Характеристика глин как материала, применяемого для приготовления буровых растворов.

Глина – это осадочная горная порода широко распространенная в земной коре. Плотность глины колеблется 2330-2800 кг/м³.

Глина может образовываться в результате:

1. разложения силикатов, входящих в состав горной породы;

2. растворения карбонатных пород (выщелачивания);

3. механического выветривания сланцеватых глин;

4. из продуктов вулканического происхождения.

Глина представляет смесь различных глинистых минералов с примесями других пород (песка, карбонатов, органических веществ). Глина в чистом виде встречается редко.

Глинистые минералы состоят в основном из окислов алюминия, кремния и воды, их называют водные алюмосиликаты.

Одним из определяющих признаков глинистых минералов является отношение:

где R = Al или Fe

К – коэффициент активности глины.

Для каолинита К =0, для монтмориллонита К = 4.

Отношение «К» является одним из показателей способности глинистых минералов набухать и диспергироваться при взаимодействии с водой. Чем больше значение «К», тем сильнее проявляются гидрофильные свойства глины, тем сильнее набухает и распускается в воде глина.

Бентонит, состоящий в основном из монтмориллонита, характеризуется ярко выраженными коллоидными, тиксотропными и глинизирующими свойствами.

Свойства глинистого раствора во многом зависят от размера, строения и формы частиц глины.

Гранулометрический состав глины определяется тем или иным методом дисперсионного анализа. Все методы основаны на седиментации глинистых суспензий, приготовленных из исследуемой глины.

Методы дисперсионного анализа делятся на:

1. Методы, в которых осаждение частиц происходит под действием силы тяжести.

2. Осаждение происходит под действием центробежных сил.

При использовании центробежных сил время анализа значительно сокращается. Осаждение частиц происходит в пробирках, помещенных в центрифугу.

Частицы глины имеют слоистое кристаллическое строение. Форма частиц представляет собой плоские чешуйчатые пластинки, у которых длина и ширина обычно во много раз больше толщины пластинки.

Глины содержат катионы калия, натрия, кальция. Они располагаются на поверхности элементарных частиц и могут замещать катионы, находящиеся в жидкой среде. Происходит обмен катионов.Скорость обмена практически мгновенна. Обменная способность глин характеризуется обменной емкостью.

Под обменной емкостью понимается количество млг-эквивалентов обменных катионов, содержащихся в 100 г сухой глины. Обменная емкость глин различна.. Например, у монтмориллонита 60-100 млг-экв., а у каолинита 3-15 млг-экв.

Если в глине преобладает обменный катион натрия, то глина называется натриевой, если кальций, то кальциевой.

Натривые глины хорошо взаимодействуют с водой, их поверхность гидрофильна. Попадая в воду натриевые глины сравнительно легко распадаются на элементарные частички, которые покрываются гидратной оболочкой. Натривые глины вбирают в себя воды, значительно увеличиваясь в объеме.

Особое место занимают бентонитовые глины. Они характеризуются хорошей пластичностью, обладают большой обменной емкостью.

Бентонитовые глины хорошо гидратируются, сравнительно быстро набухают, значительно увеличиваются в объеме. Особенно это свойственно натриевым бентонитовым глинам.

Бентонитовые глины обладают способностью создавать хорошие коллоидные растворы с высокими структурными свойствами.

Глина, которая имеет специальное назначение называется полыгорскитовая глина. Она состоит из минерала полыгорскита – водный алюмосиликат магния. Величина коэффициента активности глины для полыгорскита К = 2,1 – 2,5.

Агрегаты полыгорскита имеют волокнистое строение. Обменная емкость полыгорскита 20-30 млг-экв. на 100 г сухой глины.

Полыгорскитовые глины применяются для приготовления солестойких глинистых растворов.

Для характеристики карьерной глины (комовой), используемой для приготовления глинистого раствора, производятся следующие анализы:

1. Минералогический.

2. Петрографический.

3. Химический.

4. Дисперсионный.

Производится конторльный замер параметров приготовленного из этой глины раствора.

13. Понятие о плотности бурового раствора и её расчёт, приборы для замера плотности.

Плотность – это масса единицы объема. Она влияет на величину гидростатического давления столба промывочной жидкости на стенки скважины и забой.

При наличии в разрезе водогазонефтепроявляющих пластов обычно давление бурового раствора в скважине поддерживают несколько большим пластового с тем, чтобы предотвратить поступление пластовых флюидов в скважину. Иногда плотность увеличивают для предупреждения обвалообразований.

При поглощениях бурового раствора плотность его уменьшают для снижения давления на забое.

Определяется плотность из условий создания противодавления на пласт по формуле:

где ρ – плотность бурового раствора, при вскрытии газонефтеводосодержащих пластов, кг/м³;

К – коэффициент превышения гидростатического давления бурового раствора в скважине над пластовым в зависимости от глубины;

Р_пл – пластовое давление, Мпа;

L_п – глубина залегания кровли пласта, м;

g – ускорение силы тяжести, м/с².

При L_п < 1200 м К ≥ 1,10, при L_п > 1200 м К ≥ 1,05.

Рассчитанное по формуле значение плотности ρ необходимо проверить, чтобы не допустить гидроразрыва слабого пласта гидростатическим давлением промывочной жидкости.

кг/м³

где Р_Г – давление гидроразрыва слабого пласта, МПа;

L _С – глубина залегания подошвы слабого пласта, м.

Необходимо, чтобы ρ_Г > ρ.

Проверочный расчет на гидроразрыв выполняется при наличии в геологическом разрезе слабого пласта.

Измеряется плотность бурового раствора с помощью ареометра, рычажных весов или пикнометра в кг/м³ или г/см³.

Дата добавления: 2015-07-11