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 свойств растворов: 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].