7.1. Растворы на водной основе (рво)

7.1.1. Глинистые растворы.

Глинистые растворы – это системы, состоящие из непрерывной водной среды, в которой в виде дисперсной (раздробленной) фазы располагаются глинистые частички.

Глинистые растворы применяются для бурения в наносных, осадочных горных породах, склонных к обрушению и обваливанию.

Глинистые растворы не рекомендуется применять для вскрытия продуктивных залежей (воды, нефти, газа), так как глинистые частицы из раствора попадают в продуктивный пласт (в трещиннопористые коллекторы). Попадая в пласт, частицы глины набухают, увеличиваются в объеме. Нефте-, газо-, водоотдача продуктивных пластов уменьшается.

Виды устойчивости глинистых растворов:

а) Седиментационная - устойчивость глинистого раствора от оседания частиц твердой фазы.

Если частицы глины не оседают, то система считается седиментационной устойчивости.

Факторы, обусловливающие седиментационную устойчивость:

- тепловое Броуновское движение;

- диффузия – процесс самопроизвольного выравнивания концентрации;

- структурообразование обеспечиваемое коагуляцией глинистых частиц, тиксотропными свойствами глинистого раствора.

б) Агрегативная устойчивость.

Обеспечивает противодействие агрегатированию глинистых частиц, их соединению в составе раствора.

Факторы, обусловливающие агрегативную устойчивость:

- тепловое Броуновское движение;

- электростатические силы отталкивания;

- упругость гидратных, сольватных оболочек;

- коллоидная защита за счет адсорбированных молекулы органических реагентов на поверхности глинистых частиц.

Виды коагуляции глинистых растворов:

- гидрофильная коагуляция, которая является нормальным состоянием глинистого раствора.

Причиной гидрофильной коагуляции является соединение глинистых частиц своими краевыми частями, где толщина гидратного слоя меньше.

Признаком гидрофильной коагуляции является загустевание раствора. Загустевание происходит при наличии молекул воды внутри структуры глинистого раствора. При этом вода в составе глинистого раствора может быть физической, которая возникает за счет адсорбции молекул воды на поверхности глинистых частиц, и свободной – внутри «каркаса», образованного глинистыми частицами.

- гидрофобная коагуляция, которая наступает в том случае, когда по каким-то причинам в раствор попадает электролит. Это способствует потере глинистыми частицами гидратных оболочек, что лишает их защитных слоев адсорбционного и диффузного и приводит усилению взаимодействия глинистых частиц.

Частицы соединяются рёбрами, гранями в

результате потери защитной гидратной

оболочки.

Признаком гидрофобной коагуляции является расслоение глинистого раствора на водную фазу и осадок твердых глинистых частиц.

прозрачная вода

Н₂О

глины твёрдая фаза

В

Неингибированные растворы

иды глинистых растворов:

- пресный слабоминерализованный (NaCl до 0,5%-1%);

- средней минерализации (NaCl до 1%-3,5%);

- высокоминерализованный раствор (NaCl до 10%) – ингибированные растворы.

1. Пресные растворы содержат от 0,5% – 1% NaCl.

Преимущества:

- уменьшается расход материалов для приготовления таких растворов, так как малое количество солей не препятствует хорошей гидратации глины в растворе;

- простота регулирования свойств.

Недостатки:

- ограничение условий их применения – относительно устойчивые песчаноглинистые отложения;

- при наличии глин в разрезе они быстро гидратируют, переходят в раствор, стенки скважины разрушаются.

Для разжижения растворов используются УЩР (Т↓, Ф₃₀↓) и ССБ (Т↓);

- NaOH (pH↑) – повышает щелочность расвора.

2. Средней минерализации содержащие до 1% – 3,5% NaCl. При этих условиях:

- органические реагенты теряют свою эффективность;

- ухудшаются условия гидратации глины в расворе;

- необходимо связывать «жёсткие катионы».

Са⁺²; Mg⁺² + Na₂CO₃ – за счет введения соды.

Применяются также:

УЩР (Ф₃₀ ↓; Т ↓) – для снижения показателя фильтрации и разжижения.

КМЦ – 350, 500 Ф₃₀↓ - для снижения показателя фильтрации.

3. Высокоминерализованные растворы содержащие до 10% NaCl.

Первоначально ведут содирование раствора - связывание двухвалентных катионов, т.е. вводят Na₂CO₃;

Кроме того добавляют:

КССБ – 2; 4 (Ф₃₀↓) – для снижения показателя фильтрации;

МК – 1 – для более эффективного снижения показателя фильтрации.