С увеличением валентности обменных катионов снижаются гидратация и набухаемость глинистых сланцев, повышается их устойчивость.

Ионы алюминия, хрома и железа адсорбируются на глинистых минералах более прочными связями, чем другие обменные катионы, при этом общая обменная емкость глинистых минералов снижается. Однако все названные выше катионы существуют только в кислой среде (рН < 4). При повышении щелочности соли алюминия, хрома и железа переходят в не­растворимые в воде гидроксиды соответствующих металлов.

Буровые растворы имеют рН = 7, поэтому добавляемые в раствор соли переходят в гидроксиды, а при высоких значениях рН - в растворимые соединения, в которых трехвалентные металлы находятся в виде анионов.

Алюминизированный раствор содержит в качестве ингибирующей добавки соли алюминия, переходящие в растворе в гидроксид алюминия. Термостойкость раствора достигает 200 °С и выше.

Для приготовления раствора используют высококоллоидальную и комовую глины, сернокислый или хлористый алюминий, гидроксид натрия. В качестве разжижителя применяют  модифицированные хромлигносульфонаты (окзил, ОССБ и др.). Снижение фильтрации достигается вводом полимерного реагента — КМЦ, метаса, М-14, гипана и др.

На приготовление 1 м³ раствора требуется (в кг): глины 60—150; соли алюминия 3 — 5; КМЦ (или метас, М-14, гипан) 3-5; NaOH 1-3; хромпика 0,5-1; воды 970-935; окзила 10-30; утяжелителя — до получения раствора требуемой плотности.

Оптимальные значения рН бурового раствора, обработанного солями алюминия, находятся в пределах 8,5 — 9,5.

Алюмокалиевый раствор содержит в качестве ингибирующей добавки алюмокалиевые квасцы, гидроксид калия и бихромат натрия; рН таких растворов поддерживается близким к нейтральному. Ингибирующее действие этого раствора выше, чем алюминизированного. Он может использоваться и для разбуривания увлажненных глинистых отложений. Раствор готовят аналогично алюминизированному.

На приготовление 1 м³ раствора требуется (в кг): глины 60-150; KA1(SO₄)₂ 3-5; КОН 1-3, К₂Сr₂О₇ 0,3-0,5; воду 960-920; окзила 20-30; метаса (или М-14) 3-5; утяжелителя — до получения раствора требуемой плотности.

Силикатные растворы

Силикатные растворы содержат в качестве ингибирующей добавки силикат натрия. Они применяются для повышения устойчивости ствола скважины при разбуривании осыпающихся пород. Принцип упрочнения сланцев основан на легком проникновении жидкого стекла в трещины и поры стенок скважины, быстром выделении геля кремниевой кислоты, цементирующей поверхность ствола.

Растворы не пригодны при разбуривании мощных отложений гипсов и ангидритов.

Силикатный раствор готовят из предварительно гидратированного в пресной воде глинопорошка, в который вводят УЩР, КМЦ, силикат натрия.

Для приготовления 1 м³ силикатного раствора требуется (в кг): глины 80-100; воды 935-900; УЩР 30-50; Na₂Si0₃ 20-40; КМЦ (или М-14) 5-10; утяжелителя -.до получения раствора требуемой плотности.

Показатели раствора: плотность 1050-2000 кг/м³ УВ= 20-40 с; Ф=4-8 см³/30 мин; СНС₁ = 9-45 дПа, рН = 8,5-9,5. Оптимальное значение рН, при котором раствор считается термостойким, находится в пределах 8,5-9,5. Повышение структурно-механических ха­рактеристик достигается вводом пасты, приготовленной из бентонитового глинопорошка с добавкой УЩР.

6.4.6.10 Гидрофобизирующие растворы [2]

Гидрофобизирующие растворы содержат в качестве ингибирующих добавок вещества, вызывающие гидрофобизацию глинистых пород, кремнийорганические соединения или соли высших жирных или нафтеновых кислот. Эти соединения адсорбируются на глинистых минералах, создавая гидрофобный барьер, препятствуют контакту глин с дисперсионной средой (водой).

Существует ряд разновидностей растворов гидрофобизирующего действия.

Растворы с кремнийорганическими соединениями - содержат в качестве ингибирующей добавки кремнийорганические соединения (например, ГКЖ-10, ГКЖ-11). В состав раствора кроме ГКЖ входят вода, глина и полимерный реагент — понизитель фильтрации, в качестве которого используют КМЦ, КССБ, ПАА и др. Защитные реагенты КМЦ, КССБ, полиакриламид в сочетании с кремнийорганической жидкостью проявляют высокое стабилизирующее действие на коллоидную фазу бурового раствора.

Растворы, обработанные защитными реагентами и ГКЖ, являются термостойкими.

Раствор готовят непосредственно в процессе бурения при циркуляции технической воды через скважину. При исполь­зовании ПАА предварительно, за 1 - 2 сут до начала бурения, готовят комплексный реагент, в котором ПАА и ГКЖ берутся в соотношении 1:20 (в пересчете на 6 %-ный ПАА марки АМФ это составляет 1:6, а на товарный ПАА:ГС составляет 1:10).

Состав реагента (в кг): ПАА (в пересчете на сухое вещество) 2-3; кремнийорганическая жидкость (ГКЖ-10, ГКЖ-11) 40-60; вода 958-937.

Для приготовления реагента в расчетное количество воды добавляют ГКЖ и полученную смесь перемешивают до одно­родного состояния.

При использовании ГКЖ в сочетании с КМЦ или КССБ раствор обрабатывают путем раздельного ввода реагентов. Вначале в воду добавляют 0,3 — 0,35 % ГКЖ, а затем по мере обогащения воды глинистой фазой раствор стабилизируют КМЦ или КССБ.

Свойства раствора: плотность 1000 - 1240 кг/м³, УВ= 25-30 с, Ф= 5-8 см³/30 мин, СНС₁ = 12-60 дПа, СНС₁₀ – 27-90 дПа, рН = 8-9.

Раствор, обработанный мылами жирных кислот, содержит в качестве добавок алюминиевые мыла высших жирных и нафтеновых кислот, обеспечивающих ингибирование и гидрофобизацию.

При взаимодействии щелочных мыл с катионами трехвалентных металлов (железа, алюминия) образуются нерастворимые в воде, но химически активные мыла, которые в зависимости от рН среды могут быть одно-, двух- и трехзамещенные.

Готовят раствор из предварительно гидратированного в пресной воде глинопорошка. Полученную суспензию обраба­тывают полимерным реагентом, вводя смесь нафтената алюминия с нефтью.

Для  приготовления 1 м³ глинистого раствора требуется (в кг): глины 30-80; полимерного реагента (КМЦ, глина, метас, М-14) 3-5; ОП-10 10-7 (при необходимости утяжеления), воды 875-888, смеси СНАН (мылонафт, квасцы, нефть в соотношениях 2:0, 6:1) 100-70.

Свойства раствора: плотность 1060 - 1180 кг/м³, УВ = 18-20 с, показатель фильтрации 3-5 см³/30 мин, СНС₁ = 6-18 дПа, СНС₁₀ – 12-24 дПа, рН = 8-9.

Соленасыщенные растворы

Во избежание кавернообразований соли разбуривают с использованием соленасыщенных растворов. В зависимости от пластовых давлений, мощности и состава соленосные по­роды бурят с применением рассола, глинистого соленасыщенного раствора, не обработанного реагентами-понизите­лями фильтрации, и соленасыщенного глинистого раствора, стабилизированного реагентами.