МЕЛОВЫЕ РАСТВОРЫ
Меловые растворы представляют собой группу растворов различного целевого назначения, в которых основной компонент твердой фазы — мел.
В процессе бурения водорастворимых неглинистых отложений, при вскрытии минерализованных подземных вод в глинистом растворе всегда происходит сложное физико-химическое взаимодействие глинистой фазы с дисперсионной средой, в результате чего качество раствора ухудшается вплоть до гидрофобной коагуляции твердой фазы. Интенсивность этих процессов часто настолько велика, что химическая обработка глинистых растворов оказывается неэффективной. Меловые растворы в таких условиях, выполняя все функции промывочных жидкостей, оказываются более устойчивыми.
Меловой порошок не дает в воде агрегативно устойчивой суспензии вследствие недостаточной гидратации поверхности. Стабилизация водной суспензии мела достигается введением 15% таких реагентов, как КССБ, ССБ, УЩР, 1—2% полимеров и ряда других веществ. Так как дисперсность мела меньше, чем дисперсность глин, и в процессе бурения она практически не изменяется, при использовании в качестве стабилизаторов лигносульфонатов необходимо вводить структурообразователь. Обычно это 0,5—2% жидкого стекла, но иногда добавляют 4— 5% (от массы мела) глинопорошка. Полимеры стабилизируют и структурируют меловой раствор.
Особенность меловых растворов — небольшая вязкость при значительной плотности. Можно получить легко перекачиваемые меловые растворы полностью 1,5—1,6 г/см3 без обработки понизителем вязкости. На рис. 40 показан характер изменения условной вязкости с ростом плотности для мелового (кривая 1) И глинистого (кривая 2) растворов из дружковской каолиновой глины.
|
Рис. 40. Зависимость условной вязкости раствора от его плотности |
При бурении в поглощающих горизонтах в меловые растворы вводят глину (до 50% твердой фазы). Такие растворы получили название глинисто-меловых, они обладают повышенными вязкостью и статическим напряжением сдвига.
Меловые растворы применительно к конкретным условиям обрабатываются теми же реагентами, что и глинистые растворы, примерно в таком же соотношении и таком же порядке. В зависимости от состава они могут быть кальциевыми и высококальциевыми, известковыми, эмульсионными, силикатными, когда содержание жидкого стекла увеличивается до 10%. Параметры мелового раствора определяются его химическим составом.
По назначению меловые растворы классифицируются следующим образом.
1. Растворы для нормальных геологических условий: меловые растворы плотностью 1,2—1,26 г/см3 с обычной обработкой защитным коллоидом.
2. Растворы для бурения в осыпающихся аргиллитах и глинистых сланцах. Сюда относятся кальциевые, высококальциевые и силикатно-меловые растворы.
3. Растворы для бурения в ангидритах и мелах — эмульсионные меловые и известковые меловые растворы.
4. Растворы для вскрытия высоконапорных горизонтов — меловые растворы плотностью до 1,6 г/см3.
5. Меловые растворы для бурения в поглощающих горизонтах — глинисто-меловые.
Меловые растворы готовят из порошкового или комового мела в ФСМ или глиномешалках. Несмотря на низкую механическую прочность, мел диспергируется значительно хуже, чем глина, вследствие чего на приготовление мелового раствора требуется примерно в 2 раза больше времени, при этом размеры частиц мела имеют значительно большие размеры, чем частицы глины. В меловом растворе фракция размером менее 0,01 мм составляет всего 50—85%. Обрабатывать меловую суспензию реагентами следует после полного размешивания мела.
При необходимости меловые растворы аэрируются одним из методов, описанных выше.