Лекція № 12 вода і суспензії із вибурених порід
12.1 Призначення та умови застосування
Вода (морська і технічна) застосовується для буріння стійких порід при відсутності нафтогазоводопроявів та інших ускладнень.
До нестабільних розчинів відносяться рідини, в яких тверда фаза утворюється в процесі буріння шляхом "самозамісу". Вони відрізняються в залежності від складу дисперсної фази . Якщо до дисперсної фази в основному входить глина , то методи обробки не відрізняються від звичайних.
Природні розчини із неглинистих порід утворюються в розрізах , складених вапняками , ангідритами, мергелями та і, як правило, зустрічаються на початку буріння свердловини.
Розчини із неглинистих порід поділяються на:
- Карбонатно-глинисті (КГР) .
При бурінні карбонатних відкладів з промиваванням технічною водою накопичується тонкодисперсна фракція вапняка і доломіта, в результаті чого одержується карбонатна суспензія, яка потім обробляється хімічними реагентами.
– Сульфатні і сульфатно-галоїдні.
При бурінні свердловин в сульфатних породах (ангідрит, гіпс) з пропластами кам'яної солі утворюються сульфатні і сульфатно-галоїдні розчини. Застосування в цих відкладах глинистих розчинів пов'язане із значними трудностями через коагулюючу здатність цих порід
– Крейдяні.
Ці розчини широко застосовуються при бурінні крейдяних відкладів, а також порід ,які не містять добре диспергуючих глин. Вони більш стійкі до електролітів, мають кращі реологічні властивості порівняно з глинистими розчинами.
Залежно від типу вихідної
глини і складу розбурених порід такі
розчини мають такі властивості:
1080-1240кг/м3,
Т=25-30с, фільтрація, статичне напруження
зсуву і рН не регламентуються.
Регулювання властивостей нестабільних глинистих суспензій і суспензій із вибурених порід в процесі буріння проводять простим розбавленням водою. Так як, ці розчини не володіють стабільністю, то необхідно добавляти в невеликих кількостях бентонітові порошки і реагенти – стабілізатори. Для змащуючих властивостей дають 10-12% нафти, 1% графіту або 1% СМАДу.
12.2 Склад і властивості суспензій із вибурених порід
Бурові розчини на основі вибурених порід не мають визначеного складу, тому в таблиці 12.1 приведені дані про кількість хімічних реагентів і матеріалів для обробки цих суспензій.
Для покращення буримості і підвищення антифрикційних властивостей води до неї добавляють поверхнево-активні речовини комплексної дії. До них відносяться вищі жирні спирти, сульфанол, сульфатне масло та інші. Концентрація знаходиться в межах від 0,05 до 3% за масою від об'єму води.
12.3 Технологія приготування
При поглибленні свердловини у розчин поступає порода, частина якої вилучається у вигляді шламу. Решти породи диспергується в суспензії. Розрахунки показують , що за рахунок "самозамісу" утворюється до 50% розчину , який циркулює в свердловині Перехід вибуреної породи в суспензію обумовлений структурно-механічними властивостями суспензії, чим більше розвита її структура, тим менше виноситься шламу, який знову поступає при циркуляції. При цьому, при механічному замісі та інертному наповнювачі шлам перетворюється в активний компонент, який здатний утворювати лише слабку структуру бурового розчину. Всі інші водні суспензії із неглинистих порід не володіють ста
Таблиця 12.1-Склад і властивості суспензії із вибурених порід
Склад бурового розчину |
Вміст реагенту кг/м3 |
Властивості |
|||
|
|
густина, г/см3 |
Умовна в’язкість , с |
Статичне напруження зсуву за 1 і 10 хв. Па |
Фільтрація, см3/30хв |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Карбонатні прісні ВЛР Na2SiO3 СНС* СНС* Крохмаль КМЦ-600 (700) |
150-250 5-10 15-25 15-25 5-10 15-20 |
1180-1200 |
16-23 |
|
3-8 |
Карбонатні мінералізовані ССБ Крохмаль КМЦ-600 (700) ССБ |
15-20 10-15 10-20 10-20 |
Не регламентується |
|
|
|
Мергелеві ВЛР Na2CO3 ВЛР CaCl2 |
75-100 2.5 75-100 2.5-5.0 |
1.25-1.36 |
20-40 |
40-50 |
2-18 |
Сульфатно-галоїдні ССБ Крохмаль ССБ Крохмаль КМЦ |
15-25 10-20 10-15 10-20 10 |
1.20-1.30 |
20-25
|
|
3-8 |
Аргілітові прісні ВЛР Крохмаль КМЦ-600 (700)
|
100-200 15-20 15-20 |
1.20-1.25 |
20-25 |
|
6-7 |
Аргілітові мінералізовані ССБ Крохмаль ССБ КМЦ-600 (700) ГПАА (РС-2) |
10-20 5-15 10-20 10-20 15-20 |
Не регламентується |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
-більністю, тому виникає необхідність в невеликих добавках бентонітових суспензій і реагентів-стабілізаторів.
Для карбонатно-глинистих розчинів структура підвищується шляхом введення 1% NaCl або до 5%рідкого скла і ВЛР.
Для прісних КГР основним реагентом - стабілізатором є ВЛР, мінералізованих - КССБ, КМЦ, РС-2, крохмаль. Для підтримання рН добавляють каустичну соду у вигляді водних розчинів хімічних реагентів.
При промиванні свердловини відбуваються технологічні втрати карбонатних порід, тому при відсутності цих порід в розрізі свердловини до розчину добавляють карбонатну муку для дотримання кількості карбонатних порід в розчині до 25%. При надлишку солей кальцію і магнію в прісних КГР добавляють розчин кальцинованої соди.
Для приготування сульфатних і сульфатно-галоїдних розчинів використовується роз чин, отриманий шляхом "самозамісу". Утворену нестійку сульфатну суспензію обробляють гідратованим бентонітом і хімічними реагентами: ССБ, КМЦ, крохмалем, КССБ. Найкращі результати одержують при обробці:1.5-2.5 ССБ+1.0-2.0% крохмалю;1.0-2.0% ССБ+1.0% КМЦ+1.0-2.0% крохмалю.
Крейдяні розчини в процесі буріння отримують з допомогою введення невеликої кіль кості глинистих суспензій і реагентів – стабілізаторів, в якості яких застосовують ВЛР, КССБ, КМЦ, РС-2, крохмаль, рідке скло.
Крейдяні розчини можуть готуватися двома шляхами. За першим способом крейду через фрезерно-струминний млин ФСМ вводять у вихідний глинистий розчин, концентрація глини в якому не перевищує 20-25%; якщо концентрація глини вища, то крейду потрібно вводити у вигляді крейдяної суспензії. Другий спосіб: крейдяна суспензія необхідної концентрації готується в гідромішалці з добавленням невеликої кількості глинопорошка і хімічних реагентів.
Для приготування прісних крейдяниих суспензій найкраще використовувати 10%-ний розчин ВЛР.
Для попередження прихоплень бурильної колони в усі типи нестабільних систем необхідно вводити до 10% нафти і 1% графіту або до 3% СМАДу.