
- •Очистные агенты
- •В. И. Зварыгин
- •Часть 1 очистные агенты
- •Глава 1
- •Коллоидные растворы
- •.Структура воды
- •1.2 Структура коллоидных растворов
- •1.2 Прочность структуры.
- •1.2 Вязкость воды
- •1.3 Стабильность бурового раствора
- •1.4 Водоотдача
- •1.5 Показатель фильтрации. Приборы для определения показателя фильтрации
- •1.9. Плотность промывочной жидкости. Приборы для определения плотности
- •1.7 Содержание абразивных частиц в буровых растворах. Прибор.
- •Глава 2 глинистые растворы. Растворы Общие сведения
- •2.1. Структурообразователи.
- •2.2. Структурирование глинистых растворов
- •Структурирование промывочной жидкости за счет диспергирования тердой фазы.
- •2.3. Ингибирующие глинистые растворы.
- •2.4 Неингибирующие глинистые растворы.
- •2.5. Активация и дезактивация глинистых частиц.
- •2.6. Технические средства для приготовления глинистых растворов
- •Глава 3 полимеры и полимерные промывочные жидкости
- •3.1. Полимеры – структурообразователи
- •Состав древесины
- •3.2Свойства и функции полимеров
- •3.3 Модифицирующие полимерполисолевые растворы
- •3.3.2. Экспериментальные исследования.
- •3.4. Зарубежные реагенты для приготовления промывочных жидкостей Основная классификация реагентов компании “бдс”:
- •3.5 Дезактивация дисперсной фазы гидрофобными веществами (пав, полимерами, маслами)
- •3.6 Полимерные растворы
- •3.7 Технические средства для приготовления полимерных растворов
- •Общая схема выбора промывочной жидкости
- •Глава4 растворы электролитов
- •4.1Истинные растворы
- •Теплота растворения электролитов
- •4.2Растворимость и скорость растворения электролитов.
- •Растворимость электролитов
- •Скорость растворения электролитов.
- •4.3 Насыщенные и перенасыщенные растворы.
- •4.4 Кристаллизация растворов электролитов
- •Использование процесса кристализация электролитов при бурении скважин
- •4.5 Растворы с конденсированной твердой фазой
- •Глава 5 эмульсионные промывочные жидкости
- •5.1.1 Гидрофильные эмульсионные растворы
- •5.1.2 Эмульсионные жидкости-виброгасители
- •5.2. Гидрофобные эмульсии
- •Параметры, характеризующие качество эибр:
- •Параметры, характеризующие качество виэр:
- •Параметры, характеризующие устойчивость эмульсии, для тиэр:
- •5.3. Технические средства для приготовления эмульсионных промывочных жидкостей
- •Техническая характеристика установки уэм-5
- •Техническая характеристика установки уэм-5
- •Глава 6 газообразные агенты
- •6.1. Общие понятия. Область применения. Достоинства
- •6.2. Бурение скважин с продувкой сжатым воздухом
- •Оптимальные концентрации пенообразующих пав в зависимости от минерализации пластовой воды
- •6.3. Технические средства для охлаждения и осушения воздуха
- •Техническая характеристика блока осушки завода Курганхиммаш
- •Результаты производственных испытаний осушающе-охлаждающего агрегата
- •6.4 Технические средства для очистки воздуха от шлама.
- •Глава 7 газожидкостные смеси.
- •7.1 Общие сведения.
- •7.2. Параметры, характеризующие свойства гжс
- •7.3 Пенообразователи. Регулирование свойств гжс
- •7.4. Технические средства получения и нагнетания газожидкостных смесей
- •Заключение
- •Часть II. Стабилизация в неустойчивых стенок скважин. Задачами второй части исследований являются:
- •Глава8.Общие сведения о структуре горных пород.
- •8.1 Химические связи в минералах
- •8.2. Межмолекулярные связи в горных породах.
- •8.3 Поверхностная энергия горных пород.
- •8.4 Устойчивость стенок скважин.
- •Глава9. Промывочные жидкости для бурения уплотненных глинистых пород.
- •9.1. Класификация глинистых пород
- •Значения коэффициента для различной плотности глины
- •9.2. Осложнения при бурении уплотненных глинистых пород.
- •9.2.1. Механизм увлажнения и набухания глин.
- •9.2.2. Фильтрация воды в горные породы.
- •9.2.3. Разупрочнение уплотненных глин.
- •9.2.4. Диспергирование и размывание глин.
- •9.2.5. Влияние гидравлического давления на увлажнение глины.
- •9.2.6. Влияние горного давления на увлажнение глины.
- •9.3. Промывочные жидкости, применяемые для профилактики осложнений в уплотненных глинах
- •9.4. Основные направления выбора промывочной жидкости для бурения глинистых пород
- •9.5. Анализ эффективности применяющихся глинистых растворов для бурения уплотненных глин.
- •9.6. Анализ эффективности полимерных и полимерглинистых растворов.
- •9.7. Анализ эффективности ингибирующих растворов
- •Глава10. Промывочные жидкости для бурения неуплотненных глинистых пород.
- •10.1. Глинистые неуплотненные породы. Осложнения при их бурении.
- •10.2. Анализ влияния электролитов на увлажнение и прочность неуплотненной глины.
- •Зависимость пластической прочности образца глины от влажности к2
- •10.3. Влияние полимеров и полимерсолевых растворов на увлажнение и прочность неуплотненных глин.
- •10.4. Полимерполисолевые промывочные жидкости, для бурения неуплотненных глин .
- •11.2. Влияние технологических параметров бурения на раскрытие трещин и осложнение. Общие понятия.
- •11.3. Факторы, влияющие на осложнения горных пород.
- •11.4. Промывочные жидкости. Механизм их действия. Анализ эффективности.
- •Глава12. Промывочные жидкости для бурения трещиноватых горных пород.
- •12.1. Трещиноватые горные породы
- •12.2. Поглощение промывочной жидкости в трещиноватых породах
- •12.3. Мероприятия по предупреждению поглощения промывочных жидкостей
- •12.4. Анализ эффективности различных наполнителей для закупорки способность трещин
- •Закупоривающая способность глинистых паст
- •Определение закупоривающей способности вол
- •Закупоривающая способность вус
- •Зависимость объема тампонажной смеси от состава ее компонентов
- •Глава 13 промывочные жидкости для бурения соленосных отложений
- •13.1. Соленосные отложения. Осложнения.
- •13.2 Растворение и размывание соленосных отложений.
- •Скорость растворения галита в перемешиваемом малоглинистов растворе, м/с10-7 (емкость 10л)
- •Размывание хемогенных пород
- •Зависимость скорости и константы растворения соли от скорости потока
- •13.3 Пластические деформации хемогенных пород.
- •Промывочные жидкости, применяемые в России при бурении соленосных отложений
- •13.5 Лигниноглинистые растворы
- •Заключение
- •Библиографический список к первой части
- •Часть I.Очистные агенты
- •Глава 1 Коллоидные растворы……… ………. …………………………………..3
- •Глава3Полимеры и полимерные промывочные жидкости …………………50
- •Глава 4 Растворы электролитов.…………………………………………………77
Глава12. Промывочные жидкости для бурения трещиноватых горных пород.
12.1. Трещиноватые горные породы
К трещиноватым горным породам относят преобладающую часть скальных пород с широко развитой совокупной системой трещин. Исследования трещиноватости горных пород разреза имеет важное практическое значение. Трещиноватость в значительной мере определяет поведение горных пород в окрестностях скважины.
Выделяют трещины отдельности, трещины тектонического происхождения, трещины напластования и трещины выветривания.
Трещины отдельности возникают в результате остывания и раскристаллизации магматических расплавов в процессе образования магматических пород. Таковы, например, трещины, расчленяющие покровы базальтовых лав на столбчатые, призматические или шарообразные отдельности. В гранитах наблюдаются матрацевидная, параллелипипедная и другие формы отдельности.
В результате радиальных и тангенциальных усилий в земной коре наблюдаются тектонические деформации, сопровождающиеся образованием в слоистых и относительно пластичных породах пластовой (кливажной) трещиноватости появлением систем трещин разрыва, расположенных перпендикулярно кливажым трещинам, и трещин скола, расположенных под углом к кливажным трещинам по двум-трем сопряженным направлениям. Такие трещины характерны, например, для стреляющих аргиллитов. Число трещин зависит от динамических условий и внутренней структуры деформируемого массива. Микросмещения по плоскостям кливажной трещиноватости столь малы, что обычно не обнаруживаются невооруженным глазом. Они являются следами квазипластического деформирования горных пород. Густота развития трещин от долей сантиметра до десятков и даже сотен сантиметров. С увеличением расстояния между трещинами скола обычно возрастают амплитуды смещений. С увеличением амплитуды смещения возникает так называемая тектоническая трещиноватость. От кливажной трещиноватости она отличается лишь большей амплитудой смещения, видимой на глаз и нередко измеряемой сантиметрами. При значительных смещениях, измеряемых многими метрами, имеют место дизъюнктивные нарушения: сбросы, взбросы, сдвиги, надвиги.
Тектоническая трещиноватость и дизъюнктивные нарушения развиты наиболее интенсивно и часто в жестких горных породах неоднородных массивов.
Трещины напластования образуются в результате динамического метаморфизма осадочных неоднородных по структуре горных пород.
Трещины выветривания возникают в результате дезинтеграции горной породы под воздействием температурных колебаний, изменений состояния влажности, периодического замерзания и оттаивания воды и других факторов. Трещины выветривания обычно усиливают первичную тектоническую трещиноватость.
В зависимости от величины раскрытия трещин выделяют микротрещины (до 0,15 мм), тонкие трещины (до 1 мм), мелкие (1 - 5 мм), средние (5 - 20 мм), крупные (20 - 100 мм), очень крупные (свыше 100мм).
Жесткие горные породы под воздействием тектонической деятельности в земной коре могут расчленяться системой трещин на отдельные блоки. Вертикальные трещины жестких пород, в отличие от трещин в пластических породах, под давлением горных пород не смыкаются. Образованные в результате геологической деятельности трещины могут заполняться циркулирующими подземными водами. Под воздействием циркулирующей в трещинах воды в зависимости от ее скорости течения и минерального состава происходит либо растворение и размывание трещин горных пород, либо заполнение их выпавшей из раствора солью в виде кальцитовых прожилков.
Размытые подземными водами трещины называют кавернами.
Наиболее подвержены таким процессам осадочные и хемогенные горные породы: карбонаты (чаще всего известняки) и гипс.
Растворимость горных пород зависит от свойств самой породы, растворяющей способности циркулирующей минерализованной воды и ее скорости.
Воды, содержащие большое количество свободной углекислоты, обладают высокой растворяющей способностью известняков
СаСО3+СО2+Н2ОСа(НСО3)2
Малорастворимый известняк переходит в хорошо растворимый бикарбонат кальция. Повышенной растворяющей способностью обладают природные воды, почти всегда содержащие сульфоанионы SО42- и ионы Сl-. Известно, что в растворах хлоридов (например, NaCI) значительно интенсивнее растворяются гипс и известняк. То же можно сказать и о растворах, содержащих сульфат ионы.
При малой скорости циркуляции подземных вод, содержащих бикарбонаты, может происходить заполнение трещин кальцитом, выпадающим из раствора под воздействием высокой температуры:
Ca(HCO3)CaCO3+H2O+CO2
Легко растворимые соли (галит, сильвин, бишофит, карналит) являются пластичными породами, благодаря чему при деформации не образуют трещин, доступных для проникновения и циркуляции подземных вод. Поэтому, несмотря на их высокую растворимость, естественных каверн в этих породах не наблюдается, но зато быстро развиваются искусственные каверны в скважинах под воздействием бурового раствора. Естественные каверны образуются в течение длительного периода времени и могут достигать значительных размеров, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.
При бурении кавернозных пород наблюдается в большинстве случаев полное поглощение промывочной жидкости.
За критерий трещиноватости горной породы принимают скважность (степень трещиноватости).
Скважность (пустотность) - это общий объем пустот в горной породе-
Fср=lсрсрnуд (12.1)
где lср - средняя длина трещин в некотором объеме горной породы; ср - среднее раскрытие трещин; nуд - количество трещин на единицу площади.
По трещиноватости горные породы делят [10] на слаботрещиноватые с раскрытием трещин до 1мм., трещиноватые с раскрытием трещин 1-5мм., сильнотрещиноватые с раскрытием трещин более 5мм и весьма сильнотрещиноватые (дробленые).
Наличие трещиноватости, наличие каналов в горной породе приводит к разгерметизации скважины. Благодаря этому возможны, в зависимости от наличия пластовых вод и пластового давления, водопроявления или водопоглощения.
Анализ баланса времени при бурении глубоких скважин показывает, что затраты времени на ликвидацию осложнений составляют для различных экспедиций от 3 до 23%. Более того, 20% этого времени затрачивается на ликвидацию обвалов и каверн, 17% - на водопроявления и около 60% - на ликвидацию водопоглощений. 44% всех поглощений приурочено к поглощениям в интрузивных породах и контактам интрузивных пород (чаще всего дробленых долеритов) с осадочными породами. Эти зоны водопоглощений являются и зонами осыпания пород и обвалообразования.
Почти половина зон водопоглощений наблюдается на глубине до 100м.