Промывка скважин при колонковом бурении. Понятие о глинистых раствора

Глинистым раствором называется водная суспензия различных глин.

Глины являются продуктами разрушения горных пород и состоят из частиц очень тонко измельченных. Кроме того, они содержат более грубодисперсные фракции и различные примеси (кварц, слюда, органические вещества и т. д.). Элементарные частицы глинистых минералов имеют форму пластинок с длиной и шириной во много раз больше толщины.

Наилучшими для приготовления глинистых растворов являются бентонитовые глины, содержащие большие количества монтмориллонитов. Характерной особенностью бентонитовых глин является сильное набухание и легкая распускаемость их в воде. Глины каолинитового типа плохо распускаются, их растворы неустойчивы и быстро разделяются на твердую фазу и жидкость. Глины иллитового типа занимают промежуточное положение между монтмориллонитовыми и каолинитовыми.

Натриевые глины дают более стабильные растворы, чем кальциевые и магниевые.

Качество глинистых растворов зависит прежде всего от явлений, происходящих на разделе частиц глины с водой.

Большое значение имеет размер глинистых частиц. Чем меньше размер частиц и больше частиц, имеющих форму тонких лепестков, вытянутых палочек, тем стабильнее глинистый раствор.

Для устойчивости глинистых растворов важно, чтобы слои воды, прилегающие к частицам, обладали повышенной вязкостью и упругостью и образовывали вокруг частиц глины гидратационные оболочки.

Наконец, для устойчивости растворов необходимо наличие положительно заряженного ионного облака вокруг глинистых частиц, создающего электростатические силы отталкивания между частицами. При наличии этих сил частицы не могут слипаться друг с другом, и суспензия будет устойчива.

При уменьшении ионного облака и гидратационного слоя вокруг частиц суспензия начнет коагулировать.

Коагуляция бывает двух видов: гидрофобная и гидрофильная. Коагуляция первого вида происходит, когда частицы глины лишены защитных гидратационных и ионных оболочек по всей поверхности. При этом частицы слипаются и оседают, образуя плотный осадок сравнительно небольшой влажности. Гидрофобная коагуляция, как правило, необратима.

Если поверхности глинистых частиц защищены гидратационными оболочками, но имеются поверхности, где эти оболочки отсутствуют, то происходит гидрофильная коагуляция. В этом случае осадок не выпадает, а образуется пространственная сетчатая структура, называемая гелем. При этом сплошная сетчатая структура пронизывает весь раствор. Жидкая фаза раствора с частицами породы закупоривается в ячейках пространственной сетки и вся система становится подобной твердому телу.

При перемешивании связи между частицами разрушаются и система становится жидкой. Такое явление называется тиксотропией.

Сетчатая структура, образующаяся в глинистых растворах при их стоянии, имеет большое значение. Наличие этой структуры препятствует оседанию шлама на забой в случае прекращения циркуляции. Способствует закупориванию пор и трещин в стенках скважины при вскрытии скважиной пористых пород.