9.2 Глинистые растворы

Глинистые растворы подразделяют на малоглинистые, растворы с нормальной концентрацией глины и специальные глинистые растворы.

Малоглинистые растворы применяют тогда, когда буримые породы относительно устойчивы, но использование воды может привести к осложнениям, а пластовые давления невелики и близки к гидростатическому давлению для чистой воды.

Глинистые растворы нормальной концентрации. Качество глинистых растворов, представляющих собой коллондно-дисперсные системы, зависит от свойств основных составляющих их компонентов (глины и воды), а также от степени измельчения частиц глины. Наилучшими для приготовления глинистых растворов являются бентонитовые глины (органического происхождения), состоящие преимущественно из монтмориллонитов. Они быстро набухают и распускаются в воде. Каолиновые глины плохо распускаются в воде, их растворы неустойчивы и быстро разделяются на твердую фазу и жидкость. Глины иллитового (гидрослюдистого) типа дают растворы удовлетворительного качества.

Воду для растворов следует применять мягкую – речную или дождевую, а в случае использования жесткой воды подвергать ее химической обработке.

9.3 Пригодность раствора для бурения

Пригодность раствора для бурения в конкретных условиях определяется следующими параметрами его качества: плотностью, удельным весом, вязкостью, содержанием песка, стабильностью, водоотдачей.

Плотность (ρ) глинистого раствора – это масса единицы объема, измеряемая в г/см³.

Удельный вес (γ) – вес единицы объема, измеряемый в гс/см³. Удельный вес глинистого раствора определяет величину гидростатического давления промывочной жидкости на забой и стенки скважины. Бурение в нормальных (несложных) условиях производят с промывкой скважины глинистым раствором удельного веса γ_ж = 1,10-1,25 гс/см³.

Вязкость характеризует способность глинистого раствора выносить шлам из забоя и закупоривать трещины в породах стенок скважины, предупреждая потери промывочной жидкости. Вместе с тем повышенная вязкость раствора требует увеличения давления для его прокачивания и затрудняет очистку его от шлама на поверхности. Кроме того, повышенная вязкость раствора сопровождается уменьшением скорости углубки скважины.

Бурение в несложных условиях следует вести, применяя глинистый раствор вязкостью 18-25 с. Для борьбы с потерей циркуляции промывочной жидкости в трещиноватых породах вязкость раствора доводят до 40-50 с и более, вплоть до состояния "не течет".

Содержание песка (П) в глинистом растворе характеризует качество глины, используемой для его приготовления и степень загрязненности раствора частицами разбуренных пород. Предельно допустимое содержание песка в промывочной жидкости составляет 4%.

Стабильность (С) глинистого раствора определяют замером в сосуде после суточного отстоя верхней и нижней части раствора. Разница величин плотности нижней и верхней частей раствора, характеризующая его стабильность, должна быть не более 0,02 ч/см³.

Водоотдача характеризует способность глинистого раствора отдавать свободную воду пористым породам, в результате чего происходит глинизация стенок скважины. Показателем водоотдачи является количество воды (см³), отфильтровывающейся в течение 30 мин из 120 см³ глинистого раствора через бумажный фильтр диаметром 75 мм под избыточным давлением в 1 кгс/см².

Водоотдача в глинистых растворов в нормальных условиях не должна превышать 20-25 см³ за 30 мин. В осложненных условиях бурения по рыхлым, неустойчивым породам для предупреждения обвалов и прихватов снаряда водоотдачу глинистого раствора посредством химической обработки снижают до 5-6 и даже 2-3 см³ за 30 мин.

Статическое напряжение сдвига ( ), характеризующие прочность структуры глинистого раствора, т.е. его способность удерживать частицы шлама во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции.

Статическое напряжение сдвига ₁ нормальных глинистых растворов колеблется в пределах 15-40 мгс/см². Для утяжеления используют растворы с ₁ = 30-50 мгс/см², а в целях предупреждения поглощений – 100-120 мгс/см².

Водородный показатель (рН), характеризующий концентрацию водородных ионов, является показателем характера и интенсивности физико-химических процессов в глинистом растворе. Зная водородный показатель, можно предвидеть поведение раствора в скважине и эффективно проводить его химическую обработку.