Исследование реологических параметров буровых растворов на основе бентонита, модифицированного гуаровой камедью

STUDY OF THE RHEOLOGICAL PARAMETERS OF DRILLING FLUIDS BASED ON BENTONITE MODIFIED WITH GUAR GUM

Aigulʹ Zainullina

candidate of chemical Sciences, associate Professor, Almaty technological University, Kazakhstan, Almaty

Fariza Sidenova

master's degree student, Almaty technological University, Kazakhstan, Almaty

Аннотация. Применение бентонита в буровой отрасли является одним из важных направлений повышения качества строительства скважин и технологий. Ингибирующая способность буровых растворов на бентонитовой основе обезвоживает и укрепляет ствол скважины, что исключает обвалы и осыпи породы. Буровые растворы на основе бентонитовой глины обладают специфическими свойствами и в частности оказывают флоккулирующие воздействия на шлам выбуренной породы. Предложенные буровые растворы биоразлагаемы и не требуют дополнительных мер для утилизации.

Abstract. Use of natural bentonite in drilling industry is one of the important ways to enhance the quality of the well construction and technology. Inhibiting the ability of drilling fluids on the basis of a bentonite dehydrates and strengthens the wellbore, which eliminates the landslides and talus rock. Drilling muds based on natural bentonites have specific properties and, in particular, have a flocculation effect on slurry of drill cuttings. Proposed drilling muds biodegradable and do not require additional measures for disposal.

Ключевые слова: буровые растворы; бентонит; гидрогели; реологические параметры; модификация глины.

Keywords: drilling fluids; bentonite; hydrogels; rheological parameters; clay modification.

В течение десятилетий в нефтяной, газовой и геотермальной буровой промышленности применялись суспензии водно-бентонитовой глины. Следовательно, необходимо не только повысить производитель­ность бурового раствора на основе бентонита, но и контролировать работу буровых растворов во время буровых работ [1-2].

Основная функция бентонита заключается в увеличении вязкости бурового раствора и уменьшении ухода бурового раствора в пласт. Многофункциональные буровые растворы требуются для транспорти­ровки горных выработок на поверхность, смазки и охлаждения бурового долота и применения гидростатического давления в стволе скважины для обеспечения безопасности скважин.

Более глубокие пробуренные скважины, требуют более сложных буровых растворов из-за изменений давления, температуры и геологи­ческих пластов. Бентонит часто содержит другие глинистые минералы, такие как иллит, каолинит и не глинистые компоненты, такие как кварц и полевой шпат.

Бентонит хорошего качества должен содержать преимущественно монтмориллонит [3].

Монтмориллонит – минерал, распространённый среди глин.

Химический состав не постоянный, зависит от содержания воды. Наличие монтмориллонита в глинах можно заподозрить по сильному набуханию от влаги. Но без химических анализов рентгено-метрических исследований, точная диагностика невозможно, как показано в таблице 1 [4].

Таблица 1.

Данные рентгеноструктурного анализа бентонитовой натриевой глины

Пластическая вязкость для буровых растворов с содержанием бентонита 2% и 8% в отсутствие гуаровой смолы при температуре 25 ° С составляет 6,9 сП, 48,6 сП соответственно.

При модификации бентонитовых буровых растворов 1% гуаровой смолой с концетрацией бентонита 2% и 8% (по общей массе бурового раствора) при комнатной температуре пластическая вязкость увели­чивается на 80 и 45% соответственно.

При увеличении температуры от 25 до 85°С для бурового раствора с 8% бентонита, модифицированного 1% гуаровой смолы, наблюдается уменьшение пластической вязкости от 66,9 сП до 49,1 сП.

Кажущаяся вязкость контрольного бурового раствора с 2% и 8 % бентонита при комнатной температуре составляла 7,9 сП и 63,9 сП соответственно. Бентонитовый буровой раствор, модифицированный 1% гуаровой смолой (по общей массе бурового раствора) при комнатной температуре, показал увеличение кажущейся вязкости от 47% до 114% в зависимости от количества бентонита в буровом растворе и температуре.

Повышение температуры от 25 до 85 ° С для бурового раствора с 8% бентонитом, модифицированным 1% гуаровой смолой, уменьшило кажущейся вязкости с 95,4 до 67,5 сП.

Заключение. При увеличении содержания бентонита с 2% до 8% при комнатной температуре пластическая вязкость бурового раствора увеличилась с 6,9 сП до 48,6 сП. ПВ увеличилась с 45% до 80% в зависимости от содержания бентонитовой глины и температуры бурового раствора.

Кажущейся вязкость бурового раствора увеличилась с 7,9 сП до 63,9 сП, когда содержание бентонита увеличилось с 2% до 8% при комнатной температуре.

Визуальная вязкость увеличилась на 40% до 95% в зависимости от содержания бентонита и температуры бурового раствора.