7.1.2. Естественные растворы.

Естественные растворы получают путем наработки естественной фазы «самозамесом» в процессе циркуляции воды при перебуривании осадочных горных пород.

Они бывают глинистыми, которые обрабатываются химическими реагентами, как и искусственно приготовленные, или безглинистыми, свойства которых регулируются путем добавок гидратированного бентонита и реагентов – стабилизаторов.

Разновидности естественных растворов:

а) карбонатно-глинистые, которые получаются при перебуривании карбонатных и глиносодержащих горных пород, в том числе мергелей. Для повышения стабильности и улучшения структурных свойств в наработанный карбонатно-глинистый раствор вводят 1% NaCl и 3 ÷ 5% Na₂O ∙ nSiO₂

СаСО₃

глина

б) сульфатно-галогенные растворы получаются при бурении в сульфатных (гипс и ангидрит) и галогенных (NaCl, KCl и др.) горных породах:

CaSO₄ ∙ 2H₂O – гипс

CaSO₄ – ангидрит

И переслаивания хлоридов (NaCl, KCl)

Для улучшения структурных свойств добавляют гидратированный бентонит 2-3%.

Для разжижения вводят ССБ (Т ↓), для снижения показателя фильтрации вводят КМЦ (Ф₃₀ ↓).

в) меловые растворы, у которых твердая фаза представленна мелом (СаСО₃).

Для повышения стабильности добавляются глинистая суспензия (2-5%).

Для улучшения фильтрационных свойств и разжижения необходимо вводить УЩР (1,5-3%), ССБ (2-3%), КМЦ (2-4%). Для улучшения структурных свойств меловая суспензия должна обрабатываться жидким стеклом Na₂O ∙ nSiO₂ (1,5-2%).

Свойства раствора:

Т = 20 ÷ 25 секунд

Ф₃₀ = 8 ÷ 12 см³

ρ = 1,06 ÷ 1,08 г/см³

Θ₁ = 3 Па Θ₁₀ = 4 ÷ 5 Па

Сапропель – экологически чистый, универсальный (буровые растворы, облегчение тампонажных смесей, повышение качества цементирования в качестве буферного раствора).

3. Гидрогельмагниевые растворы

Это растворы с конденсированной твердой фазой.

Такие растворы получают за счет реакции конденсации. Реакция происходит при введении в насыщенный раствор солей водных растворов щелочей.

Гидрогель Mg

Гидрогель магния образуется в виде белых хлопьев, которые и выполняют роль твердой фазы в составе таких растворов.

Mg(OH)₂ – неустойчив, подвержен влиянию температуры, деформации при течении и изменениям давления, поэтому преобразуется в более устойчивое соединение: – пятиокислый оксихлорид магния.

Условия применения гидрогель магниевых растворов:

1. Перебуривание мощных отложений солей.

Галит NaCl

Сильвин KCl галогены

Бишофит MgCl₂6H₂O

Карналлит MgCl₂­·KCl·6H₂O

2. Переслаивание глин и галогенных пород (глинисто-галогенные горные породы) – хемогенные отложения.

3. Продуктивные толщи углеводородов.

Гидрогель магния позволяет сохранить естественную проницаемость горных пород, уменьшить загрязнение продуктивных толщ.

Получение таких растворов происходит следующим образом:

1 этап – получение насыщенного раствора (до 350-400 г/л катионов Na⁺ и до 35-40 г/л катионов Mg⁺².

2 этап – стабилизация раствора за счет введения в раствор соединений:

- гидроизвести: Ca(OH)₂ или окиси кальция CaO;

- магнезиальные компоненты - MgO;

- порошкообразной глины (гидратированный бентонит или глинистый раствор).

3 этап – улучшение структурных свойств за счет введения крахмала МК-1, КМЦ (500-600).

4 этап – улучшение смазочных свойств раствора за счет введения в раствор нефти и нефтепродуктов, что благотворно сказывается на повышении стойкости бурового инструмента и устранении затяжек, прихватов и сальникообразования.

Преимущества таких растворов:

а) возможность бурения в очень сложных геологических условиях при наличии в разрезе глинистых и хемогенных горных пород;

б) исключение кольматации, которая приводит к снижению проницаемости продуктивного пласта;

в) растворы обладают высокой морозостойкостью (при отрицательных температурах, при перебуривании многолетних мерзлых пород);

г) обладают хорошей смазочной способностью, так как в растворе MgO хорошо сочетается с нефтью и нефтепродуктами.

Недостатки:

а) отсутствуют эффективные способы и средства предотвращения рекристаллизации гидрогелей;

б) отсутствуют комплексные соли, позволяющие создать минерализованную среду и достаточное количество катионов Mg⁺².

Лекция 8. Полимерные растворы.

Такие растворы подразделяются на:

1. полимерно-глинистые;

2. безглинистые полимерные.

1. Полимерно-глинистые (вода + полимер + глина) используются в практике буровых работ под названиями:

- малоглинистые полимерные растворы (МГПР) – содержат небольшое количество твердой фазы;

- полимерные бентонитовые растворы;

- растворы с малым содержанием твердой фазы.

2. Безглинистые полимерные:

- водно-гипановые;

- водно-акриламидные;

- полимерносолевые (ПСР);

- растворы с улучшенными фильтрационными свойствами (полимер+хром-органический комплекс (ХОК)+вода);

- полимерноэмульсионные растворы (ПЭР).