Промывочные жидкости и растворы - Утяжеленные глинистые растворы

Утяжеленные глинистые растворы

 

К утяжеленным глинистым растворам относятся растворы с повышенной плотностью (до 2,2 г/см3 и более), содержащие тонкодиспергированные утяжелители. Эти растворы применяют при бурении неустойчивых горных пород, а также для преду­преждения водопроявлений, выбросов нефти и газа в пластах с высоким давлением.

Качественные глинистые растворы, имеющие невысокую вяз­кость, но способные удерживать частицы утяжелителя во взве­шенном состоянии, обрабатывают утяжелителем. Обычно утя­желяют глинистые растворы, предварительно обработанные химическими реагентами. Особое внимание уделяют структур­но-механическим свойствам исходного раствора. Статическое напряжение сдвига подлежащего утяжелению раствора должно быть не менее 2 Па через 1 мин.

Утяжелители к растворам добавляют в перемешивающие устройства, реже на буровых установках в процессе циркуля­ции раствора.

Расход утяжелителя qна 1 м3 исходного раствора для по­лучения заданной плотности определяется по формуле

q = pу(pг -p1)/(py - pГ) ,                                                                                   (VII.1)

где ру, рг, p1 — плотности соответственно утяжелителя, заданная глинистого раствора, исходного раствора, кг/м3. С учетом влажности утяжелителя

     q = pу(pг -p1)/(py - p1)(1- n+np1) ,                                                              (VII.2)

(n— влажность    утяжелителя, доли единицы).

Утяжеление глинистых растворов сопровождается сущест­венным повышением их вязкости и статического напряжения сдвига. Снижение вязкости путем разбавления водой нецеле­сообразно, так как это ухудшает параметры раствора и вызы­вает необходимость добавки дополнительного утяжелителя. Поэтому понижать вязкость утяжеленных глинистых растворов следует химическими реагентами, содержащими небольшое ко­личество воды, например хромлигносульфонатом, ПФЛХ. До­бавки реагентов подбираются опытным путем.

Использование утяжеленных глинистых растворов приводит к существенному снижению механической скорости бурения.

Аэрированные глинистые растворы

Глинистые растворы, насыщенные воздухом, применяются для борьбы с поглощениями в неустойчивых породах. Аэриро­ванные глинистые растворы имеют пониженную плотность, меньшую, чем у исходного раствора, водоотдачу, повышенные статическое напряжение сдвига и вязкость, обладают высокой очистной способностью. Они хорошо совместимы с различными видами химической обработки.

Аэрированные растворы характеризуются либо воздухосодержанием — количеством воздуха в единице объема, либо сте­пенью аэрации, которая представляет собой отношение объем­ного расхода воздуха при нормальных условиях к объемному расходу жидкости.

Реологические свойства аэрированных глинистых растворов во многом зависят от воздухосодержания, что рассмотрено вы­ше. Повышение плотности исходных глинистых растворов при­водит к резкому увеличению реологических параметров аэри­рованных растворов. Поэтому для аэрации следует использо­вать качественные глинистые растворы с небольшим содержа­нием твердой фазы. Аэрируются практически все промывочные жидкости на водной основе. При степени аэрации более 40 аэ­рированные жидкости, в том числе и глинистые растворы, пе­реходят в пены.