10.2 Шлам, як колоїдний компонент бурового розчину

Тверда фаза з частинками розміром від 1 до 70 мкм складається із глинистих частинок та вибуреної породи в необваажнених розчинах, а в обважнених – у більшості випадків обважнювачем.

Табл.. 10.1

Під час буріння тверда фаза розчину поповнюється вибуреною породою, що сприяє збільшенню густини, а найбільш дрібніші частинки переходять у колоїдний компонент розчину, що веде до росту його структурно-механічних властивостей. Глинисті породи найбільш схильні до переходу в буровий розчин, що визначається коефіцієнтом колоїдальності

, (10.4)

де – вміст глини у породі без вологи.

Необхідний об’ємний вміст колоїдної глинистої складової у розчині визначається за формулою

(10.5)

де – показник, який залежить від граничних значень, вмісту колоїдного глинистого компоненту.

Для , а для .

Тверда фаза з розміром частинок > 70 мкм (шлам) утворюється виключно за рахунок вибуреної породи і є шкідливим баластом у складі промивальної рідини. Практичним досвідом встановлено, що у випадку, якщо об’ємний вміст частинок >70 мкм перевищує 4% у розчині, яким заповнена свердловина, то спостерігаються затяжки, прихоплення бурильного інструменту та інші ускладнення. Необхідно враховувати концентрацію шламових частинок в буровому розчині, який нагнітається у свердловину та кількість шламу, який утворюється від руйнування гірських порід під час довбання. В сумі вони не повинні перевищувати 4%. Допустима концентрація шламу у буровому розчині, який нагнітається у свердловину становить

, (10.6)

де – максимальний діаметр свердловини із врахуванням каверн в інтервалі буріння; – витрата насосів.

Цією формулою необхідно користуватися при швидкостях буріння 1025 м/год і більше. У всіх інших випадках допустима концентрація шламу повинна бути не більше 2,5%. Контроль за вмістом шламу здійснюється на буровій.

10.3 Вплив вмісту твердої фази на властивості бурового розчину

Технологічні властивості бурових промивальних рідин визначаються його складом і хімічною обробкою. Колоїдна глиниста складова та її співвідношення із дисперсним середовищем має вагомий вплив на якісні показники бурових розчинів. За вихідний розчин приймається водний розчин бентоніту із вмістом колоїдної глинистої складової 2,4% .

Пластична в’язкість розчину з показником фільтрації см³/30 хв визначається за формулою

, (10.7)

де – в’язкість дисперсного середовища МПас; – активність хімічних реагентів.

Умовну в’язкість бурового розчину можна визначити за формулою

. (10.8)

Динамічне напруження зсуву:

, (10.9)

Показник фільтрації

, (10.10)

, (10.11)

для неускладнених умов

, (10.12)

Кількість реагента - стабілізатора в об’ємних процентах визначається за формулою

, (10.13)

де – коефіцієнт активності реагента стабілізатора для акрилових полімерів , для водорозчинних ефірів целюлози , для гуматних і лігносульфонатних реагентів ; – коефіцієнт значення якого залежать від необхідної величини фільтрації бурового розчину

– для см3/30хв ;

– для см3/30хв ;

– для см3/30хв .

У випадку, якщо густина розчину збільшується за рахунок грубодисперсних частинок, а залишається без змін, то властивості бурового розчину змінюються тільки пропорційно густині

, (10.14)

де – початкова пластична в’язкість перед збільшенням густини розчину; – кінцева густина бурового розчину після вводу грубодисперсних частинок, г/см³.

, (10.15)

де – початкова умовна в’язкість перед збільшенням густини бурового розчину

, (10.16)

.

Слід зауважити, що вищенаведені формули не претендують на точність і їх можна застосовувати для попередньої оцінки зміни властивостей бурових промивальних рідин під впливом вмісту колоїдного компонента.

ЛЕКЦІЯ № 11

РЕГУЛЮВАННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ БУРОВИХ

ПРОМИВАЛЬНИХ РІДИН ЗА ДОПОМОГОЮ

ХІМІЧНИХ РЕАГЕНТІВ

Функції, які виконує буровий розчин у свердловині найрізноманітніші. Контактуючи із гірськими породами насичуючись її частинками та пластовими флюїдами, під впливом високих пластових температур і тисків буровий розчин втрачає свої технологічні властивості і не відповідає вимогам, тобто стає непридатним, щоб виконувати свої функції у свердловині і під час циркуляції. Щоб задати промивальним рідинам необхідних властивостей і періодично їх відновлювати для забезпечення виконання ними функцій під час буріння, необхідно застосовувати хімічні реагенти.

Використання хімічних реагентів – основний засіб для приготування і оброблення бурових розчинів, щоб надати їм необхідних структурно-механічних властивостей в технологічних межах.

Хімічні реагенти для бурових розчинів застосовують із 30-40 років минулого століття.