Cтраница 2
Как известно, бентонитовая глина, относящаяся к группе монтмориллонитовых, имеет трехмерную решетку [26-30], в которую включаются способные замещаться металлические катионы. При взаимодействии глины с солью тетраалкиламмо-ния вследствие замещения металлических катионов на органические совершается гидрофобизация поверхности, причем для полного покрытия поверхности глины необходимо иметь на 1 атом азота 38 атомов углерода, соединенных в виде алифатических цепей. [16]
Такой процесс набухания обусловлен различным характером образования сольватных оболочек вокруг глинистых частиц и условиями фильтрации водных растворов. При взаимодействии глин с фильтратами хлор-кальциевого раствора происходит перестройка адсорбционных слоев при замещении ионов натрия на ионы кальция в обменном комплексе. [17]
Эффект контракции заключается в уменьшении суммарного объема смешиваемых веществ. При взаимодействии глин с водой объем глины увеличивается, но это увеличение меньше, чем объем воды. [18]
Основания этого метода заключаются в том, что с повышением давления и температуры эффективность действия глины на крекинг-бензин сильно повышается. По способу Остерстрема взаимодействие глины и бензина проводят в трубчатой печи при давлении 15 - 35 ат и температуре 315 - - 345; из печи продукт поступает в эвапоратор, где происходит разделение: полимеры и глина оседают на дно эвапоратора, откуда их отводят в холодильник и на фильтр-прессы; очищенный же бензин через верхнюю часть эвапоратора направляется в ректификационную колонну для окончательного освобождения от последних следов полимеров. Таким образом, данный способ представляет собой довольно удачную комбинацию контактного фильтрования и парофазной очистки со вторичной перегонкой крекинг-дестиллата. [19]
Основания этого метода заключаются в том, что с повышением давления и температуры эффективность действия глины на крекинг-бензин сильно повышается. По способу Остерстрема взаимодействие глины и бензина проводят в трубчатой печи при давлении 15 - 35 ат и температуре 315 - 345; из печи продукт поступает в эвапоратор, где происходит разделение: полимеры и глина оседают на дно эвапоратора, откуда их отводят в холодильник и на фильтр-прессы; очищенный же бензин через верхнюю часть эвапоратора направляется в ректификационную колонну для окончательного освобождения от последних следов полимеров. Таким образом, данный способ представляет собой довольно удачную комбинацию контактного фильтрования и парофазной очистки со вторичной перегонкой кре-кинг-дестилл ата. [20]
Для управления свойствами водных дисперсий глин важное значение имеет тот факт, что двухвалентные катионы увеличивают силу притяжения между пластинками, уменьшая тем самым толщину водной пленки. Заряд катиона обусловливает характер взаимодействия глины с водой. Катберг показали, что частицы Na-бентонита окружены тремя слоями связанной воды, а Са-бентониты-четырьмя. Овча-ренко, Са-бентонит более гидрофилен. Однако при избыточном обводнении, что характерно для буровых растворов, суммарное количество диффузносвязанной воды у Na-глин больше. Поэтому Na-бентониты хорошо пептизируют в воде, их частицы в местах контакта связаны слабее, чем у Са-бентонита, хотя число этих контактов больше. [21]
Предупреждение и ликвидация осложнений из-за осыпей и обвалов неустойчивых глинистых пород затрудняются недостаточностью знаний о геологических условиях бурения и характере взаимодействия глинистых пород с буровым раствором, влиянии норового давления и возникающих напряжений на стенке скважины. Это предопределяет необходимость изучения физико-химических процессов взаимодействия глин с буровыми растворами с учетом напряженного состояния стенки скважины и разработки технологии по предупреждению и ликвидации осложнений при бурении скважин в глинистых отложениях с учетом конкретных геологических условий. Эта задача решается на основе анализа горно-технологических условий, многолетней практики бурения скважин в неустойчивых глинистых породах Нижнего Поволжья и Прикаспийской впадины, современного состояния решения этой проблемы и проведения исследований напряженного состояния стенки скважины и характера физико-химического воздействия бурового раствора на глинистую породу и их влияния друг на друга. [22]
Наиболее чувствительными к водам среди породообразующих минералов являются глины. В литературе имеется обширная информация по вопросам взаимодействия глин и различных типов вод. Результатом такого взаимодействия является увеличение объема глинистых частиц или слоев. Количество и состав глинистых минералов в нефтяных пластах разнообразны и пласты по-разному реагируют на контакт с водами. Нами с использованием прибора Жигача-Ярова проводились исследования взаимодействия различных глинистых минералов и раздробленных образцов естественных горных пород при их контакте с минерализованными водами. Было установлено, что уровень набухаемости чистых глин сопоставим с приростом объема образцов полимиктовых песчаников. [23]
Учитывая зависимость прочности пуццолановых материалов от степени сцепления вяжущего с наполнителем, особо важно диспергирование палыгорскита, так как достигается более равномерное распределение частичек минерала в объеме образца, а значит в случае неполного разложения палыгорскита будет меньше слабых мест разрыва по связям глина - глина, ибо их энергия меньше, чем адгезионное сцепление непрореагировавших частичек палыгорскита с гелеобразными гидросиликатами. Кроме того, при достаточном времени гидратации в жестких условиях будет облегчено взаимодействие глины с Са ( ОН) 2 и другими гидратными новообразованиями. Все это объясняет причину получения большей прочности при введении в систему диспергированного палыгорскита. Слишком высокий процент глины в образце нежелателен. [24]
Элементарные взаимодействия происходят на молекулярном уровне: полярные молекулы воды взаимодействуют с элементарными чешуйками глинистых материалов. Из-за малости глинпстых чешуек, имеющих атомную толщину - 10 А, поверхность взаимодействия глин с водой огромна, достигает 700 м2 / г для монтмориллонита. Поэтому глинистые частицы способны присоединять значительное количество воды, увеличиваясьщи: том и объеме, с другой стороны, они могут легко отрываться от основной массы материала, образуя коллоидный раствор, способный к структурированию. Поэтому в глинистых и глинизированных породах может происходить как иммобилизация воды, благодаря удержанию ее вблизи частиц глины, так и закупоривание пор коллоидом. [25]
Высокая дисперсность глинистых минералов и характерное строение кристаллической решетки обусловливают присущие им специфические свойства, которые при взаимодействии глинистых частиц с раствором электролитов выражаются в гидратации глинистых частиц - набухании, в обмене катионов между частицами глины и раствором, в изменении агрегативной устойчивости глинистых частиц. Все эти явления тесно между собой связаны и взаимно обусловлены. Степень такого взаимодействия глины с водой зависит также и от множества других факторов, к числу которых можно отнести полиминеральность глин, присутствие органических веществ и различных коллоидных частиц. [26]
Сильно развитая поверхность глинистых частиц приводит к тому, что свойства глинистых суспензий определяются поверхностными свойствами глинистых частиц. На поверхности частиц находятся группы ОН, соединенные с атомами кремния и алюминия. Частица ОН, соединенная с атомом кремния, является кислотной. Это значит, что водород ее диссоциирует при взаимодействии глины и воды. [27]
Они предназначены для повышения стабилизирующей способности защитных реагентов, снижения рН и вязкости буровых растворов и частичного предотвращения глобулизации глинистых частиц при повышенных температурах. Сами по себе хроматы ( бихроматы) не улучшают свойства буровых растворов, что можно доказать на примере необработанной защитными реагентами глинистой суспензии, термостойкость которой повысить невозможно. Поэтому обязательными условиями применения хроматов являются наличие в растворе температуры более 70 С и органических химреагентов-восстановителей, которые взаимодействуя с хроматами, способствуют интенсификации процессов обмена и замещения, а также образованию некоторых комп-лексонов, с меньшей молекулярной массой, создающей устойчивые высокомолекулярные структуры с пониженной вязкостью. Замена части ионов ОН ионами СгО42 увеличивает отрицательный заряд частиц и усиливает их взаимное отталкивание, а образуемые комп-лексоны хромгумат, хромлигнин и хромлигносульфонат имеют более высокую термостойкость и способность к разжижающему действию. Взаимодействие глин с анионами хромовых солей связано с анионным обменом с А13, Fe3, Mg2 ядра глинистых частиц и достраиванием их кристаллической решетки, при этом изменяется природа поверхности глин, ослабляются водородные связи и снижаются силы взаимного притяжения. Добавка хроматов ( Na2CrO4, K2CrO4 ГОСТ 2651 - 78) и бихроматов ( Na2Cr2O7, K2Cr2O7 ГОСТ 2652 - 78) составляет 0.03 - 0.1 % на сухое вещество в виде 5 - 10 % - ной концентрации. [28]
Многие минералы, образующие породы продуктивных пластов, обладают чувствительностью по отношению к водам. Поверхность таких минералов обычно является гидрофильной. Однако отдельные участки их после контакта с нефтью гидрофоби-зуются. Наиболее чувствительными к водам среди породообразующих минералов являются глины Многочисленными исследованиями установлено, что состав глинистых минералов нефтесо-держащих пород разнообразен и пласты по-разному реагируют на контакт с водой. В результате взаимодействия глин с водами определенного состава происходит набухание глин с существенным уменьшением коэффициента проницаемости пород ПЗП. [29]
С тем или иным приближением они учитываются в методах моделирования. В основе же набухания лежат только осмотическое и адсорбционное ( пленочное) всасывания. Поэтому набухание должно рассматриваться не в противовес, а как частный случай более общих, интегральных методов оценок влияния буровых растворов на разупрочнение горных пород. Конечно, при определенном уровне гидратационного взаимодействия глины с фильтратом можно допустить, что роль адсорбционных и осмотических сил может стать превалирующей. В этом случае параметры набухания, видимо, могут служить основой для прогнозирования поведения породы в стенках скважины. [30]