ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ХИМИЯ ПРОМЫ 1ЮЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ (Р. Г. Ахмадеев) из "Химия промывочных и тампонажных жидкостей" Глубокие скважины, которые пачали сооружать во второй половине прошлого века для добычи нефти и воды, сейчас все больше используются в самых различных областях человеческой деятельности—для добычи природного газа, серы, минеральных солей, геотермальной энергии, захоронения вредных отходов, создания подземных хранилищ жидких и газообразных веществ. Специфическая буровая технология применяется для сооружения шахтных стволов и других горных выработок. [c.3] В соответствии с этим условия проводки скважин стали значительно разнообразнее и сложнее. [c.3] Из процесса преимущественно механического бурение все больше превращается в процесс физико-химический. [c.3] Средой, в которой протекают физико-химические процессы, сопровождающие сооружение скважины, являются главным образом так называемые буровые жидкости — промывочные, пакерные, тампонажные. [c.3] Важнейшими свойствами тех и других, объединяющими их в качестве коллоидных систем, являются гетерогенность и развитая поверхность раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Среди буровых жидкостей встречаются различные классы коллоидных систем. По агрегатному состоянию фаз чаще других встречаются коллоидные растворы (твердая фаза в жидкости), затем следует назвать эмульсии (жидкость в жидкости), пены (газ в жидкости), твердые пены—пористые тела с порами, наполненными жидкостью и газом. Большинство промывочных и тампонажных растворов характеризуется наличием в них твердой фазы с весьма широким диапазоном степени дисперсности. [c.4] В них присутствуют частицы собственно коллоидной дисперсности (10-3—10- мкм), микрогетерогенные (10- —10 мкм) и грубодисперсные ( 10 мкм). Среди буровых жидкостей встречаются как лиофильные, так и лиофобные системы, как связноднсперсные (гели) так и свободнодисперсные (золи). Первые в буровых жидкостях имеют особенно большое значение. [c.4] По преобладающей массе (и объему) частиц твердой фазы эти системы представляют собой суспензии с микрогетерогенной и грубой степенью дисперсности. [c.4] По морфологии дисперсной фазы в буровых жидкостях чаще встречаются волокнисто-дисперсные и пластинчато-дисперсные, но важную роль играют и корпускулярно-дисперсные системы. [c.4] Число частиц коллоидной дисперсности относительно невелико. Однако именно присутствие частиц коллоидных размеров является определяющим для формирования свойств буровых жидкостей. Частицы коллоидных размеров создают ту огромную поверхность раздела фаз, которая в значительной степени определяет их специфические свойства. К ним прежде всего относится термодинамическая неустойчивость, обусловленная наличием свободной поверхностной энергии. Она проявляется в стремлении этих систем к самопроизвольному переходу в состояние с меньшей свободной энергией, т. е. в стремлении к коагуляции и другим подобным процессам, например к перекристаллизации при достаточной растворимости твердой фазы. [c.4] Большое значение для технологии промывки и цементирования скважин имеют адсорбционные явления на поверхности раздела фаз. Тонкодисперсная твердая фаз а промывочных и тампонажных растворов является хорошим адсорбентом. В качестве адсорбен-тивов выступают защитные коллоиды в промывочных жидкостях, замедлители схватывания в тампонажных растворах и другие химические реагенты, вводимые в состав буровых жидкостей для регулирования их технологических свойств (понизители вязкости, водоотдачи и др.). Адсорбция широко используется при исследовании свойств твердой фазы коллоидных систем. Анализ изотермы адсорбции позволяет определить удельную поверхность твердой фазы (методом БЭТ), а также установить характер взаимодействия (физический или химический) адсорбтива с поверхностью адсорбента. [c.5] Наибольшее практическое значение имеют структурно-механические, или реологические, свойства буровых жидкостей. Специфика коллоидно-дисперсных и микрогетерогенных систем предопределяет их промежуточное положение между истинно твердыми и истинно жидкими телами. Они обладают вязкостью, пластичностью, упругостью и прочностью. Важнейшей особенностью коллоидных систем является аномалия вязкости. Их вязкость не является постоянной величиной, а зависит от градиента скорости. Для многих коллоидных систем, образующих пространственные структуры, характерно наличие предела текучести, т. е. напряжения сдвига, ниже которого движение не происходит. Аномалия обусловлена наличием в коллоидных системах структурных сеток, образуемых дисперсной фазой. [c.5] Вернуться к основной статье