Файл: Шептала, Н. Е. Руководство по физико-химическому анализу глинистых растворов, глин, утяжелителей и реагентов.pdf

зы II дисперсионной среды, предложенная Оствальдом и Зигмон­ ди. Если обозначить буквами Г, Ж и Т соответственно газо­ образное, жидкое и твердое состояние, а индексами 1 и 2 — ди­ сперсную фазу II дисперсионную среду, то можно получить сле­ дующие типы дисперсных систем.

1. Системы с газообразной дисперсионной средой (аэрозоли):

Для нефтяной и газовой промышленности особое значение имеют системы с жидкой дисперсионной средой, но в ряде слу­ чаев используются системы с газообразной дисперсионной сре­ дой (при бурении с промывкой воздухом или газом).

От гранулярного состава глин зависят их важнейшие свой­ ства. Обязательной составной частью всех глин являются фрак­ ции с величиной частиц меньше 0,001 мм называемые глинистым веществом. Эти названия иногда относятся и к фракциям мель­ че 0,001 мм. В большинстве типичных глин величина частиц глинистых материалов меньше 0,005 мм. Если в глине увеличи­ вается количество частиц размером 0,01—0,1 мм, то она посте­ пенно теряет свойства типичной глины (пластичность, связую­ щую способность взмучивания в воде и т. п.), но вместе с тем не преобретает свойств типичных песков. В табл. 2 приводятся данные по глиноматериалам в объеме потребления буровыми

1.Высококоллоидальные бентонитовые глины монтмориллонитового типа: Саригюхского (1 сорт) и Черкасского (1 сорт) месторождений и американские глинопорошки, взятые для срав­ нения. Эти глины создают хорошо структурированные суспензии даже при содержании 3—4% по объему. Содержание коллоид­ ной фракции у этих глин 65—70%, что соответствует выходу ра­ створа не менее 10 м3 из 1 т сырья. Обменная емкость этих глин находится в пределах 75—85 мг-экв на 100 г.

2.Глины средней коллоидальности— оглаигленский бенто­ нит, черкасский монтмориллонит (2 сорт), саригюхский палыгор-

26

27

частиц 20—30% при выходе глинистого раствора менее 4 м3/т характеризуются высоким содержанием твердой фазы в суспен­ зиях (14—22% объем.) при плотности суспензии 1,22— 1,35 г/см3. К этому типу относится большинство исследуемых глиноматериалов: куганакокнй, городищенский, дружковскнй,. альметьевский, нефтеабадский, горбский и др. Большое содер­ жание твердой фазы в буровых растворах, приготовленных изглин этого типа, создает значительные трудности в регулирова­ нии структурно-механических свойств, замедляя темпы провод­ ки скважины. Эффективность возможного обогащения этих глин крайне низка (0,5 м—1 м3).

При содержании коллоидов 50—60% эффективность обогаще­ ния глин очень высокая. Положительным примером химического' активирования служит американский бентонит, дающий выход,

В Татарии, Башкирии, Куйбышевской области и других вос­ точных районах для приготовления буровых растворов исполь­ зуются в основном низкоколлоидальные порошковые глины. Этим объясняется высокий расход реагентов и глиноматериалов-- на 1 м проходки (127—525 кг). Расход бентонитовых порошковвысокого качества составляет 4,5% в общем объеме потребле­ ния.

Подобное состояние глннохозянства объясняет высокие за­ траты времени на приготовление глинистых растворов, связан­ ные с переработкой огромного объема в основном низкокачест­ венных глиноматериалов при невысокой механизации работ.

Глины, имеющие низкий процент коллоидных частиц (выход, раствора до 3 м3/т), создают растворы с недопустимо высоким содержанием твердой фазы, они малоэффективны в химическом' обогащении последовательно, не должны применяться для при­ готовления буровых растворов.

Приведенные данные показывают, что дисперсность глини­ стых минералов определяет водоотдачу, вязкость и структурно­ механические свойства промывочных жидкостей.

Вследствие высокой дисперсности глины имеют большуювнутреннюю поверхность, поэтому явления, обусловленные осо­ бенностями состава и строения поверхности глин, существенно' влияют на их свойства. Поверхностные свойства глинистой су­ спензии имеют не меньшее значение в промышленном использо­ вании глин, чем гранулярный состав и минеральная природа.

В табл. 3 приводятся изменения плотности суспензии прц вязкости 20 с по СПВ-5 и фракционного состава бентонита в за­ висимости от количества обменного кальция.

28

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ГЛИН

Под гранулометрическим, или механическим, составом гли­ ны понимается относительное содержание в ней (по весу) ча­ стиц различной величины. Гранулометрический состав является одним из важных факторов, определяющих физические свойства глин: пластичность, пористость, сопротивление сдвигу, набуха­ ние, сжимаемость, усадку, высоту капиллярного поднятия, водо­ проницаемость и др. Изменение гранулометрического состава глин вызывает изменение их свойств.

Гранулометрический анализ состоит в расчленении глины на группы с близкими по величине частицами — фракциями. Размер частиц обычно определяют по диаметру и выражают в мм. Определение гранулометрического состава необходимо для решения ряда практических вопросов.

В настоящее время разработано много способов грануло­ метрического анализа глин.

1.Глазомерный, или визуальный, способ, заключающийся в сравнении на глаз или с помощью лупы изучаемого состава гли­ ны с эталонами, состав которых известен.

2.Полевые способы Филатова и Рутковского, заключающие^- ся в оценке гранулометрического состава глины по числу на­ бухания и механическому числу, определяемым в специальной

воронке и трубке.

3. Ситовый способ — рассеивание грунта на ситах.

4.Гидравлические способы, основанные на различии скорорости падения частиц разной крупности в воде (метод отмучивания в спокойной воде, методы разделения током воды).

5.Непрерывные способы анализа, среди которых можно вы­

б) способы, основанные на учете изменения плотности или гидростатического давления суспензии (ареометрический ана­

лиз) ; в) центрифугирование — способ, основанный на разной ско-

29