Механическое приготовление глинистых растворов

Оптимальное время приготовления глинистого раствора можно определить путем периодического отбора и исследования проб раствора. Первую пробу берут через 30 мин, а последующие с интервалом 15 мин. Процесс приготовления считается законченным, когда основные параметры раствора стабилизируются. Время приготовления порции глинистого раствора из сухих комовых глин колеблется от 40 мин до 2 ч. Чем выше качество глины и меньше влажность, тем больше требуется времени для приготовления раствора.

Механические лопастные глиномешалки отличаются простотой конструкции, но имеют и ряд существенных недостатков: сравнительно невысокую производительность; трудность доступа внутрь глиномешалки для выполнения ремонта и чистки; частые заклинивания и поломки лопастей при попадании в глину твердых включений большого размера; уменьшение рабочего объема глиномешалки при налипании глины на внутренние стенки.

Разновидность механических глиномешалок – фрезерно-струйные мельницы (ФСМ) непрерывного действия, применяемые для приготовления глинистых растворов из комовых глин и глинопорошков, и их утяжеления.

Преимущества ФСМ  высокая производительность, как по комовым глинам, так и по глинопорошку; простота конструкции и небольшие габариты; высокая экономичность. Недостатками являются: низкое качество раствора, так как он содержит много нераспустившихся частиц глины, относительно высокая приводная мощность, исключающая применение ФСМ в отдаленных партиях с ограниченными энергетическими ресурсами. Кроме того, бесперебойная работа фрезерно-струйной мельницы обеспечивается только при механизированной загрузке исходных материалов.

В практике бурения глубоких скважин используется гидравлический способ приготовления глинистых растворов, при котором для разрушения части твердой фазы используется кинетическая энергия струи в гидравлических (гидромониторных, эжекторных) смесителях или гидромешалках.

Гидромониторные глиномешалки используют при бурении глубоких скважин. Производительность гидромешалок 40-120 м³/ч, давление жидкости перед насадками гидромониторов 4-10 МПа.

Гидравлические мешалки эжекторного типа (гидроворонки) используются для приготовления раствора из глинопорошка. Они представляют собой устройства непрерывного действия и при небольшой массе и габаритах отличаются высокой производительностью. Так, производительность гидравлической мешалки ГДМ-1 составляет по готовому раствору 70-90 м³/ч при объеме воронки 0,175 м³ и объеме бака 1 м³. Масса гидроворонки 1120 кг. Однако качество глинистого раствора, приготовленного в гидроворонках, довольно низкое, так как диспергирование частиц глинопорошка в процессе перемешивания с водой происходит недостаточно интенсивно. Оно может быть существенно улучшено многократным пропуском раствора через гидроворонку без добавления твердой фазы.

Необходимое количество глины при цикловом приготовлении раствора заданной плотности можно определить по формуле:

,

где ρ_р, ρ_в, ρ_г – плотности соответственно глинистого раствора, воды, глины, кг/м³. В формуле не учитывается влажность глины.

В глиномешалках непрерывного действия расход глины в процессе приготовления раствора регулируется приближенно, исходя из опыта исполнителя. Поэтому получить глинистый раствор заданной плотности трудно. Там, где необходима строго заданная плотность, приготовление раствора ведут по замкнутому на определенную емкость циклу и общее требуемое количество глины вычисляют по приведенной формуле.