Дисперсные системы и промывочные жидкости - ГОМОГЕННЫЕ ПРОМЫВОЧНЫЕ ЖИДКОСТИ. ВОДА И ИСТИННЫЕ РАСТВОРЫ

ГОМОГЕННЫЕ ПРОМЫВОЧНЫЕ ЖИДКОСТИ. ВОДА И ИСТИННЫЕ РАСТВОРЫ

 

 

Из промывочных жидкостей этой группы наиболее широко распространена техническая вода, не требующая никакой пред­варительной обработки. Ее используют при бурении в устойчи­вых породах. Вода — основной компонент промывочных жидко­стей на водной основе.

Солевые растворы

Солевые растворы представляют собой техническую воду с добавлением солей различного целевого назначения. Они при­меняются как противоморозные жидкости для бурения в зонах многолетнемерзлых пород, как жидкости, понижающие или предупреждающие выщелачивание солей при бурении соленос-ных толщ. В последнее время все шире распространяются инги-бирующие растворы для бурения в породах глинистого комп­лекса. Необходимо отметить, что все солевые растворы обла­дают комплексным действием. Так, солевый раствор, предназна­ченный для бурения в многолетнемерзлых породах, оказывает ингибирующее действие и уменьшает размыв солесодержащих пород. Выбор состава раствора обусловлен основным его наз­начением. Причем для усиления эффекта солевые растворы мо­гут содержать комбинации солей и некоторые другие добавки.

Солевые растворыдлябурения в многолетне­мерзлых породах — наиболее простые растворы. Примене­ние солевых растворов обусловлено их пониженной температу­рой замерзания. Для этих целей используют в основном NaClили КСl в количестве от 4 до 15%. Чаще используют растворы хлористого натрия. Количество NaCl в растворе для бурения в различных температурных условиях можно определить по дан­ным табл. 1.

Солевые растворы для бурения в соленосных толщах, как правило, представляют собой насыщенные раст­воры соответствующих солей. Однако такие растворы не всегда обеспечивают нормальный процесс бурения и необходимый вы­ход керна, так как все же образуются каверны, суживается верхняя часть ствола вследствие отложения солей. В таких ус­ловиях применяются растворы нескольких солей или односолевые с добавками структурообразующих веществ. Известен сле­дующий состав на 1 м3 раствора: насыщенный раствор NaCl800 дм3, крахмальный реагент — 150 дм3, КССБ — 50 дм3. Ком­поненты не имеют видимых поверхностей раздела, но раствор представляет собой коллоидную систему с параметрами: р = 1,18 г/см3, Т = 18 с, В = 9 см3, θ = 0.

 

clip_image146

 

При разбуривании калийно-магниевых солей для уменьше­ния размыва керна и стенок скважины рекомендуется использо­вать водные растворы системы NaClKClMgCl2 с добавками 0,5—3% каустического магнезита и 2 - 3% крахмала. Соотноше­ние концентраций солей подбирается опытным путем, причем не все компоненты обязательны.

Ингибирующие солевыерастворы содержат сильные ингибиторы: соли калия, кальция, магния, алюминия, железа, силикат натрия или их комбинации. Концентрация со­лей колеблется от 1—2% для алюминиевых и железных до 6— 8% для калиевых.

Многообразие минералогического состава горных пород и условий бурения часто обусловливает необходимость примене­ния комбинированных жидкостей: растворов, обладающих комп­лексным действием за счет многокомпонентности состава. В та­ких растворах эффект действия основного активного компонен­та усиливается другими добавками, нередко иногда функцио­нального назначения.

В породах глинистого комплекса используют чаще комби­нированные ингибирующие солевые растворы с добавками структурообразующих компонентов, главным образом полиме­ров в количестве до 1%. Такие растворы удерживают в своем составе некоторый избыток соли.

Солевые растворы готовят на глинистых станциях, реже на скважине в процессе циркуляции.

Силикатно-гуминовые растворы относятся к ком­бинированным солевым растворам. Они широко используются при разбуривании осыпающихся аргиллитов и глинистых слан­цев. Углегуминовые комплексы УЩР также не образуют види­мой поверхности раздела, придают жидкости темно-серый цвет, значительно снижают фильтрацию. Крепящее действие силикатно-гуминовых растворов обусловлено взаимодействием ка­тионов натрия жидкого стекла, содержащихся в фильтрате раствора, с катионами кальция глинистых пород. Освободив­шиеся при этом катионы кальция соединяются с анионами жид­кого стекла, образуя нерастворимое в воде соединение CaSiO2, которое и является цементирующим веществом.

На приготовление 1 м3 таких растворов расходуется 40— 80 л жидкого стекла плотностью 1,48—1,5 г/л, 120—200 л УЩР состава 13:2, 720—840 л воды жесткостью не больше 3,5 ммоль/л; если жесткость воды выше 3,5 ммоль/л, ее пони­жают введением необходимого количества кальцинированной соды. Свежеприготовленные силикатно-гуминовые растворы ха­рактеризуются следующими параметрами: р= 1,03÷1,04 г/см3; Т=16÷18 с; В = 5÷8 см3; толщина фильтрационной корки — пленка.

Рекомендуется следующий порядок приготовления силикатно-гуминового раствора: сначала заливается расчетное количе­ство воды и при необходимости последняя смягчается введе­нием кальцинированной соды с последующим перемешиванием в течение 2—3 мин, после растворения смягчителя вводится жидкое стекло и смесь вновь перемешивается в течение 5— 10 мин, затем добавляется необходимый объем УЩР. Общее время приготовления раствора составляет 20—30 мин.

Если применением силикатно-гуминового раствора устойчи­вость перебуриваемых пород не достигается, используют его разновидность — силикатно-гуминовый реагент, который полу­чают растворением в 10—25 массовых частях УЩРот 1 до 5 массовых частей жидкого стекла.

Недостатки солевых растворов — их повышенная коррозион­ная активность и раздражающее действие на глаза, кожу рук и лица.