Глава V Системы буровых растворов

В этом разделе приведена информация о назначении, методах приго­товления и регулирования свойств основных систем буровых растворов, применяемых при бурении скважин в различных геологических условиях.

Повторно приведены (глава IV) краткие сведения о функциональном назначении каждого реагента и материала, ожидаемые виды загрязнений рас­творов и методы корректирования свойств раствора в этих ситуациях; дана технология приготовления растворов, включающая последовательность до­бавления компонентов и время перемешивания после ввода каждого.

Особое внимание уделяется специальным системам буровых раство­ров, от которых в значительной степени зависят конечные технико-эконо­мические результаты строительства скважины.

Важным разделом является технология обработки раствора в промы­словых условиях, включающая использование комбинированных реагентов, их состав и технологию применения в зависимости от темпа углубления скважины.

5.1. Бентонитовый раствор для забуривания скважин (Бурение под кондуктор)

Верхняя часть разреза скважины обычно представлена слабосцементи­рованными песками, глинами и песчаниками. Для бурения этих отложений требуется достаточно вязкий бентонитовый раствор с умеренной водоотдачей. Такой раствор в отложениях неустойчивых песков формирует стабилизирующую эти породы фильтрационную корку. Разбуриваемые глины и суглинки частично переходят в раствор, вызывая повышение вязкости и СНС, которые легко снижаются до нужных значений разбавлением водой. Важной особенностью при выполнении этой работы является качество бентонита, применяемого для приготовления раствора. ОАО «ИКФ» поставляет высоко­качественный бентонит, отвечающий API стандарту, выход раствора из 1тн этого бентонита составляет 18-20м³, а время приготовления исходного рас­твора- l - 2 часа.

Состав раствора №5.1., кг/м³

Бентонит 50-60

Nа₂СО₃ 1

NaOH 1

ИКД 1

Свойства раствора

Плотность, г/см³ 1,05

Условная вязкость, сек 40-50

'

Пластическая вязкость, сПз 8-10

ДНС.дПа 60-100

СНС_0/10,дПа 30-60/5 -100

Водоотдача, см³/30мин (API) 10 –12

рН 9

Технология приготовления

В воду затворения добавляют кальцинированную и каустическую соды и через смесительную воронку вводят бентонит. После перемешивания в течение 1,5-2 часов раствор готов.

5.2. Бентонитовый раствор для бурения вечной мерзлоты (Бурение под кондуктор)

Отложения вечной мерзлоты представлены песками и глинами, сцементированными льдом. При промывке скважины раствором с положитель­ной температурой происходит растепление выбуренной породы и стенок скважины с образованием больших каверн. При этом происходит сильное разбавление раствора с резким падением вязкости и СНС. Для поддержания структурно-механических свойств на заданном уровне расходуется большое количество бентонита и раствора в целом, a иногда возникают и осложнения, связанные с кавернами. Одновременно из мерзлоты в раствор попадает большое количество песка, и появляются проблемы с очисткой раствора.

ОАО «ИКФ» разработан простой по составу специальный раствор для бурения в условиях вечной мерзлоты.

К хорошо прогидратированному бентонитовому раствору добавляют 2-3 кг/м³ КС1 (NaCI). От ввода соли в таком малом количестве раствор несколько загустевает без изменения водоотдачи и приобретает, таким образом, мгновенные структурообразующие свойства. Значения СНС данного раство­ра через 10 сек, 1 минуту и 10 минут покоя являются достаточно высокими и мало отличаются между собой.

При таком растворе у стенок скважины, особенно в кавернах, образуются застойные зоны, за счет чего резко снижается темп растепления стенок скважины, уменьшается размер каверн и интенсивность разбавления раствора.

Опыт показывает, что с применением такого раствора при забуривании

вечной мерзлоты почти не требуются дополнительные обработки раствора бентонитом, снижается расход материалов и снижаются затраты времени на осложнения, связанные с кавернообразованием.

Состав раствора № 5.2. кг/м³

Бентонит 50

Nа₂СО₃ 1

NaOH 1

Свойства раствора

Плотность, г/см³ 1,04

Пластическая вязкость, сПз 6

ДНС,дПа 60

CHC_0/1/10, дПа 70/100/180

Водоотдача, см³/30мин (API) 14,5

рН 9,5

Состав раствора № 5.2.1

Раствор №6.2 + Зкг/м³ NaCl.

Свойства раствора

Плотность, г/см³ 1,04

Пластическая вязкость, сПз 9

ДНС.дПа 220

CHC_0/1/10, ДПа 200/220/260

Водоотдача, см³/30мин (API) 14

рН 9,2