34. Назначение и виды утяжелителей и наполнителей. Принципы определения утяжеляющей и закупоривающей способности.

Очевидно, что чем ниже качество глинопорошка, т.е. чем ниже выход глинистого раствора, тем выше его плотность при одной и той же эффективной вязкости. Когда же необходим буровой раствор с большей плотностью (предупреждение газоводонефтепроявлений в зонах АВПД) используют добавки тонко размолотых порошков инертных тяжелых минералов – утяжелителей. В зависимости от основы минерала природные утяжелители делятся на 4 вида (расположены в порядке роста утяжеляющей способности): карбонатные: известняк (CaCO_3, r = 2600…2800 кг/м³), доломит (CaCO₃·MgCO₃, r = 2800…2900 кг/м³);баритовые: сульфат бария или барит (BaSO₄, r = 4200…4500 кг/м³);железистые: гематит (Fe₂O₃, r = 4900…5300 кг/м³); магнетит (Fe₃O₄, r = 5000…5200 кг/м³);свинцовые: галенит (PbS, максимально достижимая плотность бурового раствора равна 3840 кг/м³). Кроме плотности, другими важнейшими характеристиками утяжелителя являются: инертность (минимальное изменение всех других свойств бурового раствора, кроме плотности);

абразивность;степень дисперсности (тонкость помола). Все эти характеристики взаимосвязаны. Так, чем выше степень дисперсности утяжелителя, тем он менее инертен и абразивен. При низкой степени дисперсности - выше абразивность и инертность утяжелителя, но ниже седиментационная устойчивость утяжеленного раствора. Закупоривающие материалы (наполнители). Бурение в сложных геолого-технических условиях нередко сопровождается поглощением бурового раствора, т. е. его уходом из ствола скважины в околоствольное пространство. Обязательными условиями возникновения поглощений бурового раствора являются наличие перепада давления в системе «ствол скважины - пласт» и наличие в вскрываемых пластах каналов, по которым буровой раствор может уходить из ствола скважины вглубь этих пластов. Исходя из названных условий возникновения поглощений все мероприятия по их предупреждению и ликвидации сводятся к снижению перепада давления или репрессии на поглощающие пласты и, что более радикально, к изоляции каналов поглощения. Среди многочисленных способов изоляции каналов поглощения наиболее простым, доступным, дешевым, весьма оперативным и достаточно высокоэффективным является их закупоривание вводимыми в буровой раствор наполнителями. Накопленный зарубежными специалистами опыт показывает, что суммарное массовое содержание наполнителей в буровом растворе, вполне достаточное для ликвидации поглощений различной интенсивности, включая полное, и не вызывающее каких-либо нарушений процесса роторного бурения, составляет до 5…7 %. При этом наилучшие результаты достигаются при использовании смесей (композиций) наполнителей различного вида (волокнистые, зернистые, чешуйчато-пластинчатые и др.) и преимущественно в разрезах, представленных крепкими породами.

35. Фильтрационно - коркообразующие свойства бр. Устройство прибора вм - 6 и порядок работы с ним. Определение толщины, напряжения сдвига фильтрационной корки и ее проницаемости.

Столб бурового раствора, заполняющего скважину, создает гидростатическое давление, которое, как правило, превышает давление пластовых флюидов, находящихся в порах горных пород. Поскольку все горные породы в той или иной мере проницаемы, то при вскрытии их бурением под воздействием перепада давления происходит проникновение дисперсионной среды бурового раствора в околоствольное пространство. Поток дисперсионной среды перемещает частицы твердой фазы в направлении стенок скважины и если эти частицы имеют критический размер (примерно равный 1/3 размера пор), то они застревают в суженных горловинах входа в поры и закупоривают их. Как только происходит закупорка, в поровом пространстве задерживаются и самые мелкие частицы твердой фазы, которые откладываются на стенках скважины, образуя фильтрационную корку, через которую в околоствольное пространство поступает только фильтрат.

В процессе сооружения скважины проявляются два вида фильтрации: статическая, протекающая при отсутствии циркуляции бурового раствора в скважине; динамическая, происходящая в условиях циркуляции бурового раствора. В условиях статической фильтрации, когда буровой раствор неподвижен, скорость фильтрации (объем фильтрата, поступающего на единицу площади пласта в единицу времени) снижается, а толщина фильтрационной корки - увеличивается со скоростью, затухающей во времени. В условиях динамической фильтрации рост фильтрационной корки ограничен эрозионным (разрушающим) воздействием восходящего потока бурового раствора. Степень эрозии корки зависит от режима течения бурового раствора в кольцевом пространстве (ламинарный, турбулентный) и других факторов. В момент вскрытия (обнажения) пласта скорость фильтрации высока и фильтрационная корка быстро растет. После того, как скорость роста корки становится равной скорости ее эрозии (разрушения), толщина корки и скорость фильтрации сохраняются постоянными. Проникновение фильтрата в продуктивные песчано-глинистые пласты приводит к набуханию входящих в их состав глинистых минералов; образованию нерастворимых осадков, эмульсий и гелей, вызванному взаимодействием фильтрата с пластовыми флюидами, изменению вязкости последних и др. В результате снижается проницаемость приствольной зоны продуктивного пласта, что затрудняет вызов притока пластового флюида при освоении скважины и существенно уменьшает ее дебит, особенно в начальный период эксплуатации. Прибор ВМ-6 состоит из плунжера 1, груза-шкалы 2, ци­линдра 3 с ввернутой в него втулкой 4, иглы 5, фильтрационного стакана 6, основания 7, пробки 8, резиновой прокладки 9 и бумажного фильтра 10. В комплект прибора входят бачок для масла емкостью 0,5 л, обеззоленная фильтровальная бумага или готовые фильтры диаметром 70 мм. Максимальная водоотдача, которую можно измерить непосредственно на приборах ВМ-6, составляет 40 см³ за 30 мин. Для того чтобы можно было измерить больший показатель, к прибору прилагаются бланки с двойной логарифмической сеткой. Зависимость водоотдачи от времени на такой сетке выражается прямой линией. Порядок работы: смачивают кружок фильтровальной бумаги диаметром 75 мм водой, кладут его на дно поддона, сверху кладут резиновую прокладку и накручивают стакан;отверстие в поддоне закрывают пробкой;исследуемый буровой раствор в стакан объемом 120 см³, не доливая до края на 3-4 мм;навинчивают напорный цилиндр с закрытым игольчатым клапаном на стакан, сверху наливают машинное масло; вставляют плунжер в цилиндр (для создания давления 0,1 МПа), и, приоткрыв спускную иглу, легким вращением подводят нулевое деление на шкале к отсчетной риске на втулке цилиндра;закрывают спускной игольчатый клапан, открывают отверстие в поддоне, вынув пробку, и одновременно включив секундомер. При открытии отверстия может произойти резкое опускание плунжера на определенную величину («скачок»). Значение «скачка» необходимо вычесть из полученного по шкале значения показателя фильтрации;

через 30 минут делают отсчет по шкале (глаз должен находиться на уровне отсчетной риски), открывают спускную иглу, выпускают масло и опустившийся плунжер вынимают из цилиндра;игольчатый клапан закрывают, цилиндр отворачивают, масло сливают; раствор выливают, отвинчивают стакан и достают фильтрационную корку. Измеряют толщину фильтрационной корки.