Активация и дезактивация глинистых частиц.

Активацию глинистых частиц проводят с целью стабилизации глинистого раствора и водоотдачи промывочной жидкости. Проводят ее путем устранения водородного экрана глинистых частиц щелочными реагентами.

Рассмотрим это на примере активации силикатных растворов. Силикаты представляют собой связанные между собой кремнекислородные тетраэдры, состоящие из оксида кремния SiO₂. В воде оксид кремния, как сказано выше, взаимодействует с водой образуя трудорастворимую кремневую кислоту.

SiO₂ +H₂O = SiO₂ ∙ H₂O = SiO₂ ∙ OH ∙ H

На поверхности глинистых частиц образуется водородный экран. Среда кислая. В результате наличия такого экрана активность взаимодействия глинистых частиц относительно невысока. При введении в раствор щелочного электролита (например NaOH) ионы OH^- взаимодействуют с ионами водорода, образуя воду и более активную функциональную группу

SiO₂ ∙ OH ∙ H + NaOH = SiO₂ ∙ OH + Na⁺ + H₂O

Повышение активности (гидрофильности) функциональной группы приводит к увеличению количества связанной воды, а., значит, снижению водоотдачи глинистого раствора.; увеличивается толщина гидратного слоя вокруг частиц, а, значит, и стабильность раствора;. уменьшается межмолекулярное взаимодействие глинистых частиц и, значит, таким образом можно регулировать вязкость глинистых растворов.

Однако следует помнить, что превышение щелочного реагента выше оптимального(более 2% от объема глинистого раствора) в результате скопления ионов Na в растворе может произойти обратное явление – снижения активности глинистых частиц, что приведет к загущению раствора и повышению водоотдачи.

В практике бурения для активации глинистых частиц, стабилизации раствора и снижения водоотдачи используют углещелочной реагент (УЩР) или торфощелочной реагент (ТЩР).

Для повышения прочности структуры глинистого раствора иногда дезактивируют глинистые частицы путем снижения их гидрофильности. Чаще всего это происходит стихийно под воздействием пластовых вод в скважине, что ухудшает качество глинистого раствора.

Все глинистые частицы обладают отрицательным зарядом, поэтому для снижения активности их потенциала применяют положительно заряженные катионоактивные электролиты или кислоту.

Снижение потенциала глинистых частиц зависит от заряда катионов.

С увеличением заряда (валентности) катиона интенсивность снижения потенциала растет. Одновалентные катионы даже при полном насыщении ими раствора не способны снизить потенциал до нуля. Двухвалентные катионы значительно быстрее и при меньшей концентрации снижают потенциал частиц до нуля, что приводит к устранению гидратной оболочки частиц и полной их коагуляции с выделением образованных агрегатов из раствора.

Интенсивность снижения потенциала трехвалентными катионами во много раз сильнее интенсивности снижения потенциала двухвалентными катионами