Кальцинированная сода Na2C03 представляет собой порошок белого цвета, хорошо растворяющийся в воде. Водные растворы соды имеют щелочную реакцию. Добавление кальцинированной соды к глинистому раствору в количестве от 0,25 до 1,5% от веса глины приводит к распаду комочков глины с увеличением вязкости и статического напряжения сдвига и понижением водоотдачи глинистых растворов. Количество вводимой в раствор соды зависит от качества глины и воды и определяется экспериментальным путем на месте работы. Глинистые растворы, обработанные кальцинированной содой, часто применяются для борьбы с поглощениями промывочной жидкости.

Каустическая сода, или едкий натр NaOH поставляется как в твердом виде — плотные твердые куски белого цвета, так и в виде концентрированного раствора обычно крепостью 610 Г/л при удельном весе 1,45 Г/см3. Водные растворы каустической соды имеют сильную щелочную реакцию. Твердая каустическая сода поставляется в герметически закрытых железных барабанах, а жидкая — в железных бочках. Каустическую соду нельзя оставлять в открытых сосудах, так как на воздухе она портится, поглощая углекислый газ и влагу.

Каустическая сода применяется обычно для приготовления углещелочных и торфощелочных реагентов и быстросхватывающихся смесей для борьбы с поглощением промывочной жидкости. Действие на глинистый раствор такое же, как и кальцинированной соды.

Тринатрийфосфат Na3P04 представляет собой крупнозернистый порошок белого цвета, растворимый в воде. Раствор его имеет щелочную реакцию. Действие этого реагента аналогично действию кальцинированной соды. Тринатрийфосфат часто вводят в глинистый раствор с целью поддержания в неизменном состоянии таких его параметров, как вязкость и водоотдача при разбуривании толщ гипса, ангидрита, каменной соли и пр., ухудшающих качество промывочной жидкости.

Жидкое стекло Na30-Si02 представляет собой густую вязкую жидкость с удельным весом 1,3—1,9 Г/см3, хорошо смешивающуюся с водой в любых соотношениях. Жидкое стекло при 2—5%-ной концентрации повышает вязкость и удельный вес. Часто применяется для приготовления специальных вязких растворов и быстро-густеющих смесей для борьбы с поглощениями промывочной жидкости. Быстро портится на открытом воздухе, поглощая углекислый газ, поэтому хранить его нужно в герметически закрытой таре, в зимнее время — в отапливаемом помещении, так как при температуре около 0 °С реагент замерзает.

В практике бурения наиболее широкое применение нашли угле-щелочной реагент (УЩР), торфощелочной реагент (ТЩР) и сульфитспиртовая барда.

Углещелочной реагент применяется для снижения водоотдачи глинистых растворов и для снижения вязкости их при разбуривании глинистых пород, а также пород, содержащих минеральные соли. Основным активным агентом в УЩР являются гуматы — натровые соли гуминовых кислот, которые образуются при воздействии едкой щелочи (каустической соды) на бурый уголь. Величина содержания гуматов является основным показателем качества реагента. Гуматы улучшают смачиваемость глинистых частиц водой, крупные агрегаты глинистых частиц распадаются на отдельные частицы, и водоотдача раствора при этом падает.

На один кубометр нормального углещелочного реагента расходуется 135 кг сухого бурого угля и 20 кг твердой едкой щелочи. Удельный вес такого реагента 1,05—1,08 Г/см3.

На практике бурый уголь поставляется не сухой, а влажный. Содержание влаги обычно значительное и достигает 40% и более. Процент влажности бурого угля определяется в химической лаборатории.

Приготовление реагента в глиномешалках ведется в определенном порядке. В глиномешалку наливают половину количества воды, необходимого для приготовления полной глиномешалки реагента. Пускают глиномешалку в ход и заливают подсчитанное количество соды. После этого в глиномешалку забрасывают всю порцию бурого угля. Загруженная таким образом глиномешалка работает 2 ч до полного растворения комков угля раствором каустической соды. После 2 ч работы глиномешалку, не останавливая ее вращения, доливают водой до полного объема. Из глиномешалки реагент спускается в отстойный чан. До употребления реагент обязательно должен выдерживаться в течение 1—2 суток. Перед введением в глинистый раствор реагент нужно тщательно перемешать.

Химическая обработка глинистого раствора на буровой при помощи заготовленного реагента производится на ходу во время промывки скважины. Бригада получает от лаборатории сведения о том, какоё количество находящегося на буровой реагента следует добавить к глинистому раствору, которым производится промывка данной скважины. К глинистому раствору добавляют реагент, взбалтывают и замеряют качественные параметры полученного обработанного реагентом глинистого раствора.

После химической обработки обязательно следует проверить качество глинистого раствора, выходящего из скважины, путем замера вязкости, водоотдачи, удельного веса и осадка.

Приготовление химически обработанного глинистого раствора отличается от способа приготовления глинистого раствора без применения химической обработки. Так, в случае приготовления раствора без химической обработки в глиномешалку заливается полная порция воды, затем глиномешалка пускается в ход и после этого забрасывается в нее отмеренное количество глины. Размешивание глины в воде происходит очень медленно (около 1 ч).

В углещелочном реагенте глина распускается значительно быстрее, чем в чистой воде. Причем чем крепче раствор реагента, тем меньше требуется времени на растворение в нем глины. Поэтому для приготовления химически обработанного глинистого раствора в глиномешалку заливается прежде всего полная порция углещелочного реагента и половина порции воды, пускается в ход глиномешалка и после этого загружается отмеренной порцией глины. Через 15— 20 мин комки глины почти полностью растворяются. После этого в работающую глиномешалку доливается вторая половина порции воды и раствор готов к употреблению.

Приведем пример расчета химической обработки глинистого раствора реагентом УЩР.

Предположим, что уголь имеет влажность 45%. Следовательно, в 100 кг влажного угля содержится только 55 кг сухого угля. Для получения 1 м3 нормального углещелочного реагента требуется 135 кг сухого бурового угля и 20 кг твердой каустической соды. Удельный вес такого реагента составляет 1,05— 1,08 Г/см*. В нашем случае для получения 135 кг сухого угля нужно взять 135 X X 100 : 55 == 246 кг влажного угля.

Если вместо сухой соды применяется каустическая сода в жидком виде, то потребное количество ее определяется следующим образом.

Предположим, что замер удельного веса имеющейся на месте каустической соды в жидком виде показал 1,22 Г/см3. Сколько же нужно взять такого раствора вместо 20 кГ сухой каустической соды? Известно, что содержание сухой каустической соды в 1 м3 раствора равно 239,7 кг. Расчетом определяем, что нужно взять 20 X 1000 : 239,7 = 83,4 л жидкой соды удельного веса 1,22 Г/см3 вместо 20 кг сухой каустической соды.

Зная, какие количества соды и угля требуются для приготовления 1 м3 реагента, нетрудно подсчитать потребное количество соды и угля для приготовления одной глиномешалки реагента. Размеры глиномешалок одновальных 0,4—1,0—1,5 м3; двухвальных 0,75—3—4 л.3. Определенные выше количества соды и угля, необходимые для получения 1 м3 реагента, следует умножить на величину объема глиномешалки.

Пусть мы определили, что на 1 м3 глинистого раствора нужно добавить 152 л реагента. Затем подсчитали, что объем скважины составляет 3,5 .it3 и объем приемного чана (для промывочного насоса) 1,5 м3, всего 5 м3. Следовательно, потребуется реагента на обработку всего глинистого раствора объемом 5 м3: 152Х 5 = 760 л. Таким образом, общий объем промывочной жидкости (глинистый раствор и реагент) составит 5000 + 760 = 5760 л. Далее положим, что в результате замера промывочный насос подает жидкости 160 л/мин, тогда на перекачку жидкости потребуется времени 5760 : 160 = 36 мин.

Наконец, следует установить, с какой скоростью нужно добавлять реагент в циркуляционные желоба с глинистым раствором, чтобы весь раствор был равномерно обработан реагентом. Всего реагента нужно добавить 760 л за 36 мин. Следовательно, кран в мернике с реагентом надо открыть настолько, чтобы из мерника вытекало 760 : 36 = 21 л/мин.

При отсутствии на месте едкого натра можно использовать для приготовления УЩР кальцинированную соду, увеличив ее количество в 3—4 раза против каустической соды.

Торфощелочной реагент (ТЩР) получается путем химической обработки торфа раствором каустической соды, при этом гуминовые вещества, содержащиеся в торфе, переходят в раствор.

Глинистые растворы, обработанные ТЩР, имеют повышенную вязкость при небольшом удельном весе, что позволяет с успехом применять их при бурении зон поглощения промывочной жидкости.

Для приготовления 1 м3 реагента следует взять 100—120 кг торфа (в расчете на сухой вес) и 15—20 кг каустической соды. Вначале наливают в глиномешалку воду до половины ее объема, затем вводят полную норму соды, размешивают ее и после этого, не останавливая работы глиномешалки, загружают торф отдельными порциями. Вода, торф и сода перемешиваются в течение 2 ч. После этого доливают воду в глиномешалку до полного его объема и дополнительно перемешивают еще 30 мин. Затем сливают реагент в запасной чан, дают ему отстояться в течение 1—2 суток, после чего реагент готов к употреблению.

Сульфитспиртовая барда (ССБ) по внешнему виду темная жидкость с удельным весом 1,25—1,30 Г/см3. Реагент из ССБ приготовляется следующим образом. Вначале растворяют едкую щелочь в воде из расчета 50—60 г щелочи на 160 см3 воды. Затем эту воду добавляют к 840 см3 жидкой сульфитспиртовой барды и тщательно перемешивают. Полученный реагент добавляют к глинистому раствору из расчета 30—150 мл реагента на 1 л раствора. Обработанные реагентом глинистые растворы обладают весьма слабой структурой; водоотдача при этом составляет 3—5 см3 за 30 мин при давлении в 1 am.

Щелочной раствор сульфитспиртовой барды рекомендуется при бурении с глинистыми растворами, приготовленными на минерализованной воде, а также при бурении пород, содеря?ащих каменную соль, гипс, ангидрит.

При добавлении реагента из ССБ к глинистому раствору последний -вспенивается. Для “уменьшения вспенивания в смесь вводят небольшое количество нефти или сивушного масла.

На практике, особенно при бурении на месторождениях каменного угля в осадочных породах, содержащих соль, пользуются комбинированным реагентом из ССБ и УЩР. Для приготовления реагента берут 130 г угля в воздушно-сухом состоянии, 40 г едкой щелочи, 30—40 г жидкой ССБ и 1 л воды. Вначале приготовляют углещелочный реагент, затем вливают в него ССБ, хорошо перемешивают и разбавляют водой. При обработке глинистого раствора добавляют реагенты от 3 до 20% от объема глинистого раствора.