Химический и минералогический состав глин, применямых для приготовления глинистых буровых промывочных жидкостей. Гидратация глин и ингибирование глин.

Химический состав глин: Глинистые минералы по химическому составу представляют собой водные (содержащие кристаллизационную воду) алюмосиликаты.Суммарное содержание глинозема (Al2O3), кремнезема (SiO2) и воды достигает в глинах 75 – 90 %. Остальное приходится на долю других элементов периодической системы, среди которых явно преобладают Na+, K+, Ca2+, Mg2+ и Fe2+. На основании различий в химическом составе, строении кристаллической решетки и свойствах глинистые минералы объединяют в четыре основные группы, получившие название по ведущему минералу: - группа монтмориллонита (монтмориллонит, бейделлит, сапонит, гекторит, соконит, нонтронит и др.); - группа гидрослюды (гидромусковит, гидробиотит); - группа каолинита (каолинит, диккит, накрит, галлуазит); - группа палыгорскита.

Глины принято называть по названию основного минерала: монтмориллонитовые, гидрослюдистые, каолинитовые и палыгорскитовые. Монтмориллонитовые глины среди специалистов по бурению скважин принято называть бентонитовыми или просто бентонитом. Глины, состоящие из нескольких глинистых минералов без явного преобладания какого-либо из них, называются полиминеральными (каолинит - гидрослюдистые, монтмориллонит - каолинит - гидрослюдистые и др.). Глинистые минералы относятся к группе силикатов с псевдогексагональным расположением оснований кремнекислородных тетраэдров, соединенных с алюмокислородными октаэдрами.

Минералогический состав: Каолинит (Al2O3•2SiO2•2H2O), Андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3•SiO2), Галлуазит (Al2O3•SiO2•H2O), Гидраргиллит (Al2O3•3H2O), Диаспор (Al2O3•H2O), Корунд (Al2O3), Монотермит (0, 2[K2MgCa]0•Al2O3•2SiO2•1, 5H2O), Монтмориллонит (MgO•Al2O3•3SiO2•1, 5H2O), Мусковит (K2O•Al2O3•6SiO2•2H2O), Накрит (Al2O3•SiO2•2H2O), Пирофиллит (Al2O3•4SiO2•H2O)

Гидратация глин: Способность глин к гидратации (присоединению воды), набуханию и диспергированию (дезинтеграции) определяется их минералогическим составом. Чем легче диспергируется и сильнее гидратируется глина, тем больший объем глинистого раствора с определенной вязкостью можно получить из одной и той же массы глины. Глины, которые легко поглощают воду, называются гидрофильными глинами, которые не поглощают воду – гидрофобными. При гидратации и диспергировании глины в воде частицы, на которые она распадается, приобретают определенное строение, называемое мицеллой.

Ингибирование глин. При бурении скважин ингибирование проводится для повышения стабильности технологических свойств буровых растворов в условиях агрессивного воздействия на них температуры, минерализованных пластовых вод и легко набухающих горных пород, а также для сохранения устойчивости стенок скважин, сложенных водочувствительными глинами. Технология ингибирования включает многокомпонентную химическую обработку (глинистого) бурового раствора путём введения коагулирующих агентов (хлорида кальция или калия, гипса, извести), регуляторов pH (едких натра или калия), понизителей вязкости (лигносульфонатов или нитролигнина), понизителей водоотдачи (карбокси- метилцеллюлозы или конденсированной сульфитно-спиртовой барды).

В зависимости от горно-геологических условий бурения применяют различные типы ингибированных буровых растворов. Для бурения в набухающих пластичных глинах при t до 100° С, повышающих вязкость растворов, используют известковый раствор (известь 0, 5-1%, каустическая сода 0, 2-0, 3% и понизитель вязкости до 1%), при t до 150-180° С — гипсовый раствор (гипс до 1%, понизитель вязкости 0, 5-1% и понизитель водоотдачи 1-2%). Бурение в глинистых сланцах, аргиллитах, склонных к осыпям и обвалам при увлажнении фильтратом бурового раствора, проводят с применением хлоркальциевого или калиевого растворов (хлористый кальций 1-1, 5% или хлор.калий 3-6%, едкий натр.