13.4. Анализ влияния различных компонентов промывочной жидкости на растворяющую способность раствора

Существующие методы снижения растворяющей способности промывочных жидкостей основаны преимущественно на уравновешивании объемной энергии ее компонентов и использовании неполярной (не способной растворять) жидкости.

Растворяющую способность промывочной жидкости на водной основе, как мы отметили выше, можно определить по скорости растворения. В соответствии с законом Фика она определяется по формуле (13.9):

,

где С_х - концентрация определяющих объемную энергию компонентов промывочной жидкости (электролитов, твердой фазы, полимеров).

Коэффициент диффузии D зависит как от скорости циркуляции и промывочной жидкости, так и ее вязкости. Следовательно, растворяющую способность бурового раствора можно понизить не только за счет повышения концентрации компонентов промывочной жидкости, но и за счет повышения ее вязкости. Для многокомпонентной системы растворяющую способность бурового раствора можно выразить соотношением

, (13.15)

где С_х - концентрация насыщения раствора; С_i - концентрация i-го компонента в растворе; D_i - коэффициент диффузии i-го компонента.

Кратко рассмотрим скорость растворения различных солей в различных растворах. Скорость растворения и растворяемость соли определяются ее химическим составом. Если растворяемая соль имеет более гидрофильные ионы, чем ионы электролита в растворе, то последние вытесняются ионами растворяемой соли. Причем растворяющая способность раствора электролита может быть выше, чем чистой воды. Известно, например, что трудно растворимый гипс в растворе поваренной соли растворяется в 2,5 раза сильнее, чем в воде, этому способствуют анионы хлора. Гидрофильность солей можно расположить в следующий ряд: МgCl₂, СаСl₂, NaCl, KC1.

а б

в

Рис 13.3. Графики условного объема каверн, которые могут образовываться в отложениях галита, сильвина и бишофита при длительном контактировании с растворами KC1 (1), NaCI(2) и MgCI₂(З), насыщенными при 10⁰С: а - галит, б - сильвин, в – бишофит.

Так, например, бишофит хорошо растворяется в растворе поваренной соли, еще лучше в растворе хлористого калия. Сильвин и галит легче растворяются в растворах солей одновалентных металлов, чем в солях двухвалентных металлов.

Достаточно четкие представления о влияниях электролита бурового раствора на растворимость перебуриваемых солей дают графики (рис.13.3), построенные по результатам пересчета данных Н.С. Курнакова и Н.А. Осокарева [16].

Скорость растворения поваренной соли, определенная по экспериментальным данным автора в соответствии с формулой (13.14),

приведена в табл.13.3.

Таблица 13.3

Скорость растворения галита в растворах электролитов

NaCl и MgCl₂, м/c10^-7

Электролит	Концентрация соли, %
	0	5	10	15	27	35
NaCl MgCl2	4,7 4,7	3,9 3,9	3,1 3,3	2,2 2,7	0,14 1,4	- 0,19

Скорость растворения солей в структурированных растворах, очевидно, зависит от вязкости раствора, которая в свою очередь зависит от концентрации твердой фазы, скорости циркуляции раствора и ионной силы ионов соли

Для определения этой зависимости проведены лабораторные исследования.

В табл.13.4 показаны результаты исследований по определению скорости растворения галита в неподвижном, а в табл.13.5 - в постоянно перемешиваемом глинистом растворе.

Таблица 13.4

Скорость растворений галита в глинистом растворе, м/с10^-7

(емкость сосуда 0,5л)

Время растворения, с	Концентрация глины, %
	3%	5%	7%
612 1188 1800 3600 540 7200 64800 72000	2,5 2,5 2,4 1,6 1,5 1,4 0,3 0,3	2,5 2,4 2,4 1,6 1,5 1,3 0,2 0,2	2,1 2,1 2,1 1,3 1,2 1,1 0,2 0,2

Таблица 13.5