Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Водоносные горизонты, представленные рыхлыми отложени­ями, особенно среднезернистыми и мелкими песками, во многих случаях содержат определенное количество глинистых минера­лов, которые, соприкасаясь с промывочными жидкостями, при вскрытии пластов участвуют в сложных физико-химических про­цессах.

По минералогическому составу глины полиминеральны и обычно характеризуются преобладанием одной из трех основ­ных групп глинистых минералов: монтмориллонитово-бейделли — товой, гидрослюдисто-иллитовой, каолинито-галлуазитовой. По­глощение жидкости глинистой породой сопровождается увеличе­нием ее объема (набуханием). Наибольшими свойствами набу­хания обладает первая из перечисленных групп минералов.

При поглощении воды происходит линейное набухание, а при ее выделении — линейное сокращение объема монтмориллони­та. В результате реакции жидкости с глинистыми фракциями пласта и их набухания изменяется внутренняя геометрия поро — вого пространства. При этом проницаемость породы может уменьшаться в 50 раз и более [8]. Наиболее интенсивно набу­хают бентонитовые глины, которые могут впитывать в себя тридцатикратные объемы воды.

В табл. 2 показано время предельного набухания бентони­товых глин [35].

Монтмориллониты, насыщенные обменным натрием (натри­евые монтмориллониты), набухают сильнее, чем кальциевые, ибъем некоторых натриевых бентонитовых глин увеличивается в о 10 раз по сравнению с первоначальным объемом сухого вещества. Дисперсность и набухание глинистых пород в значи­тельной степени зависят от состава обменных катионов, входя — щйх в поглощающий комплекс. Чем выше валентность обмен­ных катионов, тем меньше дисперсность глинистой породы.

Щелочные воды увеличивают объем глинистых минералов иногда в 3—4 раза, в то время как жесткие воды мало изменя­ют их объем [48]. В дистиллированной воде объем глин группы монтмориллонита увеличился в 2,89 раза, в щелочной — в 2,16 раза, а в морской — в 1,86 раза [4].

На величину набухания глин влияет также структура кри­сталлической решетки. У монтмориллонитовых глин кристалли­ческая решетка менее жесткая, чем у каолинита. Проникнове­ние воды вызывает набухание глинистых частиц, которое со­

провождается увеличением толщины гидратных слоев на поверхности глинистых частиц. При повышении концентрации катионов в воде толщина гидратных оболочек уменьшается.

Таким образом, набухание глин зависит от валентности об­менных катионов, строения кристаллической решетки, а также состава и концентрации ионов в отфильтровавшейся воде. На скорость протекания этого процесса влияют температура, давле­ние, концентрация водородных ионов и др. Согласно принципу Ван-Гоффа — Ле Шателье повышение температуры уменьшает набухание глинистых частиц, а повышение давления — усилива­ет его. Повышение концентрации водородных ионов в воде до величины pH = 3,2 способствует более интенсивному набуханию глин; дальнейшее увеличение pH замедляет этот процесс. Ско­рость набухания зависит от степени дисперсности среды: чем она выше, тем больше скорость; однако с увеличением дисперс­ности величина набухания уменьшается [8].

Набухание глин, присутствующих в водосодержащих поро­дах, значительно ухудшает их фильтрационные свойства. Пол­ного устранения такой кольматации без разрушения скелета грунта достигнуть невозможно.

При взаимодействии пластовой воды и воды, отфильтровав­шей из промывочного раствора, в зависимости от разности фи­зико-химических свойств соприкасающихся вод может произой­ти флокуляция — коагуляция коллоидно-дисперсных частиц и оседание их в поровом пространстве [8].

Таким образом, существенное отрицательное влияние промы­вочной воды или фильтрата раствора сказывается при вскры­тии водоносных пластов, содержащих набухающие глинистые

частицы. Снижение проницаемости пласта в результате набуха­ния глинистых частиц после проникновения фильтрата промы­вочной жидкости (воды) в призабойную зону зависит от типа глинистого минерала, его дисперсности, природы обменных ка­тионов, свойств фильтрата промывочной жидкости (воды) и других факторов. Наибольшие изменения объема наблюдаются у глин группы монтмориллонита и его смесей с каолинитом и хлоритом. Наибольшее набухание происходит в щелочной воде, наименьшее ■— в жесткой.

Комментарии запрещены.