5.5. Химическая обработка буровых растворов

Добавление химических реагентов в буровые растворы позволяет решить следующие основные задачи: 1) приготовить буровой раствор с заданными свойствами;

2) стабилизировать раствор как дисперсную систему и предупредить изменение его свойств при взаимодействии с горной породой и пластовыми флюидами;

3) восстановить утраченные в процессе работы свойства;

4) придать раствору дополнительные способности, например, улучшить смазывающую способность раствора, обеспечить нейтрализацию поступающих в раствор кислых газов, таких как сероводород (H₂S) и углекислый газ (CO₂).

В настоящее время для обработки растворов применяется более 400 наименований реагентов. При этом широко используются их товарные названия. Все реагенты условно можно разделить на пять групп: 1) понизители вязкости; 2) понизители водоотдачи; 3) специального назначения; 4) смазки; 5) утяжелители.

К реагентам первой группы относятся неорганические реагенты - хроматы и фосфаты натрия, например Na₂Cr₂O₇ и Na₂P₂O₆, и органические реагенты, например, лигнины, полифенолы и др. К реагентам второй группы относятся в основном органические реагенты, например, крахмал, гипан, КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза) и др.

Реагенты третьей группы представлены в основном щелочами, например каустик (NaOH), солями сильных кислот и щелочей, например СаCl₂, Na₂CO₃, Na₂SiO₃ и др.

Смазки и утяжелители к химическим реагентам относят условно. В качестве смазочных добавок применяют графит, соли жирных кислот и др. В качестве утяжеляющих добавок применят барит (BaSO₄) и гематит (Fe₂O₃).

5.6. Приготовление и очистка буровых растворов

Глинистый раствор может быть приготовлен в скважине, с помощью технических средств на буровой и на заводе буровых растворов.

Первый способ возможен, если в разрезе месторождения имеются глины соответствующего качества. Эти глины во время бурения диспергируются долотом с участием добавляемых химических реагентов. В результате в растворе увеличивается содержание глинистой фазы, что позволяет разбавлять его водой. Избыточный раствор откачивается в запасные емкости для его последующего использования в интервалах, где такие глины отсутствуют. Второй способ приготовления предполагает наличие на буровой блока приготовления раствора, включающего механическую и гидравлическую мешалки и емкости для раствора и химических реагентов. Раствор может быть приготовлен из глины, добываемой в карьерах, или из глинопорошка, приготовленного на заводе. Завод буровых растворов строится на крупных месторождениях с развитой дорожной сетью. Этот способ позволяет максимально механизировать трудоемкие процессы приготовления и обеспечивает наиболее высокое качество растворов.

Для очистки буровых растворов от шлама и газа применяются три вида систем: амбарная, желобная и механизированная.

Простейшей системой очистки является амбарная (см. рис. 2). Она включает желоб 15, идущий от устья скважины к отстойнику (амбару) 16 и приемную емкость 17 насоса. Такая система очистки применяется в основном при промывке скважины водой.

До недавнего времени широко использовалась желобная система. Она включает желоба шириной 0,6…0,8 м, проложенных вокруг буровой в один или два ряда с уклоном около 0,01. Элемент желоба 1 показан на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Желоб с ловушкой для шлама

Общая длина до 60 м. Через каждые 4…6 м в желобах установлены ловушки 3.

Перед ловушкой устанавливается порог 2 для того, чтобы падением жидкости разбить ее структуру и улучшить осаждение шлама.

Рис. 5.7. Схема механизированной

системы очистки

В настоящее время желоба вытесняют механизированные системы очистки. Наиболее широкое применение находит трехступенчатая система (рис.5.7). Направление движения раствора в системе показано стрелками. Буровой раствор из скважины 1 по желобу 2 направляется на сдвоенное вибросито 3, образующее первую ступень очистки от наиболее крупного шлама и газа. Шлам скатывается с сита в емкость 4, а раствор процеживается через сито и по желобу отводится в емкость 5 второй ступени очистки. Часть раствора шламовым насосом 6 направляется в пескоотделитель (гидроциклон) 7 для очистки. Очищенный от песка раствор по трубе направляется в емкость второй ступени очистки. Оттуда часть раствора шламовым насосом направляется в илоотделители (гидроциклоны) 9 для более тонкой очистки и далее в приемную емкость бурового насоса 10.

Гидроциклоны представляют собой центробежные сепараторы. Пескоотделители имеют больший диаметр по сравнению с илоотделителями, а поэтому количество илоотделителей всегда больше, чем количество пескоотделителей. Отделенный шлам в виде пульпы сбрасывается из гидроциклонов в емкость 8. При необходимости в систему очитки включается четвертая ступень – центрифуга для увеличения глубины очистки раствора. Например, четырехступенчатые системы применяются для очистки инвертно-эмульсионных растворов.