1

КРАСНОЯРСК СФУ 2011

В.И.Зварыгин

Очистные агенты

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сибирский федеральный университет

В. И. Зварыгин

Очистные агенты Учебное пособие

Красноярск

СФУ

2011

ВВЕДЕНИЕ

Очистные агенты – это жидкие и газообразные вещества, предназначенные для очистки забоя скважины от продуктов разрушения горных пород, образованных в процессе бурения скважин.

Все очистные агенты представляют собой дисперсные системы, состоящие из дисперсной тонкоразмельченной твердой, газообразной или жидкой фазы и дисперсионной среды (средой, в которой распределено дисперсное вещество).

Системы, состоящие из одной дисперсной фазы, называют гомогенными, а из нескольких фаз – гетерогенными. К гомогенным системам можно отнести истинные растворы, к гетерогенным – воздух, коллоиды, суспензии, эмульсии, пены.

Дисперсность – это обратная величина размера частиц а:

D = 1/a.

Дисперсные системы делят на три группы: с газовой Г₂, жидкой Ж₂ и твердой Т₂ дисперсионной средой.. Здесь индекс 2 означает дисперсионную среду, индекс 1 указывает на дисперсную фазу. Системы с газовой дисперсионной средой называют аэрозолями, а с жидкой – лиозолями.

Тонкодисперсные системы с твердой фазой и жидкой дисперсионной средой называют суспензиями.

Дисперсные системы, представленные жидкой дисперсионной средой и газообразной дисперсной фазой, называют аэрированными промывочными жидкостями, а дисперсные системы, в которых дисперсионной средой являются пленки воды, а дисперсной фазой – газ (иногда до 99%), называют пенами.

Дисперсные системы с жидко-дисперсной средой и жидкой дисперсной фазой носят название эмульсий.

Назначение очистных агентов

В процессе бурения скважин очистные агенты выполняют следующие функции:

1) транспортирование разрушенного материала с забоя на поверхность;

2) стабилизацию стенок скважин (кольматация пор и трещин, компенсация пластового давления, предотвращение набухания породы);

3) смазку стенок скважины, бурильной колонны и породоразрушающего инструмента и снижение их износа;

4) охлаждение породоразрушающего инструмента.

В соответствии с указанными функциями промывочные жидкости для бурения в осложненных условиях должны иметь следующие свойства:

1) для выноса шлама, удержания его во взвешенном состоянии, кольматации пор и трещин в стенках скважин - иметь необходимую структуру (статическое напряжение сдвигу) и вязкость;

2) для компенсации пластового давления ,предотвращения водопроявлений , водопоглощений и обвалов скважин – регулируемую плотность , соответствующую пластовому давлению ;

3) для модификации (упрочнения ) неустойчивых горных пород стенок скважин –обладать крепящими свойствами ;

4) для снижения трения и износа бурового снаряда ,нагревания породоразрушающего инструмента – обладать смазывающими свойствами.

Часть 1

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТРУКТУРИРОВАНИЯ ПРОМЫВОЧ НЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Глава 1 структура промывочных жидкостей

Структура, (от латинского Structura - строение, расположение, порядок)- это совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность, т.е. сохранение устойчивых свойств при различных внешних и внутренних изменениях” (Советский энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1985 г.)

Структурированные промывочные жидкости – это дисперсные системы, в которых в качестве дисперсионной среды выступает вода, а в качестве дисперсной фазы – структурообразователь, способный активно взаимодействовать с молекулами воды и повышать прочность межмолекулярных связей (структуры) воды.