Исследование влияния совместного воздействия химических реагентов и активационной обработки на характеристики глинистых дисперсий

Для получения положительных результатов воздействия электрохимической активации на вязкость глинистых дисперсий была предпринята попытка дополнительной модификации глинистых дисперсий жидким стеклом. Однако, хотя совместное воздействие добавок жидкого стекла и активационного воздействия и приводило к несколько большим значениям вязкости, но значительного снижения концентрации глины для достижения порога 0,02 Па*с добиться не удалось. Нигде пороговая вязкость не достигалась при концентрации глины ниже 40%.

Полученные данные позволили сделать предположение о конкурентном взаимодействии ЭХА воды и жидкого стекла. Поскольку эффект увеличения вязкости глинистых дисперсий от применения и жидкого стекла, и ЭХА воды базируется на взаимодействии данных веществ с поверхностью глинистых частиц, воздействие ЭХА воды минимизируется при адсорбции на поверхности глины какого либо вещества (в данном случае -жидкого стекла).

Также проводились опыты по старению глинистых дисперсий, обработанных ультразвуком, в течение суток при одновременном вводе жидкого стекла (сочетание наилучших условий). Воздействие старения приводило к очень резкому возрастанию вязкости дисперсий вплоть до полной потери текучести и невозможности использования их в качестве бурового раствора. Однако аналогичные опыты с дисперсиями меньшей концентрации не дали значительного увеличения вязкости. Возрастание вязкости происходило скачкообразно по достижении концентрации дисперсной фазы 35%.

В ходе исследований была предпринята попытка смоделировать воздействие ЭХА дисперсионной среды на характеристики глинистых дисперсий добавками кислоты (IM НС1) и щелочи (IM NaOH) к воде, на которой формировались глинистые дисперсии. Кислота и щелочь вводились до достижения pH, аналогичного pH анолита и католита ЭХА воды. Рабочие характеристики таких составов приведены в табл.2.40.

Таблица 2.40

Влияние pH моделированной дисперсионной среды на рабочие характеристики глинистых дисперсий в зависимости от их ________________начальной концентрации________________

При малых степенях разбавления дисперсии имели агрегативно неустойчивый характер. Очевидно, это объясняется высокой концентрацией ионов Na⁺ и СГ, которые вносились в дисперсию со щёлочью и кислотой. При большем разбавлении дисперсий концентрация этих ионов становилась настолько низкой, что уже не оказывала коагулирующего влияния. Седиментационная устойчивость и водоотдача агрегативно устойчивых дисперсий практически идентичны таковым, полученным для дисперсий на основе ЭХА воды. Это подтверждает сделанное ранее предположение о том, что повышение седиментационной устойчивости и времени водоотдачи при активационной обработке обеспечивается ионами Н и ОН’, т. е. фактически Ван-дер-ваальсовыми связями за счёт перераспределения электронной плотности.

Однако промышленное использование ЭХА кажется более предпочтительным по следующим причинам:

• 1. при использовании ЭХА не вносится дополнительных химических соединений и ионов, способных вызвать коагуляцию
• 2. при использовании ЭХА невозможно превысить допустимый уровень pH.
• 3. при использовании ЭХА нет необходимости контролировать концентрацию вводимых реагентов (таковых просто нет), что весьма затруднительно в полевых условиях.