|
поверхности твердого тела, образуя угол 0 < 90°, то поверхность называется лиофильной (гидрофильной в случае воды), а если жидкость образует на поверхности каплю с углом 0 > 90°, то поверхность называют лиофобной (гидрофобной в случае воды). При 0 = 0 смачивание называют полным. Связь между мерой смачивания и силами, действующими в краевой точке контакта жидкости и твердой поверхности можно определить по формуле: C0S^ = £jiJlEk> ( 1 1 0 ) ст23 где ап поверхностное натяжение на границе раздела жидкость воздух, су 12 поверхностное натяжение на границе жидкость твердое тело, а2з поверхностное натяжение на границе твердое тело воздух. В основе явления смачивания лежат электростатические силы взаимодействия ионов поверхностного слоя породы и диполей воды. Поэтому если поверхность частиц уже покрыта какими-либо ионами или диполями, то такое "загрязнение" препятствует смачиванию. Явление смачивания лежит в основе капиллярных процессов, поэтому хорошее смачивание поверхности глинистых частиц будет способствовать разрушению стенок скважины, сложенных глинистыми породами. Для предотвращения этого буровой раствор должен гидрофобизировать поверхность глинистых минералов, способствуя таким образом сохранению устойчивости стенок скважины. Свободнопринудительное движение жидкости и капиллярное всасывание. В процессе бурения пласты горных пород, вскрытые скважиной, испытывают гидростатическое давление промывочной жидкости и гидродинамическое давление, обусловленное циркуляцией жидкости и величиной сопротивления, которое встречает жидкость в затрубном кольцевом пространстве при движении к устью. При нормальных условиях проводки скважины давление столба жидкости имеет некоторое превышение над пластовым. Гидродинамическое давление может значительно повышаться при спуске в скважину бурильной колонны и, наоборот, уменьшаться при подъеме 27 |
Рттс. 1.2. Явление смачивания: а—лиофильная поверхность; б—лиофобная поверхность; Соответственно направление касательной к поверхности жидкости в точке С образует угол 90° с равнодействующей R. Угол 0 между этой касательной и твердой поверхностью называют краевым углом или углом смачивания. Величину cos 0 принимают за меру смачивания, так как чем больше растекание капли по поверхности, тем больше значение cos0 и, следовательно, тем сильнее смачивание. Вели жидкость растекается по поверхности твердого тела, образуя угол 0 < 90°, то поверхность называется лиофильной (гидрофильной в случае воды), а если жидкость образует на поверхности каплю с углом 0 > 90°, то поверхность называют лиофобной (гидрофобной в случае воды). При 0 = 0 смачивание называют полным. Связь между мерой смачивания и силами, действующими в краевой точке контакта жидкости и твердой поверхности можно определить по формуле: cos0=?iL.IcP ? ( 1.10.) <*2Э где ап поверхностное натяжение на границе раздела жидкость воздух, а12 поверхностное натяжение на границе жидкость — твердое тело, оуз — поверхностное натяжение на границе твердое тело воздух. В основе явления смачивания лежат электростатические силы взаимодействия ионов поверхностного слоя частиц породы и диполей воды. 28 Поэтому если поверхность частиц уже покрыта какими-либо ионами или диполями, то такое "загрязнение" препятствует смачиванию. Явление смачивания лежит в основе капиллярных процессов, поэтому хорошее смачивание поверхности глинистых частиц будет способствовать разрушению стенок скважины, сложенных глинистыми породами. Для предотвращения этого буровой раствор должен гидрофобизировать поверхность глинистых минералов, способствуя таким образом сохранению устойчивости стенок скважины. Свободнопринудительное движение жидкости и капиллярное всасывание. В процессе бурения пласты горных пород, вскрытые скважиной, испытывают гидростатическое давление промывочной жидкости и гидродинамическое давление, обусловленное циркуляцией жидкости и величиной сопротивления, которое встречает жидкость в затрубном кольцевом пространстве при движении к устью. При нормальных условиях проводки скважины давление столба жидкости имеет некоторое превышение над пластовым. Гидродинамическое давление может значительно повышаться при спуске в скважину бурильной колонны и, наоборот, уменьшаться при подъеме се с долотом из скважины за счет эффекта поршневания. Под действием этого избыточного давления промывочная жидкость может свободно поступать в горную породу по порам и трещинам. Исследованиями Глебова В.А. и других установлена связь между гидродинамическими колебаниями и каверпообразованием [12]. Так, например, при увеличении частоты спуско-подъемных операций с 0,58 до 1,1 рейс/сут. за очень короткий срок каверна увеличилась в 1,4 раза. Исследованиями А.А. Едигарова и Р.И. Гродзовской установлено наличие в глинах, особенно в сильно литифицированных, развитой системы микромакротрещин вообще и, в частности, в направлении плоскостей напластования [6]. В пластовых условиях система трещин дополняется трещинами разломов. Следовательно, можно утверждать, что в глинистых 29 |