Лекція № 15 полімер-глинисті бурові розчини

15.1 Призначення та умови застосування полімер-глинистих бурових розчинів

Полімер-глинисті бурові розчини призначені для масового буріння експлуатаційних і розвідувальних свердловин в різних відкладах, які характеризуються високим вмістом глин, в тому числі (до 80 %) висококалоїдних і потенційно не стійких, так і в міцних стійких карбонатно-глинистих та інших породах, а також для випробовування продуктивних пластів.

Полімер-глинисті розчини на основі одного полімера, наприклад, КМЦ чи ПАА, метасу, М-14 чи НР-5 призначені для буріння в достатньо стійких, грубодисперсних, слабонабрякаючих породах. В цих розчинах полімери акрилового ряду виконують функцію стабілізаторів бурового розчину і флокуляції частинок вибуреної породи.

Гідрофібізуючі розчини на основі ГКР (10,11) і петросилу- 2М також є різновидністю полімерглинистих розчинів. Кремнійорганічні сполуки внаслідок своєї дифільності адсорбуються на глинистих мінералах, утворюючи гідрофобний бар'єр, який запобігає контакту глин з дисперсійним середовищем. Тому розчини, оброблені захисними реагентами і ГКР застосовуються для розбурювання висококалоїдних глинистих порід. Ці розчини попереджують диспергування порід, які розбурюються, і підвищення вмісту твердої і глинистої фази в розчині, також сприяють покращанню структурно-механічних властивостей, і як наслідок збільшенню механічної швидкості буріння і проходки на долото, а також ймовірність ускладнень.

Полімер-глинисті розчини на основі комплексних або полікомплексних реагентів, до складу яких входять два або більше полімери, із яких один володіє властивостями стабілізатора, інші – флокулянта, наприклад, НР-5 і ПАА або гіпан застосовуються для буріння в набрякаючих глинах і не стійких глинистих сланцях.

Термостійкість полімер-глинистих розчинів залежить від полімерів і коливається від 120⁰С при використанні поліакриламіду до 200⁰С при використанні акрилових полімерів (М-14, метас, гіпан, лакрис-20, метасол, НР-5).

Гідрофобізуючі розчини на основі кремнійорганічних рідин не стійкі до дії агресії багатовалентних катіонів (Са⁺⁺, Мg⁺⁺) внаслідок утворення не розчинних магній – кальцій – органосилікатів. Обмежений вміст катіонів кальцію у фільтраті розчину 200-300мг/л для розчинів, оброблених ГКЖ-10(11) і 300-400мг/л для розчинів з петросилом-2М.

15.2 Склад та властивості бурового розчину

До складу цих розчинів входять вода, глина, полімерні стабілізатори. Такод змащуючі домішки, флокулянти, розріджувачі, обважнювачі і гідрофобізуючі рідини.

В таблиці 14.1 наведені компоненти та показники властивостей розчину.

15.3 Технологія застосування бурового розчину

Гідрофобізуючий полімер-глинистий буровий розчин можна приготувати, як із вихідної глинистої суспензії, так і на природному глинистому розчині , отриманому при бурінні попереднього інтервалу.

При приготуванні розчину на основі карбоксиметилцелюлози і кремній органічної рідини попередньо готується глиниста суспензія необхідної в'язкості (25-30), а потім розчин обробляється 30%-ним водним розчином ГКЖ-10(11) кількістю 0,2-0,3% від об'єму розчину або 0,1-0,2% петросила-2М, а потім вводиться КМЦ у вигляді 3-5%ного водного розчину. Природний глинистий розчин , використаний на попередньому інтервалі, спочатку розчиняється технічною водою до густини не більше 1,20 г/см³ і в'язкості 25-30 с, а потім проводиться обробка вказаними реагентами. Приготування гідрофобізуючого розчину із вихідного гуматного, полімерного чи лігносульфонатного не вимагає додаткової підготовки: проводиться тільки зміна обробки на нові реагенти.

Таблиця 15.1- Склад і властивості полімер глинистих бурових розчинів

Склад розчину	Вміст, кг/м3					Показники властивостей
	1	2	3	4	5		6	Умовна в’язкість , с	Статичне напруження зсуву за 1 і 10 хв, дПа	Фільтрація см3	Показник рН
1	2	3	4	5	6		7	8	9	10	11
Глинопорошки ПБМА ПБМБ ПБВ ПБГ	50-70 50-70 60-90 90-110	40-60 40-60 50-80 80-100	40-60 40-60 50-80 80-100	20-40 20-40 30-60 40-80	20-50 20-50 30-60 40-80		50-70 50-70 60-90 70-100
Стабілізатори КМЦ-600 М-14ВВ Метас Гипан НР-5 ПАА ( ДК- Дрил 1-А) КССБ-2 ПЕО	1-6	2,5-4,0 2,5-4,0 1-5	1-2 0,1-0,6 0,1-0,6	1,5-2,0 1,5-2,0 1,0-1,5 1,5-2,0 0,3-0,8	1,5-2,0 1,5-2,0 1,0-1,5 1,5-2,0 0,3-0,8		1-2 10-30	20-80	0-90 0-120	3-15	7-10,5
Розріджувачі НТФ ГМФН, ТПФН	0,2-0,3	0,1-0,5		0,1-0,3	0,1-0,3		0,1-0,2 0,3-0,4
Змащуючі добавки Нафта СМАД Емультал	40-100 10-15	30-80 5-10		0,5-1,3			40-100 10-15
Кремній-органічні речовини ГКЖ-10(11) Петросил-2М	5-6 3-4		1-8 0,5-3				4-6 2-3

Для приготування полімер-глинистого розчину на основі метасу або М-14ВВ можна застосовувати комплексні реагенти ГКЖ-10(11). В цьому випадку ГКЖ-10(11) замінює необхідну для гідролізу і розчинення полімерів луг, а також одночасно є гідрофобізуючою домішкою. Витрати матеріалів, враховуючи на товарні продукти, для приготування 1м³ комплексного реагенту складають: 50 кг метасу і 40л ГКЖ-10(11) (Петросил-2М-30л); 50кг М-14 і 80 л ГКЖ-10(11) (Петросил-2м-30л)

Полімер-глинистий розчин на основі НР-5 (нітронний реагент) готують, використовуючи реагент НР-5 або комплексний реагент НР-5 + ГКЖ-10(11)

Реагент НР-5 готують із таких компонентів: вода, сода каустична ( їдкий натрій) і відходи волокна нітрон.

Можливе приготування двох марок НР: НР 3/5 І 7/10. Сировиною для отримання НР є відходи виробництва волокна нітрону і відходи його переробки підприємствами легкої промисловості.

Для приготування не використовується таке обладнання: металічна ємність об’ємом 8-10 м³ з нагрівачами, через які проходить пара від парової установки. Для регулювання температури і рівня рідини установлені термометр і водомірне скло.

При гідролізі виділяється аміак, який через витяжку виходить в атмосферу.