2.3. Буровые растворы и их технологические функции

Буровые растворы, применяемые для промывки скважин, выполняют следующие технологические функции:

1) Гидродинамические

очистка забоя и вынос вырубленной породы из скважины;

охлаждение долота в процессе бурения (500 –700 ºС);

размыв породы на забое;

поток бурового раствора – энергоноситель для привода гидравлических забойных двигателей (турбобуров, объемных двигателей);

2) Гидростатические

создание давления на пласты

Необходимо для предотвращения взаимного перетока из пластов в скважину (воды, нефти, газа), и из скважины бурового раствора. Поэтому давление в скважине должно быть несколько большим (на 5-15%).

удержание твердых частиц во взвешенном состоянии (не допускать выпадения осадка);

создание давления на неустойчивые и пластичные породы (предотвращения обвалов и осыпей парод);

снижение нагрузки на талевую систему и вышку (увеличение плотности раствора приводит к снижению нагрузки на талевую систему т.к. колонны бурильных и обсадных труб теряют часть своего веса, равную объему вытесненной ими жидкости).

3) Корообразующие (повышение устойчивости и прочности стенок);

4) Физико-химические (Насыщение растворами хим. реагентами с целью сохранения связанности частиц породы при этом сохранения проницаемости продуктивных пластов);

5) Стабилизирующие

6) Улучшение буримости горных пород (связано со свойством бурового раствора распространятся в глубь породы, понижаю при этом ее прочность).

2.4. Типы буровых растворов

Буровой раствор можно определить как суспензию твердой фазы и жидкой.

Обычно используют буровые растворы на: водной; нефтяной: эмульсионной основе.

Буровые растворы на водной основе

- Чистая вода. Применяются для бурения пластов с почти нормальным давлением, саженных крепкими компактными пародами;

- Естественный буровой раствор. Смесь воды с глинами и сланцами, получаемая в процессе прокачки воды через скважину. Характеризуется высокой водоотдачей и позволяет получать толстую глинистую корку.

- Кальциевые буровые растворы. Основное преимущество обусловливается способностью содержать высокую концентрацию вырубленной породы без изменения вязкости.

- Лигносульфонатные буровые растворы. Применяют в случаях:

когда требуются буровые растворы высокой плотности (1680 кг/м³);

работа с умеренно высокими температурами (121- 149 ºС);

при высокой концентрации вырубленной пароды (поваренной соли, гипса);

если необходима низкая водоотдача.

Основной недостаток – блокировка пор продуктивной зоны.

• Хлор калиевые полимерные растворы. Используются для бурения потенциально продуктивных песков (углеводородных зон), где пресная вода отрицательно влияет на проницаемость. Вследствие низкого содержания твердой фазы такие растворы часто называют недиспергированными.

• Растворы, насыщенные солью. Применяют для разбуривания соленых куполов и интервалов, так как он препятствует расширению ствола скважины.

Буровые растворы на нефтяной основе

Представляет собой эмульсию воды и нефти, в которой нефть или дизельное топливо является диспергирующей фазой, а вода дисперсной (составляющей), т.е. капельки воды эмульгируют в нефти. Такие растворы обычно называют обратными растворами.

Стойкие эмульсии – такие, в которых дисергирующая фаза- вода, а дисперстная – нефть. Вода используется для придания эмульсии требуемых свойств прочности геля и суспензии барита. Вода и нефть эмульгируются с помощью эмульгаторов типа мыла или перемешиваются. Молекулы мыла соединяют поверхности раздела нефти и воды, в результате чего образуется стойкая эмульсия. Перемешивание необходимо, чтобы разбить воду на мелкие капельки, которые могут легко диспергироваться в нефтяной фазе.

Такие растворы применяют для бурения скважин, в которых возможно разбухание сланцев, а также для уменьшения осложнений, связанных с вращением и затяжкой бурильной колонны в искривленных скважинах.

Основные достоинства: стабильны при высоких температурах, не вызывают нарушение эксплуатационных качеств продуктивных зон, таким образом сохраняют естественную проницаемость призабойной зоны.

Основные недостатки: загрязнение среды; воспламеняемость; сложности с удаление бурового шлама и др.

Эмульсионные буровые растворы

Это растворы, в которых вода является диспергирующей фазой, а нефть дисперсной (5-10%). Нефть добавляют для:

увеличения скорости бурения;

снижение водоотдачи;

улучшение смазывающих способностей;

уменьшение возможности поглощения бурового раствора и т.д.

Приготовление эмульсионных буровых растворов осуществляется аналогично как и для растворов на нефтяной основе.