Файл: Мискарли, А. К. Влияние состава дисперсионной среды на абразивные свойства утяжеленных промывочных систем.pdf

щийся по консистенции (или лучше по началу сдвига Р г ). Эту задачу удалось разрешить

таким образбм, что одна и та же по составу утяжеленная система варьировалась только по содержанию в жидкой фазе желатинозных веществ, получающихся при изготовлении угле­ щелочного реагента, при этом во всех случаях соблюдалось одинаковое содержание в жидкой фазе 1,4% гуминовых ве­ ществ при различной густоте консистенции. Таким путем были приготовлены три варианта систем, различающихся только по

Из данных этой таблицы видно, что до P t =1460 мг/см2 существенное влияние густоты консистенции на определяемую величину износа не обнаруживается. Нужно однако разли­ чать структуры системы: в случае тиксотропной структуры даже при большом значении Р т текучесть системы хорошая, если система не тиксотропная, то даже при не очень большом значении Рг она имеет плохо текучую консистенцию. Поэтому

ГЛАВА III

ИССЛЕДОВАНИЕ АБРАЗИВНЫХ СВОЙСТВ КОМПОНЕНТОВ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ УТЯЖЕЛЕННЫХ СИСТЕМ

1. Исследование абразивных свойств утяжелительного компонента

При бурении нефтяных и газовых скважин на большие глубины утяжеленные промывочные растворы приобретают первостепенное значение [105—106].

В настоящее время в практике бурения в Азербайджан­ ской ССР применяются следующие виды утяжелителей гли­ нистых суспензий: Дашкесанский магнетит, КМА (магнетит из Курской магнитной аномалии), барит и отчасти известняк для средних степеней утяжеления. В разное время в качестве утя­ желителей были предложены и другие вещества, однако в практику они по тем или иным причинам не внедрились.

Преобладающее значение до сих пор имеют железистые утяжелители, которые отличаются большой абразивностью

[108].

35

Все указанные утяжелители представляют собой либо естественные породы или их концентраты, либо какие-нибудь заводские отходы (колошниковая пыль). Поэтому свойства их нестандартны и в той или другой степени отклоняются от свойств представленных ими минералов. Наиболее важные из этих свойств — удельный вес и твердость приведены в табл. 7 [85], где даны эти же свойства и для некоторых других минералов, которые могут входить в состав пород утяжели­ телей в качестве наиболее возможных примесей.

Известно, что твердость минерала является наиболее су­ щественным фактором абразивного износа, но не единствен­ ным. Большинство исследователей, как было отмечено в литературном обзоре, не находит прямой функциональной зависимости между твердостью и износом. А. И. Спивак и Л. А. Шрейнер [4] приводят таблицу, в которой сопоставлены микротвердость и относительный абразивный износ для боль­ шой группы минералов. Это сопоставление указывает на от­ сутствие прямой закономерной связи между ними. Основную причину отсутствия прямой закономерной связи между твер­ достью и износом следует видеть в непостоянстве абразивно­ го материала в ходе определения. Изменения в форме частиц, степень дисперсности и прочее могут нарушить эту зависи­ мость. Действительно, М. М. Хрущов, применяя методику, обеспечивающую стандартность и неизменность абразивного минерала, нашел прямую пропорциональность между твер­ достью и износом [34].

Может быть было бы целесообразно ввести понятие «эф­ фективной твердости» и приписать ей закономерную связь с абразивным износом, а отклонениями эффективной твердости от микротвердости характеризовать действие других факторов, какими являются форма зерна, степень дисперсности и, нако­ нец, физико-химические свойства среды. Все эти факторы общепризнаны, однако количественно недостаточно исследо­ ваны. Что касается фактора дисперсности, то значение его хотя и признается, но обычно не поясняется. Единственное встреченное в литературе объяснение [86] имеет технологиче­ скую основу. При помоле более твердые абразивные частицы труднее поддаются измельчению, поэтому чем мельче фрак­ ция, тем она беднее более агрессивными частицами. Это объ­ яснение весьма логично, однако пока нет доказательств, что во всех случаях причина кроется именно в этом.

Под углом зрения сказанного нами произведено сравни­ тельное исследование группы утяжелителей, имеющих прак­ тическое значение, а именно: I) дашкесанского магнетита, 2) магнетита из Курской магнитной аномалии (КМА), 3) ку­ таисского барита, 4) известняка. Сравнительные абразивные свойства указанных утяжелителей сопоставлены с наиболее важными характеристическими параметрами: степенью дис­

36

персности (или удельной поверхностью), минералогическим со­ ставом примесей, удельным весом и формой частиц.

В табл. 8 дана сравнительная характеристика указанных

Т а б л и ц а 8

Сравнительная характеристика различных утяжелителей в связи с их абразивными свойствами

бурый желе­ зняк

утяжелителей по этим параметрам. Отметим, что дисперсный анализ сделан пипеточным методом [137], удельная поверхность определялась на приборе Товарова [107], форма частиц — при помощи электронного микроскопа типа ЭМ-5.

Абразивность определялась по разработанной стандарт­ ной методике, причем во всех случаях соблюдалась постоян­ ность объемных концентраций утяжелителей в суспензии.

Из анализа данных табл. 8 вытекает следующее:

1. В согласии с данными многих других исследователей отсутствует закономерная зависимость абразивности от твер­ дости.

2.Для однотипных утяжелителей (дашкесанского магне­ тита и КМА) существует обратная зависимость между вели­ чиной мелкой фракции (<50р. ) и абразивностью. Так, на­ пример, КМА показал абразивность в 1,5 раза больше, чем дашкесанский магнетит. Это в основном следует отнести к фракционному составу КМА, т. е. небольшому содержанию

вКМА мелких фракций — 0,98% против 2,9 %t в составе даш­ кесанского магнетита.

3.Минералогический состав примесей для первых трех утяжелителей не ухудшает их твердостных свойств. В отличие

37