4. Принцип выбора и регулирования промывочнолй жидкости

Еще на стадии проектирования при изучении геологического разреза и на опыте предыдущих лет , опираясь на предыдущие исследования , технолог должен определить возможные зоны осложнений по проектируемой скважине , причины и характер осложнений. Определить глубину их залегания ,минеральный состав , степень трещиноватости , набухание . Определить наличие и химический состав подземных вод , пластовое давление и скорость течения подземных вод .

В соответствии с характером осложнений, наличием технических средств и материалов выбрать наиболее зффективный способ очистки скважины и очистной агент (продувку воздухом , глинистый , полимерный , солевой , эмульсионный раствор или газожидкостную смесь ) .

При выборе очистного агента нужно знать качество и эффективность выбираемого структуробразователя (или пенообразователя ) .

В зависимости от геологических условий, качества структурообразователя и применяемой для приготовления промывочной жидкости воды , для регулирова-ния ее свойств необходимо подготовить неоходимый набор регулирующих добавок .

В процессе бурения технолог должен следить за состоянием скважины вести оперативные исследования (по выходу раствора , по механическому каротажу , по шламу и по керну ) и своевременно предотвращать причины возможных осло жнений . При бурении глубоких скважин необходимо проводить анализ геофизических исследований каротажной бригады (электрогаммакаротажи, термометрию, пластовое давление) и анализ гидрогеологических исследований гидрогеологов по кавернометрии, расходометрии, динамических исследований.

При бурении устойчивых горных пород следует принимать промывочные жидкости с минимальной плотностью, СНС, вязкостью, минимальной водоотдачей. Для осложненных пород следует подбирать структурированные промывочные жидкости в соответсвие со свойствами горных пород и подземных вод.

Определение качества воды и глины

Существенное влияние на качество ( диспергирование глинистых частиц ) оказывают минеральные компоненты воды, в первую очередь ионы и . они способствуют дегидратации (нейтрализации заряда, снижению гидрофильности) частиц и их сшиванию. Поэтому для приготовления глинистых растворов используют воду с общей жесткостью не более 12-15 1 жесткости соответствует 10 мг CaO в 1л воды). Жесткость воды определяют титрование воды с добавкой 2,5 мл аммиачного раствора раствором олеата калия.

H =20П ,

где П- количество раствора олеата калия, израсходованного на титрование, мл, -титр олеата калия (количество г в 1 мл).

Оценку качества глины для приготовления раствора производят визуальным методом, методом смачивания (по Н.А, Максимовичу) и по выходу раствора (количеству раствора, вязкостью 25 с).

Метод по выходу раствора. Приготавливают раствор вязкостью 25с, определяют его плотность p, подставляют ее в формулу (2.4)

(2.4)

получают выход раствора Q_p. По табл.2.3 определяют сорт глины.

Таблица 2.3.

Сорт	1	2	3	4
Выход Qp Q	10	8	6	<6
Плотность	1.06	1.08	1.10	>1.11

Визуальный метод используют для оценки качества глины. Глина считается пригодной, если при естественной влажности и воздушно сухом состоянии:

а) характеризуется большим сопротивлением излому; б) при изломе образует острые края; в) не поддается раздавливанию пальцами даже в мелких кусочках; г)дает темную полированную поверхность при резании ножом; д) в эластичном (смоченном водой) состоянии раскатывается в длинные шнуры, диаметром 1мм и менее.

Метод смачивания используют для определения качества порошкообразной глины. С помощью этого метода примерно можно определить и минеральный состав глины.

За показатель качества глины принимают условную величину

K=td

где t – время впитывания 1 мл весьма гидрофильного (с высокоэлектроотрицательными атомами) раствора, например, 4% раствора пирофосфорнокислого натрия ( ) , d – диаметр смоченной раствором глины, мм.

Благодаря высокой гидрофильности, раствор интенсивно всасывается глинопорошком. Чем выше дисперсность и гидрофильность частиц глины, тем быстрее и на более значительное расстояние (больший оббьем) распространяется раствор. При К>300 глина считается монтмориллонитовой, при К=300 100 – иллито-каолинитовой, при К=100 50-каолинито-иллитовой, при К<50-каолинитовой.

При некачественной глине подобрать регулирующие добавки.

Глинистые растворы обычно обладают, значительной вязкостью и плотностью

Для повышения механической скорости бурения , судя по формуле

вязкость и плотность раствора (например ,при бурении устойчивых пород ) следует снижать . Снижают вязкость раствора путем разбавления его водой или путем активации глинистых частиц щелочными реагентами УЩР , ТЩР , NaOH –KOH _Na2CO3 ,лигносульфонатами и олигомерами .

Но при обработке глинистых растворов щелочами (NaOH, KOH,УЩР и.т.д.) следует помнить, что щелочи могут активировать не только глинистые частицы раствора , но и породы (глины), что ведет к увеличению их набухания и обвалам.

При бурении трещиноватых и пористых горных пород для предупреждения потерь глинистых растворов , повышения транспортирующей и удерживающей способностей, наоборот, буровой раствор следует загущать (повышать СНС и вязкость) за счет повышения концентрации глины или дезактивации глинистых частиц (чтобы убрать гидратную пленку и дать возможность сблизить частицы на расстояние действия межмолекулярных сил.)

Дезактивацию (гидрофобизацию) отрицательно заряженных глинистых частиц раствора производят катионоактивными электролитами: солями , нейтрализующими отрицательный заряд глинистых частиц. Но при обработке глинистых частиц поливалентных катионами , нужно помнить, что катионы не только нейтрализуют глинистые частицы раствора, но и сшивают, их приводят к коагуляции и выпадению в осадок, поэтому дезактивацию глинистых частиц катионоактивными проводят редко (только одновалентными катионами или поливалентными катионами весьма малой концентрации с защитными полимерами).

Для предупреждения насыщения породы (глины) водой ее набухания применяют ингибирующие глинистые растворы, предотвращающие всасывание глиной воды. Сущность ингибирования заключается также в нейтрализации (гидрофобизации) отрицательно заряженных глинистых частиц и их сшивания катионоактивными электролитами чаще всего ионами .

При обработке глинистого раствора эти ионы могут сшивать не только глинистые частицы горной породы, но глинистые частицы раствора, что приводит к их коагуляции и выпадению в осадок. Поэтому в раствор так же дополнительно вводят защитные реагенты (полимеры, например , КМЦ), а также активаторы (щелочи или лигносульфанаты).

При бурении зон с аномально высоким пластовым давлением АВПД для компенсации пластового давления глинистые растворы утяжеляют реагентами утяжелителями: баритом, магнетитом, гематитом.

При бурении зон с аномально низким пластовым давлением, наоборот применяют облегченные глинистые растворы: с малым содержанием твердой фазы или аэрированные растворы.

При образовании в процессе бурения большого количества шлама в раствор вводят флокулянты (флоккулы-хлопья) .

Для предупреждения коагуляции глинистого раствора кальциевыми электролитами подземных вод в раствор добавляют реагенты , способные взаимодействовать с Са и удалять его из раствора (выпадать в осадок ).