Глинистые растворы

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РGФСР

Московский ордена Трудового Красного Знамени киститут нефтехимической и газовой промышленности

ИJ.f. И. М. Губкина

Доцент, кандидат технических наук

Л. В. БОРИСЕНКО Утверждено Ученым Советом института в качестве учебного пособн11

ГЛИНИСТЫЕ РАСТВОРЫ

ЧАСТЬ

11

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАГЕНТЫ И ИХ ДЕйСТВИЕ НА ГЛИНИСТЫй РАСТВОР

Руководство к лабораторным работам по курсу нефтяных и газовых скважин» для студентов специальностей 0205, О 103, 0508, 1706

..: Бурение

Ответственный редактор- профессор, доктор технических наук Н. И. ШАЦОВ

Москва-

1965

Задача второй части лабораторного ление

студентов

с

химическими

пра1пикума- ознаком­

реагентами

для

обработки

г линистых р~створов, их свойстнами, характером дейс1 вия от­ де~tьных реагечтов на

глинистый раствор и методикой подсче­

та необходимого количества реагента

при

заданной

его

кон­

центрации.

Основной целью лабораторных работ, предлагаемых в этоw практикуме, является изучение изменений коллоидно-химиче­ ских свойств глини.:rого раствора под влиянием одного или максимум

двух

реагентов.

Пр ктикум не касается вопросов разработки сложных ре­ цептур специальных типов глинистых рас11юров (извt:'стковых, силикатных, эмульсионных и др); paзpaб(ITIго кач~ства получаются

из калышевых б .. нтонитон. !:-'а­

створы из гидраслюдистых и, Tt'M более, ~Товления глинистого раствора, когда глина перемешивает­ ся сразу с полным объРмом воды, имеет место неполl'ое дис­ •ергирование глинистых частиц. Благодаря этому •·линистый раствор

имеет

повышенную

водоnтдачу.

В процt:lссе бурения свойства глинистого раствора претер­ певают сущ~ственные изменения. Перекачивание раствора бу­ ровыми нистых

насосi'iми частиц,

ведет

к

к дополнительному измельчению

разлел(·нию

глинистых

агрtrатов

на

гли­

елемен­

тарныt: чешуйки. Такое повышенИе степени дисперсности гли­

ны влечет за собой нежелательиое nовышение статического напряжения сдвига и условной вязкости, а также небольшое уменьшение

nоа.оотдачи.

При бурении в г линистый раствор

попа а а ют

частицы

вы­

буренной породы. Крупные частицы отделяются от раствора в очистных приспоrо61ениях, а наиболее мелкие остаются в циркулирующем поток~ раствора. Выбуренная лорода повы­ шает кoнrlCIIl [)JiLИIO твердой фазы в г линистом растворе, всле;'t­ ствис чего р. 1 i Jри уnе.1ичепии концентрации [){:агента, а следовательно, и кати,,нvв

натрия

1:1

дит нз диффузного

глинистом

слоя

в

растно,>е ЧiiCTb калюнов

нс,.однижный

слой.

Но

перехо­

так KliН:

суммарный заряд вс~х катионов, окружающих частицу, остает·

3"'

·~

си

nостоянным,

то

переход

некоторого

количества

катионов

нз- диффузного астут его статическое наnр>Jжение сдвига и условнзя вязкость. З:t счет укруннения части глинистых частиц и увеличения IIро­ ницаемости глинистой корки несколько увеличивается водоот­

дача (область

Рис.

l.

глины

11,

рис.

3).

Зависимость

11ара~tетров

rлi!IIIICTOГO

раствора из

,ннбс.1ь" от ко11цснтрации ка.tьцнниропанной соды

Если еше больше увеличить концентрацию

кальцинирован­

вой соды в глинистом растворе, то произойдет дальнейшее сжатие диффvзного слоя. Частицы почти полностью потеряют G;вои гидратные оболочки и произойдет гидроф(\бная коагуляция

раствора. Гидрофобная коагуляция при ограниченной концент· рации r лины в растворе соnровождается катастрофическим ростом водоотдачи, снижением статичеQI(оrо напряжения сдвига

t4

и вязкости (область

JII,

рис.

3).

При достаточной концентрации

глины снижЕ'ния статичtского напrяжения

сдвига

и условной

вязкости может не произойти дliже при очень высоком процент­ нам

содеrж11нии

реагента

в

г линистом

растворе.

Рассмотренный механизм действия кальцинированной соды хара1рИ,JЛ удельноr·о neca около 1,7 гfс.м.з. В таком ниде ренrент рас' яорнеrс>~ в воде довольно трулно,

и

на

приrо

овле111•е

впдно1·о

..много временrt. Если Жt: нрои:ню.шн nолного

растворенин,

то

раствора

затрач •вается

onpt,

то

~сть расщепление молекул KMll н~ более мt>:н..:ие обломки. Высоковязкая КМЦ, обладающая высо"ой стененьп полимери­ зац>~и (n 500- 61J01, сначала н рез1льrате деструкции превра­

=

щается

в

срепнt>вязкую,

:1атl'М

в

низковн3кую

темnературе 200°С разлагается совсем. Таким

и,

наконец,

при

обrаэом, бп aro-

17

даря высокой степени полимеризации высоковязкая KMU со· храняет эфф~ктивность и применяется nри темnературах 150°С и выше. Ср~ДI-евязкая и низковяэtзо-хромОВ\'Ю соль липJОсудьфо­ новой кислоты. Получается из лигносvль·рона1а 1iа.1ьцня (ССБ) путем

замешении

и хрома.

Для

спиртоАой

части

этого

бар'lы

к

течение

катионами

же.1еза

r-

FeiS0.) 3

и

раствор наr~·евают

Cr,(S0 4);1

ч~ется ботке рецептур высококальциРвых растворов.

при разра­

С ер н о к и с л ы й к а ль ц и й- CaS0 4 • Г11•именяется для раз­ работки р~цептур так называемых гипсовых растворов. Для 1 обработки обы~ют для р~зработки рtцептуры силикат­ ных

26

растворов,

которые

применяются

для

предотвращения

обвалов неустойчивых пород. При работе с жидки.JС стеклоя нео6ходим.о защищат11 кожу и особt1нно zлаза от воздействия реагента.

Хлор и сты й н а три йглинистого

раствора,

NaCl.

Он

вызывает

коагуляцию

соnровождаюшуюс я ростом статичl'скоr о

напряжения сдвига, условной вязкости и

стый натрий добавляют

к глинистому

rюдоотд~чи.

раствору

при

Хлори­

бурении

в rоленосных отложениях, ко г да возникает необходимость на­

сытить глинистый раствор солью, чтобы предотара 1 ить кавер­

нообразование. Иногда пересыщенный статическое

добавляют

NaCI

понизителями

напряжение

РдСIJПЫ

в г.1и1шстый раствор,

вязкосп1,

чтобы

повысить

ero

....

сдвига.

ПРИ

XИMИIJECKOR ОБРАБОТКЕ

При подборе рецептуры химической раствора в лаборатории, а также при

обработки

обработке

г ли н истого

растворя не­

посредственно на буровой приходится подсчитывать потребное количество реагента, глинистом

исходя из

заданной

~го

1.:онцентрации

u

растворе.

В настоящее время в литературе по бурению скважин мож­ но встретить различные способы выражения концентрании реа­

гентов в глинистом растворе. Разнобой в nырпжении концент­ рации реагентов затрудняет сопоставление рi.!зличных рец~IJтур.

а неудачное выражение содержания реагента (напrимер: ... "IO"n тридцатипроцентного раствора каустической соды~ ... ) вынуz!\· дает производить установить

,дополнителыше

действительное

объема г линистого

расчеты

содержание

ЖаТЬ

в

того, чтобhl в

едшшнl::'

раствора.

Наиболее целесообразно выра:нсать ских реаzенmов

для

реагента

ZЛUNllCmOЯ.

концентрацию

рщ:mворе

растворr1в

п

кони,ентрацшо химиче­ TO.i\, K.:th

хнмин,

то

ПpiJIIЯTO

есть

в

АЫ[)iJ­

проценпих

по весу твердоzо вещества к o6иe.tty ибработанного ~лuнucmo­ zo раствора. Точно также следуt-т выр