5.3 Вплив обважнювачів на структурно-механічні властивості бурових розчинів

Густина обважнювачів – одна із найбільш важливих показників, які характеризують його властивості та технологічну ефективність. Обважнювачі із більшою густиною у загальному мають меншу об’ємну концентрацію, а відповідно в результаті отримуються суспензії із меншою в’язкістю при одній і тій же густині. Менший вміст твердої фази у буровому розчині сприяє покращенню техніко-економічних показників буріння. Чим більша густина обважнювача, тим більшу кількість його можна ввести в розчин без суттєвої зміни його властивостей (рис.5.1) і тим менші його витрати для отримання однієї і тієї самої ж густини (рис. 5.2). Особливо це чітко проявляється при обважненні до високих величин густини розчинів.

ОЗО – в значній мірі залежить від ступені дисперсності обважнювача. Обважнювачі грубого помолу спричиняють погіршення седиментаційної стійкості бурових розчинів та збільшення абразивного зносу бурового устаткування. Але разом із збільшенням ступені дисперсності обважнювача зростає адсорбційна та структуроутворююча здатність обважнювача. В даному випадку він перетворюється в активний компонент, який збільшує в’язкість та структурно-реологічні властивості бурового розчину. При розрідженні водою розчинів густина їх зменшується. Отже, висока ступінь дисперсності призводить до зменшення ОЗО. Тому дисперсність обважнювачів регламентується як за вмістом фракцій великих розмірів, так і фракцій, близьких до 2 мкм.

Кількість обважнювача, %

1 – сидіріт =3110 кг/м³; 2 – крейда =2700 кг/м³; 3 – барит =3700 кг/м³;

4 – колошниковий пил =4600 кг/м³; 5 – гематит =4400 кг/м³;

6 – барит =4300 кг/м³; 7 – феррофосфор =6780 кг/м³;

Рисунок 5.1 – Залежність умовної в’язкості від кількості обважнювача

Різної густини

Вплив водорозчинних солей (ВРС), які присутні в обважнювачах на його обважнюючу здатність полягає у тому, що при деяких їх концентраціях спостерігається коагуляція бурового розчину, яка проявляється у рості показника фільтрації та різкого погіршення структурно-реологічних властивостей. Негативно впливають ВРС при вмісті їх в обважнювачах більше 0,3-0,35 %, більше 0,15 % (рис. 5.3) лужноземельних металів (CaCl₂, CaSO₄, MgO₄, MgCl₂) та більше 0,003-0,004 % солей 2-х і 3-х валентного заліза.

1, 2, 3 І 4 густини обважнювачів відповідно 3000 кг/м3, 3500 кг/м3;

4000 кг/м³ і 4500 кг/м³

Рисунок 5.2 – Залежність витрат обважнювача С від його густини _об. та густини обважненого бурового розчину

1 – густина обважнювача 3650 кг/м³, вміст СаSО₄ 0,65%;

2 – густина обважнювача 3600 кг/м³, вміст СаSО₄ 0,28%;

3 – густина обважнювача 4000 3110 кг/м³, вміст СаSО₄ 0,65%;

Рисунок 5.3 – Залежність пластичної в’язкості бурових розчинів від їх густини та вмісту водорозчинних солей в обважнювачах

5.4 Методи обважнення бурових розчинів

Для обважнення бурових розчинів застосовують глиномішалки та фрезерно-струменеві млини.

На рис. 5.4 – 5.6 показані три способи обважнення.

За першим способом (рис. 5.4) обважнюється весь об’єм бурового розчину, який знаходиться у циркуляції з одночасним введенням необхідної кількості води та хімічних реагентів для регулювання СМВ бурового розчину. При обважненні за даним методом надлишковий об’єм обважненого розчину вилучається із циркуляційної системи у запасні амбари. Це найбільш розповсюджений метод.

1 – свердловина; 2 – жолобна система; 3 – вібросита; 4 – ємність для хім.

реагентів; 5 – обважнювач; 7 – приймальна ємність

Рисунок 5.4 – Схема обважнення бурового розчину при якій обважненню підлягає весь об’єм розчину, який циркулює

При другому способі (рис. 5.5) обважнення із циркуляційної системи у запасні амбари попередньо вилучається певний об’єм бурового розчину і обважнюється розчин, який залишився у циркуляційній системі. За рахунок цього зменшуються витрати обважнювача.

Третій спосіб (рис.5.6) передбачає обважнення за другим способом із одночасною регенерацією обважнювача із відібраного об’єму вилученого розчину та повернення його у вигляді пульпи у циркуляційну систему. Третій спосіб рекомендується у випадку, коли густина вихідного розчину становить кг/м³.

Витрати обважнювача при різних способах відповідно: 1, 0,67 і 0,52.

1 – свердловина; 2 – жолобна система; 3 – вібросита; 4 – ємність для хім.

реагентів; 5 – обважнювач; 6 – відвід для вилучення певного обсягу розчину;

7 – приймальна ємність

Рисунок 5.5 – Схема обважнення бурового розчину при якій у запасні амбари вилучається певний об’єм бурового розчину

1 – свердловина; 2 – жолобна система; 3 – вібросита; 4 – ємність для хім.

реагентів; 5 – обважнювач; 6 – відвід для вилучення певного обсягу розчину;

7 – приймальна ємність; 8 – установка для регенерації обважнювача

Рисунок 5.6 – Схема обважнення бурового розчину при якій із певного об’єму бурового розчину регенерується обважнювач і повертається у