Физико-химические свойства
К газожидкостным агентам относят туман, пену и аэрированную жидкость. Они представляют собой многофазные дисперсные системы, физико-химические свойства которых зависят от объемного соотношения жидкой и газообразной фаз в смеси, от вида и концентрации в жидкой фазе поверхностно-активных веществ (ПАВ) — пенообразователей, химических реагентов, а также стабилизирующих, ингибирующих, смазывающих и др. добавок, что позволяет регулировать эти свойства в более широком диапазоне значений, чем при использовании буровых растворов на водной основе.
Благодаря этому их применение эффективно в самых неблагоприятных для жидкостной промывки условиях. Так, только ГЖС, обладая низкой теплоемкостью, позволяют полностью избежать трудностей бурения скважин в условиях мерзлоты. Возможность же управления плотностью ГЖС позволяет регулировать противодавление на пласт, уравнивая его в необходимых случаях с поровым давлением в пласте, и, тем самым, предупреждать или снижать до минимума непроизводительные затраты времени на ликвидацию геологических осложнений при проходке скважин в условиях частичных или полных поглощений промывочной жидкости, избегать загрязнения вскрываемых пород и кольматации продуктивных пластов.
Соотношение фаз в дисперсных системах «жидкость—воздух» при бурении характеризуется обычно степенью аэрации αж, представляющей собой отношение расходов газа Vг и жидкости Vж при атмосферном давлении, т. е. αж=Vг /Vж .
При αж<50 дисперсная система является аэрированной жидкостью, при αж=50…300 — пеной, при αж > 300 — туманом. Для пен иногда используют показатель кратности пены β. Кратность пены β оценивается отношением объема пены Vcм к объему жидкости Vж в ней, т. е. β=Vcм/Vж
В зарубежной практике ГЖС оценивают по качественному показателю Митчелла (КП), представляющему собой отношение объема газа Vг к объему пены Vcм, определяемым при конкретном давлении и температуре, т. е. КП=Vг/Vcм. При КП от 0 до 0,52 ГЖС проявляет свойства ньютоновской жидкости, а при КП от 0,52 до 0,99 — свойства бингамовской пластичной жидкости.
