.

• Таким чином, необхідність в регулюванні властивостей бурових розчинів виникає в наступних випадках:

► при приготуванні – для одержання розчину з заданими властивостями;

►в процесі буріння – для підтримання необхідних функцій;

►в процесі буріння – для зміни параметрів в залежності від геологічних умов буріння свердловини.

Властивості бурових розчинів регулюють:

► фізичними методами (розбавлення, концентрування, диспергація, обважнення, введення наповнювачів);

► хімічною обробкою (методом введення спеціальних речовин – реагентів);

► фізико-хімічними методами (комбінація перерахованих методів).