1.5 Основные рекомендуемые виды промывочных жидкостей применительно к способам бурения

1. Вращательное шарошечное бурение

В качестве промывочной жидкости используют глинистый раствор. Также можно использовать глинистый раствор, обработанный химическими реагентами.

Шарошечными долотами можно бурить горные породы с I по VIII-X категории по буримости.

2. Вращательное бурение с использованием твердосплавных коронок

Используется при бурении горных пород с I по VII категории по буримости. Шлам может быть размером от 0,1 до 2÷3 мм.

В качестве промывочной жидкости могут использоваться глинистый, эмульсионно-глинистый растворы со смазывающими добавками.

3. Вращательное бурение с использованием алмазных коронок

Используется при бурении горных пород с VI-VII по XII категории по буримости.

В качестве промывочной жидкости используют эмульсионный раствор – вода + эмульсол.

4. ССК (КССК) – комплексы со съёмными керноприёмными снарядами

В качестве промывочной жидкости используют полимерно-эмульсионные растворы. Полимеры снижают коэффициент трения и гидравлические сопротивления, способствуют стабилизации глиносодержащих горных пород.

5. Многолетне-мерзлые породы

Применяется алмазное бурение, твёрдосплавное и шарошечное бурение в зависимости от задач при бурении скважин.

В качестве очистного агента используется охлаждённый сжатый воздух (-3⁰С ÷ -11⁰С), солевые растворы, газожидкостные смеси (пены).

6. Вскрытие водоносных горизонтов

В качестве очистного агента используют: вода + полимер, вода + мел, вода + ПАВ

ПАВ – поверхностно-активное вещество, снижающее поверхностное натяжение на границе раздела фаз.

7. Вскрытие углеводородных коллекторов

Коллектор чаще представлен трещиноватой пористой глиносодержащей или песчано-глинистой породой.

Кольматация – уменьшение проницаемости пласта (механический и физико-химический процесс).

В качестве очистного агента используют растворы на углеводородной основе.

РУО (растворы на углеводородной основе), например, ИБР (известково-битумный раствор), содержащий в своём составе дизельное топливо, битум, известь, ПАВ, воду (до 3-6%).

1.6 Требования к составу промывочной жидкости

1. Основные требования.

а) минимальная стоимость;

б) соответствие свойств условиям бурения.

2. Дополнительные требования

а) экологическая чистота всех компонентов, входящих в состав буровых растворов;

б) недефицитность;

в) доступность сырьевой базы;

г) совместимость материалов;

д) технологичность.

Лекция 2. Основы физико-химии промывочных жидкостей.

Физикохимия – это наука о специфических свойствах дисперсных систем (промывочные жидкости и тампонажные смеси) и о процессах, в них протекающих. Мы должны управлять свойствами очистного агента, регулировать их, привода в соответствии с условиями бурения.

Система – это совокупность частей находящихся во взаимодействии, например, вода и глинистая частица.

Отрицательные заряды на поверхности глинистой частицы

Гидратная оболочка из

дипольных молекул воды

Рис. 12. Дисперсная система: вода + глинистая частица.

Гомогенная (однофазная) система – это система, внутри которой нет поверхностей раздела, отличающих одну часть этой системы от другой, отличающихся по свойствам и составу.

Примером гомогенных систем являются солевые растворы – истинные растворы.

Гетерогенная (многофазная) система – система, состоящая из двух и более частей, между которыми есть реальные границы раздела, отделяющая эти части, отличающиеся по составу и свойствам.

граница раздела

Рис. 13. Граница раздела: твердое (Т) + вода (В).

Сложность системы определяется следующими факторами:

1. числом компонентов, входящих в эту систему;

2. числом фаз.

Фаза – это совокупность гомогенных частей системы, одинаковых по свойствам и составу.

Дисперсная система – это система, состоящая из непрерывной дисперсионной среды и дисперсной фазы (раздробленной).

Дисперсная фаза

дисперсная

система

Дисперсионная (непрерывная) среда

Рис. 14. Состав дисперсной системы.

Основные параметры, характеризующие степень раздробленности частиц дисперсной фазы:

1. а – поперечный размер частиц дисперсной фазы;

2. Дисперсность D=1/а; см^-1;

3. Удельная поверхность S_уд = S/V

где: S – суммарная площадь поверхности частиц раздробленной фазы;

V – объём частиц дисперсной фазы.

Для шара:

S = 4r²;

V = 4/3r³;

S_уд = = 3/r = 61/a = 6D;

Где:

r = a/2;

Следовательно:

S_уд = kD, см^-1 где k = 6 – коэффициент, учитывающий форму частицы.