З усіх дисперсних систем найбільш повно відповідають вимогам, що пред'являються до бурових розчинів, колоїдні системи. За молекулярно-кінетичної теорії внутрішнє зчеплення тел обумовлено силами взаємодії молекул. Усередині тіла (рідини) ці сили врівноважені. Сили тяжіння молекул, розташованих на поверхні розділу двох фаз, що не врівноважені. В результаті надлишку сил тяжіння з боку рідини молекули з кордону розділу прагнуть втягнутися всередину, тому поверхня розділу прагне до зменшення. У зв'язку з цим поверхневі молекули на розділі фаз володіють деякою некомпенсованою надлишкової енергією, званої поверхневої. Поверхневий натяг можна уявити як роботу освіти 1м2 поверхні (Дж / м2). Таким чином, ПАР - це речовини, що знижують поверхневий натяг.
Велике значення в характеристиці дисперсних систем має явище смачиваемости. Змочування рідиною твердого тіла можна розглядати як результат дії сил поверхневого натягу. Вона характеризується величиною крайового кута.
Якщо дисперсійним середовищем є вода, то системи називаються гідрофільними, якщо масло - гідрофобними. Перші відносно стійкі, тобто стабільні в часі, а другі характеризуються слабким молекулярним взаємодією, тому не стабільні.
Розрізняють кінетичну (седиментаційну) і агрегатівную стійкості. Кінетична забезпечується седиментацією і броунівським рухом, а Агрегативна визначає здатність частинок дисперсної фази трохи злипатися. За агрегативно станом і механічними властивостями розрізняють вільно-дисперсні (або безструктурні) і зв'язно-дисперсні (структуровані) системи. Перші відрізняються рухливістю і не чинять опору зрушенню. Связнодісперснимі система отримала назву «гелю» і відрізняється наявністю суцільної просторової структури. Вона володіє в'язкістю, пластичністю, міцністю, пружністю і т.п.
Просторова структура гелю при механічному впливі руйнується. Гель перетворюється в «золь» (рідку дисперсних систем). У стані спокою структура відновлюється. Процес, пов'язаний зі створенням і руйнуванням просторової структури, отримав назву тиксотропії. Тиксотропність - одна з найважливіших характеристик бурових розчинів.
Коагуляція- укрупнення (злипання, злиття) частинок дисперсної фази під дією молекулярних сил зчеплення або сил тяжіння.
Флокуляція - злипання гідрофобних мінеральних часток в пластівці. Гідрофобна коагуляція характеризується повним розшаруванням дисперсної системи на рідку і тверду фази.
Дисперсність скоагульованого колоїдної системи можна відновити, додаючи пептизаторів. Пептизація - зворотний процес коагуляції.
Структуроутворення - це здатність колоїдних частинок в нерухомому розчині злипатися по краях і утворювати сотообразную структуру, що заповнює весь обсяг розчину.
Диспергирование - спосіб приготування дисперсних систем.
Дисперсні системи мають здатність текти. Наука про деформації і течії тел називається реологією, а властивості тіл, пов'язані з перебігом і деформацією - реологическими.
Основні параметри бурових розчинів
Щільність (ρ, г / см3) - це відношення маси бурового розчину до його об'єму. Розрізняють гадану і справжню щільності. Перша характеризує розчин, що виходить зі свердловини і містить газоподібну фазу, а друга - розчин без газоподібної фази.
Умовна в'язкість (Т, с) - величина, яка визначається часом закінчення зі стандартної воронки 500 см3 бурового розчину і характеризує рухливість бурового розчину.
Статична напруга зсуву (СНС, мгс / см2) - величина, яка визначається мінімальним дотичним напруженням зсуву, при якому починається руйнування структури бурового розчину в спокої. СНС характеризує міцність тиксотропної структури і інтенсивність зміцнення її в часі.
Фільтрація (Ф, см3 / 30 хв) - величина, яка визначається обсягом дисперсної середовища, відфільтрованої за 30 хвилин при пропущенні бурового розчину через паперовий фільтр обмеженій площі.
Показник фільтрації побічно характеризує здатність бурового розчину фільтрувати через стінки стовбура свердловини.
Коефіцієнт тертя (Ктр) - величина, що визначається відношенням сили тертя між двома металевими поверхнями в середовищі бурового розчину до додається навантаженні.
Коефіцієнт спінювання - це величина, що визначається відношенням обсягу спіненого розчину до об'єму вихідного розчину.
Товщина фільтраційної кірки (К, мм) - система фільтрації кірка утворюється в результаті фільтрування рідкої фази бурового розчину через пористу систему.
Концентрація водневих іонів, яка визначається величиною рН, характеризує лужність бурового розчину. Чим більше рН, тим лужність вище.