ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ГЛИНИСТОГО РАСТВОРА
С целью улучшения качеств растворы обрабатываются химическими реагентами. Большинство этих реагентов по характеру их воздействия на растворы можно разделить на две группы: 1) понизители водоотдачи растворов; 2) регуляторы структурно-механических свойств растворов (вязкости, статического напряжения сдвига).
Реагенты-понизители водоотдачи:углещелочной реагент (УЩР), сульфит-спиртовая барда (ССБ), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и т. д.
Углещелочной реагент получают из бурого угля и каустической соды (NaOH). В результате реакции между этими веществами образуются натриевые соли гуминовых кислот — гуматы натрия, являющиеся вместе с избытками каустической соды основными активными веществами реагента.
Избыток каустической соды приводит к расщеплению (пептизации) глинистых частиц. Всегда содержащаяся в глинистом растворе физически связанная вода обволакивает вновь образовавшиеся частицы, что приводит к уменьшению водоотдачи. Одновременно с этим на поверхностях глинистых частиц адсорбируются гуматы натрия, вследствие чего происходит интенсивное утолщение гидратных оболочек. В результате этого способность к слипанию глинистых частиц резко падает, статическое напряжение сдвига уменьшается. Поэтому глинистые растворы, чрезмерно обработанные углещелочным реагентом, в связи с высокой дисперсностью глинистых частиц являются вязкими, но бесструктурными.
Таким образом, при обработке раствора углещелочным реагентом следует внимательно следить за показателями вязкости и статического напряжения сдвига. Уменьшение статического напряжения сдвига ниже 0,1 Па (10 мгс/см2) за 1 мин сигнализирует о необходимости прекращения химической обработки этим реагентом и принятия мер по улучшению свойств раствора. В этих целях вязкость уменьшается путем добавления воды, что приводит к росту водоотдачи, а восстановление структурно-механических свойств осуществляется введением в раствор высококачественного свежеприготовленного глинистого раствора. Вторичная обработка раствора в целях снижения водоотдачи может быть начата после доведения статического напряжения сдвига до значений 0,2-0,3 Па (20-30 мгс/см2) за 1 мин.
Сульфит-спиртовая барда — отход целлюлозной промышленности. Содержащиеся в ней лигносульфоновые кислоты и их соли хорошо снижают водоотдачу глинистых растворов, подвергшихся воздействию минерализованных пластовых вод. Действие сульфит-спиртовой барды на глинистые растворы, не содержащие минерализованных вод, менее эффективно.
Карбоксиметилцеллюлоза предназначена для обработки сильно минерализованных глинистых растворов, однако с успехом применяется и для снижения водоотдачи глинистых растворов, не содержащих солей. Карбоксиметилцеллюлоза представляет собой натриевую соль целлюлозно-гликолевой кислоты и получается при переработке древесины. Чем больше степень минерализации раствора, тем больше следует добавлять реагента. Первичную обработку раствора обычно проводят 10%-ным, а вторичную — 3 — 4%-ным раствором реагента.
Карбоксиметилцеллюлоза — универсальный реагент, который активно улучшает почти все параметры глинистого раствора.
Реагенты-регуляторы структурно-механических свойстврастворов:жидкое стекло, поваренная соль, гашеная известь и т. д.
Жидкое стекло позволяет изменять вязкость и статическое напряжение сдвига в довольно широких пределах. Если требуется незначительно увеличить статическое напряжение сдвига, то добавляют жидкого стекла не более 0,75 % от объема глинистого раствора. При добавлении к глинистому раствору 2,5 — 3 % жидкого стекла можно получить высоковязкий раствор с большим статическим напряжением сдвига, пригодный для борьбы с поглощениями промывочной жидкости.
Поваренная соль обеспечивает значительной повышение статического напряжения сдвига растворов, пересыщенных углещелочным реагентом.
Гашеная известь даже при небольших добавках (до 5 %) вызывает резкое повышение вязкости и водоотдачи [9].