Промывочные жидкости и растворы - Эмульсионные глинистые растворы

Эмульсионные глинистые растворы

 

При бурении толщ неустойчивых глинистых и глинисто-кар­бонатных пород, склонных к образованию сальников на буриль­ных трубах, применяются эмульсионные глинистые растворы. Это концентраты-эмульсолы, а также нефть, дизельное топливо, масла-нефтепродукты. Размеры глобул нефтяной фазы в эмуль­сионных  глинистых  растворах составляют   10—100  мкм.

При приготовлении эмульсии на базе глинистых растворов глинистые частицы, адсорбируясь на границе раздела фаз во­да — углеводородная составляющая, стабилизируют глобулы, повышают устойчивость эмульсии. Чем выше качество глины, тем активнее ее стабилизирующее действие. Добавка нефти в глинистый раствор приводит к улучшению его общего качества, снижению  водоотдачи,  повышению  коагуляционной устойчивости. Порода, слагающая стенки и забой скважины, гидрофобизируется, на ней и бурильном инструменте образуются смазоч­ные пленки, препятствующие агрегированию частиц выбуренной породы и прихватам бурового снаряда. Кроме того, эмульсион­ным глинистым растворам присущи и все прочие эффекты, вы­зываемые ПАВ.

Эмульсионные глинистые растворы с небольшим содержа­нием качественной глинистой фазы характеризуются следующи­ми основными параметрами: вязкость 18—25 с, водоотдача 3— 7 см3, статическое напряжение сдвига 1—2,5 Па.

Нефть добавляется в глинистый раствор в количестве 8 — 20%. С ее введением уменьшается глиноемкость раствора, по­этому верхний предел ее содержания обусловлен требуемыми плотностью и вязкостью раствора при соблюдении оптимального эффекта гидрофобизации.

Эмульгаторы нефти и дизельного топлива в растворе — как сама глинистая фаза, так и специально добавляемые реагенты. Так как основным фактором стабилизации является механиче­ский (прочность поверхностных слоев глобул нефти), то опреде­ляющий эмульгатор в эмульсионных глинистых растворах — глинистая фаза.

На устойчивость  нефтеэмульсионного раствора существенно влияет состав нефтяной фазы. Повышенное содержание в нефти  высокомолекулярных   асфальтенов   и  смол   уменьшает  стабильность эмульсии. Таким образом, при достаточной концент­рации  и  коллоидальности     глинистой   фазы  с  легкой  нефтью можно   получить   нефтеэмульсионный   раствор   без  химической обработки и добавки специальных эмульгаторов.

Стабильность нефтеэмульсионных растворов повышается при химической обработке исходных глинистых растворов, а также при введении ряда реагентов одновременно с нефтью. Усиливая гидрофильность глинистого компонента, диспергируя и стабилизируя глинистые частицы, химические реагенты активизируют глинистую фазу как эмульгатор. Так действуют NaOH, N2CO3, УЩР, ССБ и КССБ, КМЦ и другие реагенты. Кроме того, за­щитные реагенты дополнительно повышают устойчивость эмуль­сий вследствие образования вокруг глобул высоковязких гидратированных оболочек. Если стабильность эмульсионного глини­стого раствора все-таки недостаточна и наблюдается отстой нефтяной фазы, добавляют 0,5—2% эмульгаторов: сульфоиола, эмультала, Na-мыла, эмульсолов и др.

Нефтеэмульсионные растворы чаще приготовляют непосред­ственно на буровых установках путем введения нефти и эмуль­гаторов в желобную систему или во всасывающую линию буро­вого насоса в процессе циркуляции. Расчетное количество нефти и реагента должно быть введено за два-три цикла,

В перемешивающих устройствах эмульсионный глинистый раствор с УЩР приготовляют следующим образом. Сначала за­ливают требуемый объем  УЩР, добавляют  примерно  1/3  требуемого количества воды и после кратковременного перемеши­вания вводят все расчетное количество глины. После растворе­ния глины в полученную пасту постепенно вливают расчетный объем нефти. Затем нефтяную пасту разбавляют оставшейся водой и непрерывно перемешивают в течение 1 ч до образования эмульсионного раствора. Иногда нефтеэмульсионные глинистые растворы вспениваются, поэтому вводят пеногасители, в частно­сти НЧК.

При бурении в растворе необходимо поддерживать заданное количество нефти, так как с течением времени концентрация ее уменьшается за счет потерь со шламом и керном, образования фильтрационных корок и др. Так как существующие способы определения количества нефти в жидком растворе довольно сложны, можно принимать ежесуточные потери нефти из рас­чета 0,5—1%.

Необходимо отметить, что применение нефтеэмульсионных растворов может привести к преждевременному износу резино­вых деталей насосов и шлангов. Однако интенсивность износа не носит угрожающего характера.

Эмульсионные глинистые растворы широко применяются при бурении в соляных толщах и солесодержащих породах.В этих случаях стараются поддержать в растворе одинаковую минерализацию с пластовой солью.

В эмульсионный можно перевести практически любой гли­нистый раствор, в том числе и ингибированный. Такие раство­ры, сохраняя исходные свойства, приобретают все качества эмульсионных растворов.