При отсутствии готовых концентратов используют их компо­ ненты с добавкой до 1 % сульфонола. Последовательность при­ готовления: дизельное топливо — негашенная известь — вода с сульфонолом. После разогрева смеси до 60—65 °С вводят би­ тум. Время приготовления &—3,5 ч. Растворы на нефтяной ос­ нове можно утяжелять, реологические их свойства регулируют­ ся введением нефти или смад-1 (до 2% ). Фильтрация таких ра­ створов практически равна 0. Вязкость и статическое напряже­ ние сдвига зависят от концентрации извести и битума.

Растворы на нефтяной основе дороги, пожароопасны, ус­ ложняют выполнение спуско-подъемных и вспомогательных операций, разрушают резиновые сальники и шланги. Однако, наряду с обеспечением устойчивости проходимых пород и со­ хранением проницаемости продуктивных пластов, они уменьша­ ют износ бурильного инструмента, снижают затраты мощности на вращение колонны бурильных труб. Кроме того, при прекра­ щении циркуляции в зимнее время растворы на нефтяной ос­ нове не замерзают.

Пены

Простейшая пена представляет собой дисперсию воды ввоздухе. Она получается путем нагнетания в скважину смеси воды и сжатого воздуха через специальный смеситель или пеногенератор. Такая пена грубодисперсна, неустойчива.

Большее распространение получили так называемые ста­ бильные пены. Дисперсная фаза такой промывочной системы предстарляет собой либо смесь воды с ПАВ, либо промывочную жидкость с высокодисперсной твердой фазой (может быть с добавкой ПАВ). Чаще всего используется бентонитовый раст­ вор. Пены с мелкодиспергированной твердой фазой эффектив­ но закрепляют стенки скважины.

Пена обладает более высокой несущей способностью, чем любая другая промывочная среда (считается, что по выносной способности пена превосходит воду в 10 раз), имеет хорошую охлаждающую способность, создает небольшое гидростатичес­ кое давление, препятствует образованию сальников, снижает из­ нос породоразрушающего инструмента. Пена временно прони­ кает в трещины и поры горных пород, стабилизируя стенки и препятствуя уходу промывочной среды в поглощающие пласты. Использование ее приводит к росту технико-экономических по­ казателей бурения, и в первую очередь к повышению механи­ ческой скорости.

При бурении с применением пены на стенках скважины не

В качестве ПАВ в пенах используются сульфонол, диталан, ОП-7, ОП-Ю и др. Концентрация ПАВ в жидкой среде состав­ ляет 1-^2%. Для предупреждения замерзания в дисперсную фазу пены вводят хлористый натрий.

Свойства пен в процессе приготовления и использования не контролируются. Считается, что высокая степень аэрации и со­ ответствующий состав дисперсной фазы обеспечат необходимое количество пены и эффективность применения. В разведочном бурении используются пены со степенью аэрации 50— 150 и даже более.

Применяются пены при разбуривании наносов, пучащих по­ род, чувствительных к воде, многолетнемерзлых пород, а также в других сложных условиях. Возможно применение пены в ус­ ловиях, где использование воды обходится дорого.

Глава V III

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРОМЫВОЧНЫХ Ж ИДКОСТЕЙ § 1. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ГЛИНИСТЫХ РАСТВОРОВ

Глинистые растворы приготовляют в специальных устройст­ вах — глиномешалках механическим или гидравлическим спо­ собами. Глиномешалки соответственно подразделяются на ме­ ханические и гидравлические.

Механические глиномешалки делятся: по характеру дейст­

ложением. Лопастные глиномешалки делятся по числу валов— на одновальные и двухвальные.

Механическое приготовление глинистых растворов

Механические глиномешалки используются для приготовле­

кости-корпуса 7, в которой вращается вал 4 с укрепленными на нем поперечными лопастями 6 для измельчения и перемешива­ ния глины с водой. Лопасти расположены одна относительно другой под углом 90°. Между внутренней поверхностью корпу­ са и лопастями имеется просвет в 30—35 мм.

Глину загружают через загрузочный люк 5, который закры­ вается крышкой. Приготовленный раствор выпускают через спускной люк 7. Вращение с рабочего шкива 2 на горизонталь­ ный вал передается с помощью зубчатого редуктора 3. Как -правило, глиномешалка устанавливается на полозьях.

Рис. 41. Горизонтальная одновальная глиномешалка

Для приготовления глинистого раствора лопастную глино­ мешалку заполняют водой примерно на 1/з объема и загружа­ ют в нее необходимое количество глины, периодически провора­ чивая вал с помощью электродвигателя. Затем доливают воду до верха глиномешалки, закрывают люк крышкой и включают электродвигатель.

Оптимальное время приготовления глинистого раствора из данной глины можно определить путем периодического отбора и исследования проб раствора. Первую пробу берут примерна через 30 мин, а последующие с интервалом 15 мин. Процесс приготовления глинистого раствора считается законченным, когда его основные параметры стабилизируются. Время при­ готовления порции глинистого раствора из сухих комовых глин колеблется от 40 мин до 2 ч. Чем выше качество глины и мень­ ше влажность, тем больше требуется времени для приготовле­ ния раствора. Таким образом, производительность лопастной глиномешалки зависит от объема барабана, вида глины и ее состояния (размера комков, влажности и др.)

Механические лопастные глиномешалки отличаются просто­ той конструкции, но имеют и ряд существенных недостатков: сравнительно невысокую производительность; трудность досту­ па внутрь глиномешалки для выполнения ремонта и чистки; частые заклинивания и поломки лопастей при попадании в гли­ ну твердых включений большого размера; уменьшение рабо­ чего объема глиномешалки при налипании глины к внутрен­ ним стенкам.

женерно-строительным институтом для приготовления и утяже­ ления промывочных растворов. ФСМ — машины непрерывного действия, используются для приготовления глинистых раство­ ров из комовых глин и глинопорошков.

из следующих основных узлов: лопастного ротора 2, приемно­ го бункера 9, предохранительной шарнирной плиты 13, диспер­ гирующей рифленой плиты 1, ловушки 16 и лотка 4 для отвода готового глинистого раствора.

Комовые или порошкообразные материалы подаются в при­ емный бункер 9, вода — по перфорированной трубе 11. Подвиж­ ной щиток 10 ограничивает предельный размер комьев, попада­ ющих из бункера во внутреннюю часть корпуса. Исходные ма­ териалы попадают по предохранительной плите 13 на вращ а­ ющийся на валу 3 ротор 2. Большие камни или куски металла, имеющиеся в глинистом материале, заклиниваются между ло­ пастями ротора и предохранительной плитой. Значительные усилия, возникающие при ударе лопастей 7 ротора о крупные твердые включения, приводят к срезыванию специальных смен­ ных штифтов 15. При этом предохранительная плита, повора­ чиваясь вокруг шарнира 12, отходит к задней стенке корпуса мельницы, а посторонние включения проваливаются в ловуш­ ку 16, закрытую снизу специальной откидной крышкой 18 с ре­ зиновой прокладкой /7. Из ловушки они периодически удаля­ ются путем открывания крышки с помощью механизма 19.

Расстояние между лопастным ротором и предохранительной плитой изменяется путем перестановки штифтов в регулирую­ щей планке 14. В нижней части корпуса мельницы расположе­ на сменная диспергирующая рифленая плита /, огибающая с небольшим зазором четверть ротора. В боковой части корпуса укреплена решетка 6. Размер отверстий ее обусловлен требо­ ваниями, предъявляемыми к приготовляемому раствору. Свер­ ху решетка закрыта отражательным щитком 5, который может

ю

на раме 20. Предусмотрен разъем корпуса по горизонтальной плоскости, проходящей через ось вала лопастного ротора.

Принцип работы ФСМ заключается в следующем. Глина и вода, подаваемые в приемный бункер мельницы, захватывают­ ся лопастями ротора. При перемещении вдоль диспергирующей плиты происходит первичное измельчение глины. Дополнитель­ ное более тонкое измельчение их осуществляется при ударе струй, выбрасываемых лопастями ротора, о выходную решетку, а также при последующем перемещении суспензии вдоль ре­ шетки и прохождении раствора через ее отверстия. Частицы, не успевшие измельчиться в мельнице, вследствие циркуляции раствора вновь попадают под лопасти ротора.

Имеется ряд типов ФСМ: ФСМ-3, ФСМ-7, ФСМ -12, отлича­ ющихся друг от друга несущественными конструктивными из­ менениями.

Техническая характеристика фрезерно-струйной мельницы ФСМ-7