12.2 Технологія приготування бурових розчинів, первинна та повторна їх обробка хімічними реагентами. Механізми для приготування і обважнення бурових розчинів

Перед приготуванням чи обробкою бурових розчинів потрібно мати повну інформацію про гірничо-геологічні умови буріння інтервалів свердловини і про склад тієї промивальної рідини, що підлягає обробленню хімічними реагентами.

У залежності від гірничо-геологічних умов первинне оброблення може бути простим або складним. Наприклад, якщо верхній інтервал свердловини скла-дений в основному карбонатними породами і пісковиками з невеликими включеннями глинистих порід, які практично не набухають, то при застосуванні бентонітової суспензії можна обмежитись простим обробленням: добавленням кальцинованої соди для зв’язування іонів кальцію, що надходять з частинкам розбурюваних порід, вуглелужного реагенту для зменшення водовіддачі і мастильної домішки для зменшення липкості кірки.

Якщо необхідно розбурювати глинисто-галітову товщу з промиванням глинистої суспензії, то первинне оброблення повинно бути складнішим. Для попередження набухання глинистих порід промивальна рідина повинна бути добре інгібована, а для попередження розчинення галіту – насичена кам’яною сіллю. Якщо вихідна промивальна рідина приготовлена з бентоніту, то з метою уникнення коагуляції при додаванні хлориду натрію її попередньо необхідно обробити солестійким понижувачем водовіддачі (наприклад КМЦ). Реологічні властивості і статичне напруження зсуву знижують додаванням лігносуль-фонатів (при температурах вище 150 ºС, у поєднанні з хроматами), а підви-щують – додаванням пасти, приготовленої з глинопорошку на водному розчині ВЛР і обробленої КМЦ. Для зменшення липкості кірки вводять мастильні домішки.

Конкретний реагент і його кількість вибирають із врахуванням ступеня мінералізації промивальної рідини, складу солей і найвищої температури в свердловині в період використання даної рідини. Чим вищі мінералізація і температура, тим більша витрата реагентів на первинне оброблення.

Після первинного оброблення властивості промивальної рідини в міру поглиблення свердловини поступово погіршуються, а процентний вміст реагентів у ній зменшується. Тому хімічне оброблення періодично необхідно повторювати, якщо умови буріння суттєво не змінюються.

Мета повторних обробок – відновити властивості промивальної рідини приблизно до того рівня, який вона набула внаслідок первинного оброблення. Для повторних обробок використовують ті ж реагенти, що і для первинного оброблення або їх аналоги за дією.

Витрата реагентів на одне первинне оброблення більша, ніж на повторне. Частота повторних обробок залежить від швидкості погіршення властивостей промивальної рідини.

Промивальні рідини можна готувати безпосередньо на буровій або централі-зовано на глино заводі, який обслуговує дільницю чи район. Рідину, що приготовлена на заводі, транспортують або спеціально прокладеними до бурових трубопроводами, або в автоцистернах.

Для приготування промивальної рідини із порошкоподібних матеріалів використовують спеціальний блок обладнання. Такий блок включає два суцільнометалевих бункери об’ємом від 20 50 м³ кожний, встановлених з допомогою стійок на металевій рамі, розвантажувальний пневматичний пристрій, гумовотканинні гофровані рукави, повітряні фільтри, гідравлічний ежекторний змішувач і ємність, а іноді гідравлічний або ультразвуковий диспергатор.

Для приготування промивальних рідин з порошкоподібних глин використовують ежекторні мішалки типу ГДМ-1. Така мішалка складається із заглибин для завантаження порошку, камери змішування з соплом, ємності і зварної рами, на якій змонтовані всі елементи.

Ефективнішими, ніж глиномішалки, є фрезерно-струминні млини ФСМ-3 і ФСМ-7. Вони використовуються не тільки для приготування промивальних рідин, але і для їх обважнення.

Густина – це маса одиниці об’єму промивальної рідини. Густину бурового розчину вимірюють за допомогою ареометра АГ-3ПП. Він складається з мірного стакана, який заповнюється рідиною при замірюванні і прикріпляється до поплавка. На поверхні циліндричної частини поплавка, гарметизованої пробкою, нанесені дві шкали для заміру густини в межах 900 – 1700 кг/м³ і 1600 – 2400 кг/м³. Прилад зберігають у футлярі-відрі, який закривається кришкою.

Умовна в’язкість – це умовна характеристика гідравлічного опору прокачування промивальної рідини. Для оперативної оцінки умовної в’язкості промивальної рідини використовують польовий віскозиметр ВП-5. Під умовною в’язкістю розуміють тривалість витіканні 500 см³ ретельно перемішаної промивальної рідини через калібровану трубку з внутрішнім діаметром 5 мм і довжиною 100 мм приладу ВП-5, в який налито 700 см³. Для перевірки приладу замірюють умовну в’язкість прісної води (15 ± 0,5 с).

Статичне напруження зсуву характеризує тиксотропні властивості. Статичне напруження зсуву вимірюють приладом СНС-2 або ротаційним віскозиметром. Методика заміру СНЗ приладом СНС-2 побічно моделює стримувальну здатність промивальної рідини. Затримуючи обертання підвісного циліндра з допомогою пружної нитки, моделюємо утримання частинок породи, які знаходяться в рідині, від їх падіння під дією сили тяжіння.

Фільтрація характеризує здатність промивальної рідини фільтруватись в стінки свердловини під впливом перепаду тиску з утворенням малопроникної фільтраційної кірки. За величину фільтрації беріть об’єм фільтрату, який відділяється від промивальної рідини протягом 30 хв. при фільтруванні через паперовий фільтр площею 44 см² при визначеному перепаді тиску. Для заміру фільтрації використовують прилади, які можна розділити на дві групи. У першій групі величину фільтрації визначають за зменшенням промивальної рідини, яка знаходиться на фільтрі (ВМ-6, ВГ-1 прилад ГрозНДІ). У другій групі безпосередньо заміряють об’єм фільтрату. Цей об’єм значно менший, ніж дійсний внаслідок витрати фільтрату при змочуванні ємності, в яку він попадає після фільтру (ФП-200, УИВ-2).

Фільтраційні властивості вимірюють в статичних умовах з допомогою приладу ВМ-6 при перепаді тиску в 0,1 МПа. Прилад ВМ-6 складається з напірного і фільтраційного вузлів. Процес фільтрації здійснюється через паперовий фільтр, який розміщений на дні спеціального пристосування.

Величину водневого показника визначають колометричним і електричним способами відповідно до доданих до приладів інструкцій. Замір рН заснований на принципі, що електролітичні розчини здатні дисоціювати на катіони водню і гідроксильні групи.

Вміст піску – це відношення об’єму осаду, який утворюється при відстоюван-ні протягом 1 хвилини промивальної рідини, розведеної водою, до об’єму вихідної промивальної рідини. Для заміру використовують скляний (відстійник Лисенка) або металевий відстійник (ОМ-2). ОМ-2 являє собою циліндричну посудину, в якій внизу вмонтована мензурка, посудина закривається кришкою, об’єм якої 50 см³. Відстійник заповнюють водою до половини і наливають у нього 50 см³ промивальної рідини. Потім заповнюють решту об’єму до водою до отвору. Після інтенсивного збовтування відстійник встановлюють вертикально і залишають у спокою на 1 хв. процентний вміст піску чисельно дорівнює подвоєному об’єму осаду в мензурці, що нагромадився за час спокою.

Для визначення вмісту відмитого піску, воду зливають з осаду і, нахиливши відстійник, зливають осад у фарфорову чашку діаметром 120 мм. Залишок осаду зливають у чашку невеликими порціями води. Розтирають осад гумовою пробкою і зливаючи з нього помутнілу воду, доливають чисту. Так продовжують до тих пір, поки вода, що зливається з осаду, не перестане мутніти при розтиран-ні. Осад змивають невеликими порціями води у відстійник і заміряють його об’єм так само, як при визначенні загального вмісту піску.