5.2.2 Карбонатні обважнювачі

Мергель – осадова гірська порода, яка складається із 40-60% кальциту, а решту глинистий матеріал. Густина – 2650 кг/м³ . Застосування обмежене.

Вапняк (крейда) – осадова порода, яка складається головним чином із кальциту та кремнезему. Густина – 2700 кг/м³. Застосування найпоширеніше із усіх карбонатних обважнювачів.

Доломіт – Ca_, Mg(CO₃) – мінерал. Густина 2800-2900 кг/м₃. Застосовуються обмежено.

Сидеріт (карбонат заліза) FeCO₃ – мінерал. Густина 3800-3900 кг/м³. Твердість за шкалою Маоса 3,5-4. Застосування обмежене.

Карбонатні обважнювачі дають змогу отримати густину бурового розчину до 1500 кг/м³. Оскільки карбонати добре розчинні у кислому середовищі, то карбонатні обважнювачі рекомендуються для підвищення густини розчинів при бурінні у продуктивних горизонтах. Це дає змогу за допомогою кислотних обробок частково усунути шкідливий вплив кальматації продуктивних горизонтів твердою фазою бурового розчину.

5.2.3 Залізисті обважнювачі

Гематит Fe₂O₃ – один із найголовніших мінералів залізних руд вишнево-червоного кольору. Густина 3500кг/м³. Природні руди із вмістом гематиту до 60% можуть мати густину 4100-4400 кг/м³. Гематитовий обважнювач володіє високою абразивністю.

Магнетит (FeOFe₂O₃) – мінерал чорного кольору із слабким металевим блиском. Він є подвійним окислом із вмістом FeO до 31% і мало відрізняється від гематиту за густиною та твердістю. Його густина 4900-5200 кг/м³. Він володіє надзвичайно сильними магнітними властивостями. Магнетитовий обважнювач, як і гематит має підвищені абразивні властивості .Наявність високих магнітних властивостей спричиняє утворення щільних шарів на поверхні бурильних труб, що створює умови виникнення прихоплень. Ця причина обмежує застосування магнетиту.

Ільменіт (FeTiO₂) –двійний окисел заліза та титану. Густина 4790 кг/м³. Твердість за шкалою Маоса 5-6.

Якість залізистих обважнювачів наведена в табл.5.1

5.2.4 Свинцеві обважнювачі

Галеніт (PbS) – один із основних мінералів свинцевих руд Складається із Pb – 86,6% і S – 13%. Його густина 7400-7600 кг/м³. Галеніт рекомендується застосовувати, як обважнювач для отримання розчинів високої густини більше 2300 кг/м³. При його вводі до бурових розчинів можна досягти густини більше 3000 кг/м³.

Основні показники якості та їх допустимі межі наведені в табл.5.1

Присутність у обважнювачах водорозчинних солей часто стає причиною коагуляційного загущення бурових розчинів, тому їх вміст повинен бути якомога менший. Обмеження фракційного складу обумовлено тим, що надлишок колоїдної фракції, якою, як правило, є домішки глинистих мінералів, веде до загущення розчинів, а грубі фракції більш абразивні можуть бути вилучені із розчину очисними пристроями. Чим більша однорідність обважнювача і його інертність, тим краще такий обважнювач утримується у розчині і такий обважнювач менше впливає на зміну його структурно-механічних властивостей.

Абразивністю обважнювачів визначається твердістю вихідного матеріалу. Барит має низьку твердість33,5 у порівнянні із залізистими обважнювачами (5-6).

Основний показник якості будь-якого обважнювача – це обважнююча здатність, яка характеризується максимально можливою густиною бурового розчину, яку можна досягнути за рахунок обважнювача при певному вмісті твердої фази. При цьому структурно-механічні властивості бурового розчину повинні знаходитися у технологічних межах.

Рекомендовано обважнюючу здатність обважнювача (ОЗО) характеризувати густиною розчину після вводу у нього 300% обважнювача (за масою від об’єму). Після обважнення розчин повинен мати Т= 60  та фільтрацію 56 см³/30хв.

Процес обважнення бурового розчину тісно пов’язаний не тільки із введенням необхідної кількості обважнювача в систему, але і з регулюванням співвідношень між компонентами твердої фази з метою збереження структурно-механічних показників у заданих межах. Основні залежності між компонентами твердої фази бурового розчину записуються у вигляді

, (5.1)

де: F – кількість глини у %; С – вміст колоїдної складової у %; К – коефіцієнт колоїдальності глин.

Із збільшенням густини бурового розчину та вмісту твердої фази для збереження структурно-механічних властивостей вмісту колоїдної складової та загальний вміст глини повинні зменшитися, тобто

Р=С=const, (5.2)

де Р – загальний вміст твердої фази.

Таким чином, кожному значенню густини бурового розчину відповідає цілком визначений вміст глини, тобто загальний вміст глини даної колоїдальності при збільшенні густини від до змінюється відповідно залежності

, (5.3)

де F₁ і ₁, F₂ і ₂ – вміст глини та густина розчину відповідно до і після обважнення.

Отже, при кожному суттєвому збільшенні густини бурового розчину, шляхом введення обважнювача, у розчині повинна бути зменшена кількість глини.