5.4. Буровые растворы на нефтяной основе (рно)

К этому типу растворов относятся трехфазные системы, дисперсионной средой которых являются нефтепродукты (сырая нефть, дизельное топливо), а дисперсной фазой — битумы, органофиль-ные глины, наполнители (утяжелитель, мел, асбест, твердые дисперсные материалы и др.), а также эмульгированная вода различной минерализации. К растворам на нефтяной основе относятся как нефтяные растворы, содержащие воду до 5... 10 %, так и эмульсии, концентрация воды в которых может доходить до 95%.

Растворы на нефтяной основе не снижают продуктивность пластов, обеспечивают возможность бурения в неустойчивых, набухающих или расширяющихся в водной среде породах, предотвращают сальникообразование и прихваты инструмента, обладают смазочными свойствами, что облегчает спускоподъемные операции и снижает возможность аварий. Эти системы не обладают электропроводимостью, предохраняют инструмент от коррозии. К недостаткам РНО относятся:

невозможность проведения стандартного электрокаротажа;

трудность регулирования структурно-реологических свойств;

существенная зависимость вязкостных и тиксотропных свойств от температуры и давления, что затрудняет поддержание необходимого уровня структурообразования в забойных условиях;

трудность в поддержании свойств при попадании воды и других загрязняющих добавок;

отрицательное влияние на резиновые детали, контактирующие с раствором;

сложность приготовления.

Эмульсионные растворы. Эмульсия — это двухфазная система, состоящая из мельчайших капелек «масла», расположенных в воде, или мельчайших капелек воды, распределенных в «масле». Под «маслом» подразумевается любое органическое вещество, в частности нефть и ее продукты.

Если смешиваются только вода и «масло», то образующиеся при перемешивании капельки будут сливаться (коалесцировать) после прекращения размешивания и образовывать отдельные слои. Этого не произойдет, если к смеси «масла» и воды добавить в небольшом количестве третье вещество, называемое эмульгатором, которое распределяется на поверхности капель, уменьшая поверхностное натяжение и вызывая отталкивание их друг от друга. От обычных глинистых растворов эмульсионные глинистые растворы отличаются присутствием в системе дополнительного компонента в виде мельчайших капелек нефти или некоторых продуктов ее переработки.

Эмульсионные глинистые растворы можно приготовлять из самых различных исходных глинистых растворов. В качестве эмульгаторов используют крахмал, натриевую карбоксиметшщеллюлозу, бентонит, лигниты, натриевые, калиевые и алюминиевые соли высших жирных кислот и другие вещества. У большинства глинистых растворов эмульгатором является само глинистое вещество, поэтому эмульсия может образоваться и без добавления специального эмульгатора. Однако в этих случаях периодическое добавление эмульгаторов необходимо для получения более устойчивой эмульсии.

Нефть и эмульгатор предпочтительно вводятся в глинистый раствор по специальной линии, подводящей «масло» к приему бурового насоса. При такой подаче обеспечивается лучшее перемешивание и, следовательно, эмульгирование раствора. Нефть и эмульгатор в раствор следует добавлять после спуска нового долота на забой и немедленно после наращивания буровой колонны, чтобы избежать перерыва в процессе эмульгирования. Химическая обработка эмульсионного раствора во время его приготовления в процессе бурения производится обычным способом. В зависимости от заданных параметров (плотности, водоотдачи, структурно-механических свойств) количество нефтяного компонента в эмульсионном растворе может колебаться в пределах от 8 до 50 %.

Для интенсивного эмульгирования вводимых в глинистый раствор нефтяных компонентов применяются диспергаторы различных конструкций.

Нефтяные растворы. Для бурения в осложненных условиях, а главным образом для вскрытия продуктивных пластов, применяют промывочные жидкости на неводной основе, в которых дисперсионной средой является не вода, а продукты нефти.

В отечественном бурении находят применение два вида нефтяных растворов:

с дизельным дистиллятором или дизельным топливом (дисперсионная среда), стабилизированный натриевым мылом окисленного парафина. В состав такого раствора входят: 10...20 % битума; 1,5...3,0 % натриевого мыла окисленного парафина; 0,7... 1,5 % едкого натра; 1,5% воды; остальное (до 100%) — нефтяная основа (дизельный дистиллят или дизельное топливо);

на основе дистиллятных нефтепродуктов (дисперсионная среда), стабилизированный натриевым мылом окисленного петрола-тума. В состав такого раствора входят: 2... 5 % натриевого мыла окисленного петролатума; 15... 25 % окисленного битума; остальные компоненты — в том же количестве, что и в растворе первого типа.

Плотность растворов на нефтяной основе может изменяться в широком диапазоне. Неутяжеленный раствор обычно имеет плотность 900 кг/м³, при утяжелении он может быть доведен до 2200...2500 кг/м³.

Процесс приготовления раствора на нефтяной основе заключается в растворении битума и окисленного нефтепродукта (петролатума или парафина) в дисперсионной среде (дизельном топливе, дистиллятных нефтепродуктах).

Вязкость и статическое напряжение сдвига раствора на нефтяной основе регулируется изменением концентраций химических реагентов, в качестве которых выступает мыло, а также концентрации твердой фазы — частичек битума. Добавление в систему органических кислот разжижает раствор, а добавление щелочи производит противоположное действие: вязкость раствора увеличивается.

Одним из основных преимуществ растворов на нефтяной основе является их крайне незначительная фильтрация через пористые породы. Нередко фильтрация полностью отсутствует.

При бурении с использованием РНО необходимо применять детали, изготовленные из резины специальных нефтестойких сортов. Так как нефтяные продукты, используемые для приготовления растворов в качестве основы, не проводят электрический ток,

возникают затруднения во время проведения электрометрических работ. Растворы на нефтяной основе дороги, поэтому при бурении в обвязке буровых насосов предусматриваются дополнительные сооружения для предупреждения потерь раствора (крытая циркуляционная система, соответствующее оборудование устья скважины, позволяющее собрать раствор в случае переливания его через устье, и т. п.). Особую осторожность следует проявлять в связи с легкой воспламенимостью нефтяной основы. При работе с этими растворами требуется строгое соблюдение всех правил противопожарной безопасности и проведение необходимых профилактических мероприятий.