буровые промывочные растворы 2.docx. Лекция Основы физхимии промывочных жидкостей
![]()
|
Лекция 2. Основы физхимии промывочных жидкостей. 1. Сравнить две системы –раствор электролита(соли) и глинистый раствор, обработанный органическими реагентами. Какая из них гетерогенная, а какая гомогенная система? Ответ: Гомогенная (однофазная) система – это система, внутри которой нет поверхностей раздела, отличающих одну часть этой системы от другой, отличающихся по свойствам и составу. Примером гомогенных систем являются солевые растворы – истинные растворы. Гетерогенная (многофазная)система – система, состоящая из двух и более частей, между которыми есть реальные границы раздела, отделяющая эти части, отличающиеся по составу и свойствам. Раствор электролита (соли) – гомогенная система, Глинистый раствор, обработанный органическими реагентами – гетерогенная система. 2. Классификация дисперсных систем. Ответ: Размер частиц В зависимости от размера частиц бывают следующие дисперсные системы: а) грубодисперсные – системы, в которых размер частиц а ≥ 10-2 см (взвеси почвы, песка); б) тонкодисперсные – системы, в которых размер частиц а = (10-2÷10-5) см. Например: эмульсионные растворы, глинистые растворы невысокого качества (из местной глины); в) коллоидные – системы, в которых размер частиц а = (10-5÷10-7) см (высокого качества глинистые растворы); г) молекулярно-дисперсные (истинные растворы)– системы, в которых размер частиц – а = (10-7÷10-8) см – растворы солей. Агрегатное состояние дисперсионной среды и дисперсной фазы: а) золи (solutio – коллоидный раствор) – а = (10-5÷10-7) см; ![]() Золи ![]() ![]() ![]() Аэрозоли (от air – воздух) ![]() Лиозоли (лиос – жидкость) ![]() ![]() ![]() ![]() Гидрозоли (глинистые растворы) Органозоли (на основе дизельного топлива) б) суспензии – это системы, у которых дисперсионная среда в виде жидкости, а дисперсная фаза – твердая. Представляют собой взвеси твёрдых частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде. а =(10-2÷10-5) см – тонкодисперсная система. Для бурения скважин важное значение имеют следующие системы: а) глинистые растворы; б) глинистые суспензии; в) эмульсионные растворы (смесь двух несмешивающихся жидкостей: вода + масло); г) пены – газожидкостные смеси - смесь жидкости и газовых компонентов (водный раствор + сжатый воздух). Система ГЖС имеет пленочно-ячеистое строение, в котором жидкость вырождена для пленок-перегородок. В качестве дисперсной фазы могут использоваться: а) шлам – выбуриваемая горная порода (глина, песок, карбонатные породы); б) глина – порошок; в) торф; г) битум – порошок; д) сапропель; е) полимеры; ж) цемент (для проведения тампонажных работ в скважине). Интенсивность взаимодействия фазы и дисперсионной среды а) лиофильные системы – устойчивые системы, в которых дисперсная фаза интенсивно взаимодействует с молекулами дисперсионной среды. В таких системах химические реагенты, как правило, не применяются. б) лиофобные системы – системы, плохо взаимодействующие с жидкостью, неинтенсивно перемешивающиеся. Применяется специальный метод лиофилизации для интенсивного получения растворов на углеводородной основе – гидрофобных эмульсионных растворов. ![]() ![]() NH4+ Органо-глина - используется для приготовления растворов на углеводо- родной основе (дизельное топливо) NH4+ 3. Если в водной среде находятся глинистые частицы размером 10-2-10-5 см, то, что это за система –глинистый раствор или глинистая суспензия? Ответ: Глинистая суспензия 4. Факторы, обусловливающие агрегативную устойчивость дисперсных систем. Ответ: 1. Броуновское тепловое движение, которое обусловливает беспорядочное тепловое перемещение молекул дисперсионной среды и их соударение с частицами дисперсной фазы. 2. Диффузия – самопроизвольное выравнивание концентрации молекул, ионов дисперсной фазы и др. структурных элементов дисперсной системы . 5. ПАВ – это вещества, которые … Ответ: ПАВ – вещества, которые : -способны изменять поверхностное натяжение; - способны увеличивать свою концентрацию на границе раздела. 6. Абсорбция – это процесс … Ответ: Адсорбция – это самопроизвольный процесс, связанный с изменением концентрации растворённого вещества на границе раздела, приводящий к изменению поверхностного натяжения 7. Как называется ядро мицеллы глинистого раствора? Ответ: Ядро мицеллы глинистого раствора называется алюмосиликатным ядром 8. Дать определение свойства глинистого раствора-тиксотропия. Ответ: Тиксотропия – это свойство раствора изменять своё состояние при встряхивании, илиэто изотермический переход золя в гель, обладающий свойствами твёрдого тела в состоянии покоя и обратимое разрушение структуры с переходом в текучее состояние при механическом воздействии 9. От чего зависит величина дзета-потенциала двойного электрического слоя коллоидной частицы? Ответ: Коагулянтами называются те электролиты, которые при попадании в водный раствор приводят к уменьшению дзета-потенциала,что вызывает потер заряда коллоидных частиц и усилению их взаимодействия. 10. Пояснить явление электрофореза. Ответ: Электрофорез – направленное движение частиц дисперсной фазы под воздействием электрического поля в неподвижной дисперсионной среде 11. Что позволяет устранить вредное влияние электроосмотического перетока фильтрата бурового раствора? Ответ: Для исключения электроосмотического перетока вводят в буровой раствор электролит, который способствует компенсации отрицательных зарядов на стенках скважины, сложенных глиносодержащими горными породами и приводит к снижению величины дзета потенциала, а значит, и к уменьшению скорости электроосмотического перетока водной фазы бурового раствора, что исключает поступление ее в стенки скважины 12. Что является причиной адгезии бурильной колонны к стенкам скважины? Ответ: Адгезия – результат стремления таких поверхностей к уменьшению избыточной поверхностной энергии Модель адгезии в скважине показана на рисунке ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 3 желоб ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 4 1 ![]() 2 пустота Рисунок. Схема к модели адгезии бурильной колонны к стенкам скважины: 1 – стенки скважины; 2 – глинистая корка; 3 –бурильная труба; 4 – линия касания бурильной трубы со стенкой скважины. Чтобы избежать желобообразования , как результата адгезии бурильной колонны к стенкам скважины, нужно уменьшить силы адгезии и трение между бурильной колонной и стенками скважины необходимо в раствор добавить: -поверхностно-активное вещество ,снижающее поверхностное натяжение на границе раздела бурильная колонна- горная порода(глинистая корка); - полимерные реагенты для стабилизации горной породы в стенках скважины; - смазывающие вещества, уменьшающие силы трения между бурильной колонной и горной породой. 13. Какими видами поверхностного натяжения порождаются силы на поверхностях раздела фаз. Ответ: Схема действия сил на границах раздела трех фаз: горной породы (Т), жидкости (Ж) и газа (Г). ![]() Силы, возникающие на поверхностях раздела фаз, порождаются следующими видами поверхностного натяжения: ![]() ![]() ![]() 14. В чем проявляется действие межфазной энергии на границе раздела горная порода-жидкость. Ответ: Межфазная энергия на границе горная порода (Т) – жидкость (Ж) характеризуется поверхностным натяжением ![]() ![]() 15. Какое действие вызывает энергия твердого тела на контактирующую с ним каплю жидкости. Ответ: Энергия твердого тела (горной породы) стремится уменьшиться, вызывает растяжение капли жидкости на своей поверхности – эта межфазная энергия (поверхностное натяжение) - ![]() 16. Какие силы препятствуют растеканию капли жидкости на поверхности горной породы. Ответ: Растеканию жидкости препятствуют коагезионные силы внутри капли. Действие коагезионных сил направлено от границы между твердым телом (горная порода), жидкостью и газообразной фазой по касательной к сферической поверхности капли - ![]() 17. Условия возникновения положительного и отрицательного капиллярных поднятий. Ответ: КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ – возникают в каналах, у которых радиус соизмерим с радиусом мениска: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() r0 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() h+ ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() h- h+ - положительное капиллярное поднятие – дополнительное Лапласовское давление ( ![]() r0 ![]() ![]() ![]() h- - отрицательное капилярное поднятие – дополнительное Лапласовское давление( ![]() ![]() ![]() 18. От каких параметров зависит дополнительное Лапласовское давление. Ответ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ВНК – водонефтяной контакт. ![]() |