Часть 9
Набухание горных пород
Давайте обсудим факторы, которые могут влиять на набухание горных пород.
1. Тип глинистых материалов, слагающих горную породу – важно понимать, что не все глины одинаково набухают при контакте с водой (фильтратом бурового раствора). Склонность к набуханию более всего определяется удельной поверхностью частиц глины. Чем больше эта удельная поверхность, тем сильнее может набухать глина. Под удельной поверхностью мы понимаем суммарная площадь частичек, приходящаяся на единицу массы. Например, по уменьшению степени набухания можно выделить монтмориллонитовые, гидрослюдистые, каолинитовые глины. Другими словами, наиболее опасными участками разреза будут те, что содержат монтмориллонитовые глины. Хотя, с другой стороны, они - наилучшее сырье для приготовления бурового раствора, поскольку позволяют получить наибольший выход раствора (объем раствора, который можно получить на единицу массы глины).
2. Химический состав взаимодействующего с глиной фильтрата – известно, что с уменьшением валентности катиона или радиуса катиона значительно понижается взаимодействие катиона с поверхностью глинистых частиц, в силу чего величина набухаемости растёт. Хотя стоит отметить, что наиболее активно набухают глины при взаимодействии с пресной водой. Если же рассматривать какую-либо насыщенность воды ионами, то наиболее «агрессивным» фильтратом будет тот, что насыщен ионами наиболее активных металлов (литий, натрий, калий, магний – в порядке убывания).
3. Температура, при которой идет набухание – чем выше температура, тем интенсивнее идет набухание. Это обусловлено принципом, что с увеличением температуры возрастает скорость проходящих в породе химических реакций. В частности, подвижность молекул фильтрата увеличиваться и ускорять его проникновение в пространство между пластинками глины.
4. Давление, под которым находится буровой раствор (забойное) – с ростом давления проникающая способность фильтрата будет возрастать, а, значит, будет ускоряться процесс набухания.
Также стоит отметить, что наличие каких-либо каналов ухода в глинистой горной породы (например, сети трещин, имеющих тектоническую природу) также будет способствовать ускоренному проникновению фильтрата в горную породу и увеличению скорости набухания.