Класифікація дисперсних систем за ступенем дисперсності

Бурові розчини містять як грубо дисперсні, так і колоїдні частинки.

Характеристика агрегативной і седиментаційних (кінетичної) стійкості бурових розчинів.

У промивних рідинах під впливом ряду факторів: добавка хімічних реагентів - електролітів, попадання пластових вод, впливу температури і інших чинників виникають процеси, в результаті яких дисперсна фаза випадає в осад. Це явище називається седиментацією.

Здатність дисперсної системи зберігати рівномірний розподіл часток твердої фази по всьому об'єму називається седиментаційною або кінетичної стійкістю. Седиментаційна стійкість бурових розчинів характеризується здатністю частинок дисперсної фази утримуватися в підвішеному стані.

При кінетичної нестійкості порушується нормальний розподіл тиску в свердловині, що призводить до газонафтоводопроявів.

При залишенні бурового розчину, що володіє кінетичної нестійкістю, в стані спокою дісперстная фаза осідає на забій.

Якщо в буровий розчин доданий утяжелитель, для отримання необхідної щільності, то в умовах седиментаційною нестійкості - утяжелитель випадає з розчину. Це теж може привести до ускладнень в процесі буріння.

Чим вище ступінь дисперсності дисперсної фази і інтенсивніше броунівський рух частинок, тим більше кінетично стійка промивна рідина.

Агрегативна стійкість виражається здатністю частинок дисперсної фази трохи злипатися і не утворювати агрегати, тобто здатність бурових розчинів зберігати свою ступінь дисперсності.

При агрегативной нестійкості відбувається злипання частинок дисперсної фази, збільшується їх розмір, утворюються агрегати, які випадають в осад.

Таким чином порушення агрегативной стійкості призводить до порушення седиментаційною (кінетичної) стійкості і до коагуляції промивної рідини [2].

З кінетичної точки зору стійкість дисперсних систем пояснюється балансом сил тяжіння і відштовхування. Сили тяжіння, що мають молекулярну природу, швидко зростають при зближенні поверхонь частинок дисперсної фази. Сили відштовхування визначаються електричним взаємодією між іонами подвійних електричних шарів, що оточують частинки дисперсної фази.

Результуюча, цих двох сил і обумовлює більшу чи меншу агрегатівную стійкість промивних рідин.

Зближенню частинок дисперсної фази може перешкоджати освіту на їх поверхні гідратної оболонки з молекул дисперсійного середовища.

Отже, Агрегативна стійкість визначаться наявністю, величиною і характером розподілу гідратних оболонок на частинках дисперсної фази. Крім того, Агрегативна стійкість може бути забезпечена наявністю на частинках дисперсної фази адсорбційних захисних шарів з хімічних реагентів, які перешкоджають злипанню частинок при зіткненні.

Характеристика броунівського руху і дифузії в бурових розчинах.

Колоїдні розчини являють собою окремий вид гетерогенної дисперсної системи, що займає проміжне положення між грубо - дисперсної і молекулярно - дисперсної системами. В колоїдних розчинах існує поверхню розділу між фазами. Чим менше розмір часток, тим більше поверхня розділу між фазами.

Броунівським рухом називається тепловий рух частинок в колоїдних розчинах.

У колоїдних системах молекули дисперсійного середовища знаходяться в інтенсивному молекулярно - кінетичному русі. Броунівський рух виражається в тому, що частинки дисперсної фази під дією ударів молекул дисперсійного середовища приходять в стан безперервного хаотичного руху. Характер руху частинок залежить від їх розмірів. Якщо частка велика, то удари молекул дисперсійного середовища з усіх боків компенсуються і частка робить тільки коливальні рухи біля деякого центру. Якщо частка мала, то число ударів молекул припадають на неї з різних сторін неоднаково і частка отримує періодичні імпульси, що змушують її рухатися в різних напрямках по складній траєкторії.

Дифузією називається мимовільно протікає процес вирівнювання концентрацій молекул або колоїдних частинок під впливом їх теплового хаотичного руху.

Процес дифузії виражається в перенесенні речовини від місця з більшою концентрацією до місця з меншою концентрацією. Дифузія відбувається в системах з невиравненний концентраціями. Дифузія закінчується настанням рівноваги, для якого характерно рівномірний розподіл часток або молекул по всьому об'єму розчину. Чим вище температура, тим швидше йде дифузія.