Оценка качества глин и рациональных условий их применения.

1. Монтмориллонит

Основные свойства, характеризующие качество глин:

- Развитая поверхность частиц глин – глина хорошо гидратирует, частицы глины распускаются на отдельные частицы;

- В межслоевое пространство интенсивно проникают молекулы воды.

Создаётся плотная, малопроницаемая корка.

Н₂О Фильтрационные свойства хорошие, так как

частицы бентонита имеют коллоидный размер

 

- при достаточно малой К_г для получения глинистого раствора нормального качества требуется 2-3% глины, получается раствор с хорошими структурными, тиксотропными и реологическими свойствами.

Недостатки:

- бентонитовая глина в составе раствора подвержена влиянию минерализации, при этом наличие электролитов в растворе или попадание в него из пластовых вод, перебуриваемых пород приводит к ухудшению качества раствора за счет коагуляции;

- низкая плотность раствора. Возникает необходимость утяжеления раствора.

 

2. Гидрослюдистые глины

- гидратация таких глин осложнена (затруднена) из-за присутствия в них жесткого катиона калия;

- недостаточная гидратация приводит к тому, что для получения необходимых структурных и реологических свойств требуется повышено содержание глины в 2 или более раз в растворе;

- глина плохо гидратирует, частички глины более крупные, чем у бентонита, поэтому фильтрационная корка образуется рыхлая, показатель фильтрации большой;

- гидрослюдистая глина содержит мало свободных электрических зарядов, поэтому растворы на их основе не подвержены влиянию минерализации.

Основные рациональные условия применения:

а) Утяжеление растворов из бентонита;

б) Увеличение стойкости бентонитовых растворов в условиях минерализации.

 

3. Палыгорскитовые глины.

- независимость свойств растворов на их основе от минерализации;

- получение хороших структурных и реологических свойств в условиях любой минерализации;

- такие растворы обладают большими значениями показателя фильтрации, корка образуется толстая, рыхлая.

Рациональные условия применения:

- добавка к бентонитовым растворам для увеличения их стойкости к минерализации;

- утяжеление бентонитовых растворов;

- бурение в условиях высокой минерализации.

 

Для получения растворов используют следующие типы глин:

1) Бентонитовые глины (серого, бело-серого, серо-зеленого, серовато-чёрного цветов). Основной минерал – монтмориллонит;

2) Палыгорскитовые глины (красного цвета). Основной минерал – палыгорскит;

3) Каолинит – гидрослюдисые глины невысокого качества, комплекс переходных продуктов (буро-красноватые);

4) Местные глины – комовые;

 

В основном, для приготовления буровых растворов используют глинопорошки. Преимущества глинопорошков:

1) Улучшенный процесс транспортировки;

2) Убыстряется процесс приготовления раствора;

3) Происходит более быстрая гидратация глины;

4) Снижаются трудозатраты и энергозатраты на получение единицы объема;

5) Можно легко воспроизводить рецептуру буровых растворов при использовании сухих компонентов;

6) Легко получаются «компаунды» – смеси сухих компонентов бурового раствора, которые удобны при транспортировке в отдалённые и труднодоступные районы;

7) Удобство хранения.

 

На производство глинопорошков существуют технические условия: ТУ 39 – 0147001 – 105 – 95, в соответствии с которыми выделяют следующие виды глин: Б - бентонитовые;

П – палыгорскитовые;

КГ – каолинит-гидрослюдистые;

М – модифицированные.

Модификация – применяется для повышения качества глинопорошков. В модификации используют: Na₂CO₃ – кальцинированная сода, полимеры, органические вещества.

Основной показатель качества – выход раствора (В_р) – количество м³ глинистого раствора, которое можно получить из 1 т. сухой глины при условии, что условная вязкость такого раствора составляет Т = 25 с, а эффективная - μ_Э = 20 мПа∙с.

В зависимости от выхода раствора выделяют следующие группы глин:

А – 20 м³ и более из 1 т. глины;

Б – 16 м³ из 1 т. глины;

В – 12 м³ из 1 т. глины;

Г – 8 м³ из 1 т. глины;

Д – 5 м³ (4 м³) из 1 т. глины;

Н – менее 5 м³ (4 м³) из 1 т. глины.

Марка глинопорошка содержит основные сведения о виде глины и группе, к которой принадлежит глинопорошок. Например, ПБМА:

П – порошок;

Б – бентонитовый;

М – модифицированный;

А – В_Р = 20 м³ и более из 1 т. глины,

или ППБ:

П – порошок;

П - полыгорскитовый;

Б – В_р = 16 м³ из 1 тонны глины.