Промывочные жидкости и растворы - Калиевые глинистые растворы

Калиевые глинистые растворы

Калиевые глинистые растворы используются главным обра­зом при бурении в породах неустойчивого глинистого комплек­са. Эффективность калиевого раствора в укреплении глины определяется относительно небольшим размером гидратированного иона К⁺, который внедряется в состав глины, прочно свя­зывая соседние поверхности и препятствуя тем самым процессу гидратации. Эффект калиевой обработки не зависит однознач­но от минералогического состава глин.

Чаще всего для получения калиевых растворов используется хлористый калий, но можно применять K₂SiO₃; К₂СО₃; КОН. Оптимальная концентрация КСl — 6—8%,содержание ионов калия при этом составляет 30 г/л.

Простейший состав калиевого глинистого раствора: 8% реа­гента— носителя ионов калия, 2% стабилизатора КМЦ-500 или 10% стабилизатора КССБ, 8% разжижителя — окзила. Опти­мальная величина рН = 9,5÷10, регулируется рН введением ед­кого калия.

Калиевый раствор вследствие электролитной коагуляции и перехода в него выбуренной породы может загустевать. Для предупреждения этого сочетают хлоркалиевую обработку с из­весткованием. Порядок приготовления такого хлоркалиевого раствора следующий: исходный глинистый раствор, 4% КМЦ-500, 5—7% хлористого калия. Затем готовят окзил с во­дой в составе 1 :8. В эту смесь вводят 30% раствора каустика и 30% известкового молока. Соотношение окзила, каустика и извести составляет 10:0,5:1 в пересчете на сухие вещества. Раствор имеет следующие параметры: плотность 1,15—1,2 г/см³, вязкость по ВБР-5 20—25 с, водоотдача 8—10 см³, толщина кор­ки 1 —1,5 мм, статическое напряжение сдвига 2—4 Па.

Калиевый раствор может быть малоглинистым, полимерным на основе акриловых и других полимеров, эмульсионным. Часто калиевые растворы представляют собой многосолевые системы, особенно когда для их получения используют многотоннажные отходы хлорной продукции, содержащие 30—40% КСl, 5—10% NaCl и до 5% MgCl. Применяются и комбинации хлористого калия с каустическим магнезитом.

Более рационально использование калиевых буровых раство­ров на неглинистой основе, когда глина является лишь напол­нителем.

Алюминатные растворы — растворы, содержащие в качестве ингибиторов соли алюминия. Они имеют очень высокую степень ингибирования и требуют меньшего расхода стабилизатора, чем другие ингибированные жидкости. В качестве алюминатосодержащих соединений используются алюмоаммонийные и алюмо-калиевые квасцы (в концентрации 0,5—2,2%), алюминаты нат­рия, кальция (0,3—1,5%) и другие соли алюминия, а также глиноземистый цемент. Стабилизаторами и разжижителями служат эфиры целлюлозы, лигносульфонаты и хроматы в количестве от 1,5 до 6%.

Алюминатные растворы широко применяются при наличии минерализованных подземных вод, они сохраняют устойчивость при любых концентрациях хлористого натрия и сульфата каль­ция.

Известна следующая рецептура алюминатного раствора: 2— 3% алюмината натрия или 1—1,5% гипсоглиноземистого це­мента, 7—13% ССБ или 7—10% окзила, 3—4% ФХЛС, смазы­вающая добавка (5—7% нефти или 1,5—2% смад-1); раствор имеет рН-9÷9,5, этот показатель регулируется соответствующи­ми добавками каустической соды. Параметры такого раствора в процессе бурения поддерживаются в следующих пределах: плотность 1,17—1,15 г/см³, условная вязкость 17—28 с, водоот­дача 5—10 см³, статическое напряжение сдвига 0,2—1,4 Па.

Алюминатные растворы готовят в перемешивающих устрой-ствах либо в скважинах в процессе бурения. В первом случае всостав алюминатного раствора необходимо вводить пеногаси-тель. Обладая крепящими свойствами, будучи нечувствитель­ными к загрязнению цементом, алюминантные растворы при обогащении их выбуренной породой сохраняют низкие струк­турно-механические свойства даже при глиноемкости до 700 кг/м³. Применяются также малоглинистые алюминатные растворы.

Иногда буровые растворы обрабатывают солями алюминия в сочетании с полимерами-полиакрилатами. Такая комбинация реагентов усиливает их ингибирующее действие, повышает фло­куляцию выбуренной породы.