Ингибированные глинистые растворы. Сущность процессов ингибирования. Силикатные растворы и гипсовые, страница 9

ХЛОРКАЛЬЦИЕВЫЕ ГЛИНИСТЫЕ РАСТВОРЫ

Глинистые растворы, в которые введен хлористый кальций (СаС1₂), получили наименование хлоркальциевых. В периодиче­ской литературе иногда их называют высококальциевыми глини­стыми растворами. В отличие от других ингибиторов хлористый кальций хорошо растворим в воде, в результате чего его ингиби-рующая способность значительно превосходит действие таких ин­гибиторов, как известь и гипс. Ингибирующее действие извести и гипса достаточно для того, чтобы защищать глинистые растворы от загрязнения выбуренной породой и недостаточно для сохране­ния устойчивости стенок скважины. Хлористый кальций эффек­тивно повышает устойчивость стенок скважин, что объясняется более высокой концентрацией свободных катионов Са²⁺. Раствори­мость хлористого кальция настолько велика, что позволяет увели­чивать концентрацию Са²⁺ до любых необходимых пределов.

Химическая основа крепящего действия высококальциевых гли­нистых растворов определяется главным образом способностью ионов кальция вступать во взаимодействие с глинистыми поро­дами, в результате чего повышается связность и снижается набу-хаемость глинистых пород. Кроме того, благодаря увеличенной концентрации Са²⁺ достигается более эффективное предупрежде­ние самозамеса, т. е. перехода выбуренной глины в состав про­мывочной жидкости.

В отличие от известковых и гипсовых глинистых растворов, в которых поддерживается постоянная концентрация свободных катионов Са²⁺, в хлоркальциевых глинистых растворах содержание Са²⁺ постоянно изменяется. Катионы Са²⁺ адсорбируются выбури­ваемыми породами и стенками скважин, выпадают в осадок при взаимодействии с некоторыми химическими реагентами, фильтру­ются в проницаемые пласты. Поэтому для сохранения крепящего действия необходимо пополнять концентрацию СаС1₂.

Для обеспечения крепящего действия хлоркальциевых глини­стых растворов необходимо поддерживать концентрацию 3500— 5000 мге/л катионов Са²⁺. Минимальная концентрация Са²*', обес­печивающая некоторое повышение устойчивости глинистых пород, равна 350—400 мге/л. При введении в хлоркальциевый глинистый раствор извести благодаря повышению рН ускоряется ионный об­мен. Оптимальное соотношение между хлористым кальцием, изве­стью и лигносульфонатами равно 1:3:3.

Однако высокая концентрация Са²⁺ создает серьезные труд­ности и в регулировании свойств самого глинистого раствора. В той же степени, в которой повышается крепящее действие, воз­растают коагуляционные процессы в глинистом растворе: повы­шается водоотдача, растет или, наоборот, понижается вязкость, теряется стабильность. Для регулирования параметров хлоркаль-циевого глинистого раствора нужны химические реагенты, которые, с одной стороны, не выпадают в осадок при взаимодействии с Са²⁺ и, с другой, — достаточно эффективно противодействуют коагуля­ции, вызываемой СаС1₂. До последнего времени химические реа­генты, удовлетворяющие этим двум условиям, не были известны. ССБ, не выпадающая в осадок при взаимодействии с СаСЬ, недо­статочно эффективна в этих условиях, а УЩР, КМЦ, крахмал, гипан, нитролигнин и многие другие химические реагенты обра­зуют при взаимодействии с СаС1₂ нерастворимые соли.

При промышленных испытаниях хлоркальциевых глинистых растворов с использованием КМЦ эти трудности проявились в пол­ной мере. КМЦ, добавляемая для снижения водоотдачи, вызывала уменьшение содержания Са²⁺ в фильтрате, а после введения СаСЬ повышалась водоотдача. Новая обработка глинистого раствора КМЦ   снижала   концентрацию Са²⁺   и   т. д.   Таким образом,