- •Удержание частиц выбуренной породы во взвешенном состоянии
- •Физико-химическое воздействие на разрушаемые горные породы
- •Предохранение бурильного инструмента и оборудования от коррозии и абразивного износа
- •Антивибрационные функции
- •Требование к качеству воды для приготовления глинистых растворов
- •Неорганические реагенты (электролиты)
- •Вещества специального назначения
- •Растворы полимеров
- •Улучшенные глинистые растворы
- •Ингибированные глинистые растворы
- •Глинистые растворы с добавками веществ специального назначения
- •Утяжеленные глинистые растворы
- •Аэрированные глинистые растворы
- •Карбонатные промывочные жидкости
- •Аргиллитовые растворы
- •Пены
- •Гидравлическое приготовление глинистых растворов
- •Гидравлические методы очистки
- •ТРЕБОВАНИЯ К ТАМПОНАЖНЫМ СМЕСЯМ
- •Активация цементных растворов
- •Приготовление цементных растворов
- •Глиноцементные растворы
- •Глинистые пасты
- •Нетвердеющие смеси
- •Полимерцементные смеси
Введение химических реагентов наряду со стабилизацией системы содействует диспергированию частиц твердой фазы в процессе ее движения по циркуляционной системе скважины. Растет механическая скорость бурения, повышается стойкость породоразрушающего инструмента.
Не вся разбуренная порода переходит в активную твердую фазу естественного раствора. Крупные частицы осаждаются в желобной системе и отстойниках.
Так как при разведочном бурении используется породораз рушающий инструмент небольшого диаметра, причем бурят преимущественно колонковым способом, то относительно не большой объем материала может служить твердой фазой. Од нако широкое применение алмазных и твердосплавных коро нок приводит к тому, что значительная масса этого материала измельчается в процессе бурения до размеров, не требующих дополнительной диспергации.
Для примера приведем некоторые составы промывочных жидкостей на основе выбуренных пород.
Карбонатные промывочные жидкости |
|
|
||||
1. |
Д ля |
пресных |
и слабоминерализовапных |
карбонатных |
||
суспензий |
(до 5% NaGl и С аС Ь); |
|
|
|||
а) |
15—25% УЩ Р и 0,5— 1% жидкого стекла; |
^ |
||||
б) |
1,5—2,5% сульфонатриевых солей сланцевых смол (СНС) |
|||||
при отсутствии минерализации; |
крахмала |
(в случае слабоми |
||||
в) |
1,5— 2,5% СНС |
и 0,5— 1% |
||||
нерализованных суспензий); |
|
|
|
|||
г) |
1,5—2% КМЦ. |
|
|
|
|
|
2. |
В условиях минерализации |
(20— 10% |
NaCl |
и СаС12): |
||
а) |
1,5—2% ССБ и 1— 1,5% крахмала; |
|
|
|||
б) 1— 2% КМЦ и 1—2% ССБ. |
|
|
|
|||
При обработке карбонатных |
суспензий |
указанными выше |
сочетаниями поверхностно-активных веществ и реагентов обра зуется карбонатный раствор плотностью 1,2 г/см3, вязкостью 16— 23 с, с водоотдачей 3—8 см3.
Мергелисто-меловые и мергелистые промывочные жидкости
1. 7,5— 10% |
УЩ Р и 0,25% кальцинированной соды |
(к объ |
ему раствора). |
^ |
|
2. 7,5— 10% УЩ Р и 0,25—0,5% СаС12. |
|
|
Параметры |
таких растворов при плотности 1,29— 1,36 г/см3 |
|
колебались в пределах: вязкость 20—36 с, водоотдача |
от 2— |
|
5 до 18 см3, статическое напряжение сдвига 4—5,3 Па. |
|
Сульфатные и сульфатно-галоидные растворы
1.1,5—2,5% ССБ и 1—2% крахмала.
2.1— 1,5% ССБ, 1% КМЦ и 1—2% крахмала.
При обработке этими реагентами сульфатных и сульфатно галоидных суспензий в процессе бурения в скважине создают ся буровые растворы плотностью 1,2— 1,3 г/см3 при вязкости 16—25 с и водоотдаче 3—8 см3.
Аргиллитовые растворы
1.Д ля неминерализованных суспензий: а) 10—20% УЩР; б) 1,5—2% крахмала; в) 1,5—2% КМЦ.
2.Д ля минерализованных суспензий:
а) 1—2% ССБ и 0,5— 1,5% крахмала; б) 1—2% ССБ и 1—2% КМЦ;
в) 1,5—2% гидролизованного полиакриламида РС-2.
Такие растворы при плотности 1,2— 1,25 г/см3 имеют вяз кость 20—25 с и водоотдачу 6— 7 см3.
Вследствие образования высокодисперсного шлама при бу рении алмазными коронками имеется возможность получения естественных промывочных жидкостей на основе песчаников,
метаморфизованных и изверженных пород. |
|
|
|
1. Д ля осадочных пород— алевролитов, |
аргиллитов и пес |
||
чаников: 10— 15% PC-2, 1— 1,5% П'ФЛХ. |
|
|
|
2. Д ля метаморфизованных пород — туфов, |
кварцево-хлори |
||
товых сланцев, кварцитов: 0,1—0,5% КМЦ, |
1% |
ССБ, |
10— 15% |
РС-2. |
|
|
|
3. Д ля изверженных пород — габбро и |
гранитов: |
10— 15% |
|
РС-2. |
|
|
|
Следует иметь в виду, что приведенные |
рецептуры имеют |
||
общий характер. В каждом отдельном случае |
они |
должны |
уточняться в лабораториях и в процессе производственного ис пользования с учетом конкретных геолого-технических условий. Накопление дисперсной фазы при получении раствора проис ходит постепенно в процессе углубления скважины. Поэтому подготовительные работы по переходу на естественный раствор следует проводить до вскрытия зон возможных осложнений.
Естественные промывочные жидкости легко поддаются утя желению. Кроме того, повышенная плотность до 1,7 г/см3 таких растворов может быть без существенного изменения реологи ческих и структурно-механических свойств достигнута увеличе нием содержания твердой фазы.
§ 6. ПРОМЫВОЧНЫЕ ж и д к о с ти с ко н д ен си р о ван н о й ТВЕРДОЙ ФАЗОЙ
Промывочные жидкости с конденсированной твердой фазой представляют собой коллоидные системы, которые получаются путем введения в истинный раствор электролитов (рассолов) различных щелочей, в результате чего образуются труднораст
воримые соединения (гидрогели). Растворы на основе гидроге лей впервые разработаны в нашей стране. Их рекомендуется применять при бурении солей, соленосных пород, а такж е не устойчивых глинисто-аргиллитовых пород, не содержащих га логенную толщу.
Наибольшее |
распространение |
получил гидрогель |
магния. |
||||
Д ля |
получения |
такого раствора |
в |
минерализованную |
пласто |
||
вую |
воду, либо |
раствор |
хлоридных |
отходов |
промышленных |
||
предприятий, либо (реже) |
раствор |
товарного |
бишофита с со |
держанием ионов магния до 40 г/л добавляют 2% щелочи или извести с последующим активным перемешиванием. В резуль
тате получается взвесь в растворе солей |
весьма активного ве |
|||
щ ества— гидроокиси магния |
M g(O H )2, |
обладающая структу |
||
рой и высокоингибирующими |
свойствами. |
Общая |
соленость |
|
гидрогеля магния может достигать 350 г/л. |
|
|
||
Свойства таких растворов |
легко регулируются |
введением |
полимеров, крахмала и лигносульфонатов. На основе гидроге ля магния используются «чистые гидрогели», глинисто-гидроге левые, эмульсионные растворы.
Кроме магниевых, применяются растворы гидрогеля алю миния, например, при обработке жидким стеклом раствора, со держащего сернокислый алюминий. Здесь твердая фаза пред ставлена труднорастворимым силикатом алюминия.
Гидрогели можно использовать также в качестве структури рованных промывочных жидкостей при бурении в северных районах страны, а также в зоне многолетнемерзлых пород.
§ 7. РАСТВОРЫ НА НЕВОДНОЙ ОСНОВЕ Растворы на нефтяной основе
Сюда относятся гидрофобно-эмульсионные и известково битумные (И БР) растворы.
Гидрофобно-эмульсионные растворы представляют собой эмульсии II рода. Они используются при бурении в соленосных и неустойчивых глиносодержащих породах, легко переходящих
впромывочную жидкость, в многолетнемерзлых породах, а также при борьбе с поглощениями.
Высокая дисперсность, надежная стабилизация водной фазы
вуглеводородной среде позволяют им обеспечить все преиму щества углеводородных растворов при более низкой стоимости и сравнительной простоте приготовления и обработки. Зна
чительные преимущества гидрофобных эмульсий — это повы шенная вязкость, пониженная плотность, нейтральное отноше ние к солям, возможность регулирования вязкости в широких пределах.
Агрегативная устойчивость гидрофобно-эмульсионных раст воров зависит от стабилизирующих свойств ПАВ, поэтому они обязательно должны содержать ПАВ-стабилизатор.
Известна ■гидрофобная эмульсия с соляровым маслом (ке росином) и нетоксичных стабилизаторсв-алкилоламидов синте тических жирных кислот фракции Сю—Сю, Состав эмульсии: 10% солярового масла, 89% воды, 1% эмульгатора. Плотность такой эмульсии 0,95—0,98 г/см3, вязкость 350 с, статическое на пряжение сдвига 7 Па. Структурно-механические параметры ее зависят от соотношения гидрофобной жидкости и воды и воз растают с увеличением количества воды, чем и вызван эффект предотвращения поглощения промывочной жидкости при буре нии. При контакте с пластовыми водами в трещинах горных пород вязкость эмульсии резко увеличивается, что предупреж дает поглощение.
Диспергирование глинистых пород в эмульсии происходит медленно, вязкость эмульсий при этом уменьшается.
При бурении в отложениях ангидрита и соли, а также в по родах с высоким содержанием кальция применяются нефте эмульсионные растворы, эмульгатором и стабилизатором кото рых служит крахмал. Один из составов такого раствора следу ющий: 76% воды, 20% нефти, 4% крахмала, 0,5% каустической соды (от массы крахмала). Вода может быть насыщена NaCl. Эмульсия имеет плотность около 1 г/см:;, вязкость 30 с, водо отдачу 2 см3. Готовят нефтеэмульсионный гидрофобный раствор в глиномешалке путем размешивания в воде крахмального реагента с последующим введением нефти. Общее время при готовления эмульсии 20—30 мин.
Известково-битумные растворы применяются для вскрытия продуктивных горизонтов с сохранением естественной прони цаемости, а такж е для бурения в особо неустойчивых глинис тых соленосных отложениях. В таких растворах дисперсионная среда представлена дизельным топливом, а дисперсная фаза — тонкоразмолотым окисленным битумом. Частицы битума обла дают слабой способностью образовывать связнодисперсные си стемы, поэтому в растворы на нефтяной основе добавляют не большое количество структурообразователей: окиси кальция, мыл жирных кислот, катионоактивных ПАВ.
Растворы на нефтяной основе готовят из порошкообразных концентратов, получаемых на нефтеперерабатывающих заводах или специальных установках. Концентрат содержит окислен ный битум и негашенную известь с активностью не менее 60% в соотношении от 1 : 1 до 1 : 2. На приготовление 1 м3 извест
ково-битумного раствора требуется 0,65 |
м? дизельного |
топлива |
и 0,5 т известково-битумного порошка |
(1 :1 ) . Раствор |
получа |
ют перемешиванием в глиномешалке исходных компонентов.
Известь в этой рецептуре выполняет следующие функции: диспергирует битум, усиливая его коллоидную активность, об разует соли и мыла, взаимодействуя с жирными нафтеновыми кислотами, является структурообразующим и утяжеляющим ма териалом.