РГП на ПХВ «Южно-Казахстанский государственный университет
им. М. Ауэзова»,
г.Шымкент, Казахстан
Физико-химические исследования глины
урангайского месторождения
В строительстве скважин на нефть и газ в
качестве буровых растворов применяют растворы на глинистой основе, которые
являются дисперсными системами на водной основе. В результате строительства
скважин буровые растворы способны предотвращать возможные технологические
осложнения в процессе бурения и минимизировать загрязнения нефтегазонасыщенного
пласта компонентами бурового раствора. Главенствующую роль в решении такой
проблемы играют реологические свойства буровых растворов, используемых в
процессе строительства скважин. [1].
Известно что, на свойства бурового раствора
оказывает значительное влияние его реологические характеристики. В частности
реологические свойства буровых растворов влияют на вынос выбуренной породы на
поверхность скважины и создание гидродинамического давления в самой скважине. В
свою очередь, гидродинамическое давление, способно определять возможность
возникновения различных осложнений в процессе строительства скважин, таких как
гидроразрыв горных пород, поглощение бурового раствора, загрязнение
нефтегазосодержимого пласта [2-5]. В связи с этим возникает задача исследования
реологических характеристик компонентов буровых растворов на глинистой основе
при их приготовлении и их самих при использовании в процессе бурения. Такая
задача способна решаться путем химической обработки буровых растворов с помощью
различного рода полимеров [4, 5]. В настоящей статье нами исследована
бентонитовая глина Урангайского месторождения (Казахстан, Южно-Казахстанская
область), с целью ее использования в качестве основы бурового глинистого
раствора.
От чистоты проведенного химического анализа
зависит правильное определение природы изоморфных замещений, выяснение местоположения
заряда в кристаллической решетке, а, значит, и катионообменная емкость и
активность отобранных образцов. В связи с этим нами был произведен химический
анализ глины урангайского месторождения, результаты которого приведены в
таблице 1.
Таблица
1- Химический состав бентонитовой глины урангайского месторождения
|
Компоненты |
SiO2 |
TiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
Na2O |
K2O |
SO3 |
H2O |
П.П.П |
|
Содержание компонентов, % |
62,09 |
0,96 |
13,31 |
5,34 |
0,83 |
1,89 |
0,16 |
2,35 |
- |
- |
13,07 |
При получении качественных глинистых
растворов, используемых при проведении буровых работ, главную роль играет
минералогический состав используемой глины и количество тонкодисперсных частиц,
т.е. коллоидная фракция.
Таблица 2-
Состав обменных катионов образцов бентонитовой глины урангайского месторождения
|
№ Пробы образца глины |
Содержание
катионов, мг-экв/100
г |
Сумма
катионов, мг-экв/
100 г |
Коэффициент щелочности (Na++K+) /(Ca2++Mg2+) |
|||
|
Na+ |
K+ |
Ca2+ |
Mg2+ |
|||
|
1 |
4,52 |
- |
11,20 |
- |
15,72 |
0,40 |
|
2 |
4,50 |
- |
11,30 |
- |
15,80 |
0,40 |
|
3 |
4,48 |
- |
11,43 |
- |
15,91 |
0,39 |
|
4 |
4,51 |
- |
11,30 |
- |
15,81 |
0,40 |
|
5 |
4,49 |
- |
11,32 |
- |
15,81 |
0,40 |
Своей активностью коллоидная фракция
обязана в основном очень малому размеру частиц по отношению к их массе.
Благодаря большой удельной поверхности поведение частиц этой фракции
определяется главным образом электростатическими зарядами на их поверхностях,
которые способствуют развитию сил притяжения и отталкивания между отдельными
частичками. Как известно, глины являются активными коллоидами [6]. В связи с этим нами был
исследован состав обменных катионов (таблица 2), гранулометрический состав
(таблица 3).
|
№ Образца глины |
Содержание фракций в % к абсолютно сухой навеске, мм |
|||||
|
1,0 -
0,5 |
0,5- 0,065 |
0.065 - 0,01 |
0,01 -0,005 |
0,005
-0,001 |
<0,001 |
|
|
1 |
- |
0,500 |
0,100 |
7,400 |
45,500 |
46,5 |
|
2 |
- |
0,600 |
0,900 |
6,800 |
44,900 |
46,8 |
|
3 |
0,010 |
0,200 |
0,300 |
5,800 |
45,390 |
48,3 |
|
4 |
- |
0,100 |
0,400 |
6,500 |
45,500 |
47,5 |
|
5 |
0,001 |
0,100 |
0,300 |
7,600 |
45,499 |
46,5 |
Из
таблицы 3 видно, что основная масса глинистого вещества представлена фракцией
< 0,001 мм, что определяет ее высокую дисперсность, присущую для бентонитов,
основным породообразующим минералом которых является монтмориллонит.
Проведенный
физико-химический анализ бентонитовой глины урангайского месторождения, показал
возможность использования ее как основы для приготовления глинистых растворов,
используемых при разбуривании горных пород основанных на глинистом цементе.
Литература
1. Шарафутдинов З.З.,
Шарафутдинова Р.З. Буровые растворы на водной основе и управление их
реологическими параметрами/ Нефтегазовое дело, 2004г.
2. Гидратная полимеризация
и формы проявления ее в горном деле \ Шарафутдинов З.З., Чегодаев Ф.А.,
Мавлютов М.Р., Горный вестник, 1998, №4. С.50-57.
3. Грей Дж. Р., Дарли Г. С.
Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей): пер. с англ. –
М.: Недра, 1985 – 509 с.
4. Дедусенко Г.Я.,
Иванников В.И., Липкес М.И. Буровые растворы с малым содержанием твердой фазы.
– М.: Недра, 1985. – 230 с.
5. Кистер Э.Г. Химическая
обработка буровых растворов.- М.: Недра, 1972.- 392с.
6. Маковей Н. Гидравлика
бурения. - М., Недра, 1986. – 600 с.
7. Грим Р. Минералогия и
практическое использование глин. - М.: Мир, 1967.