Промывка скважин и промывочные растворы. Учебное пособие

растворы. Пены – это многофазные дисперсные системы, в которых дисперсионной средой является жидкость, а дисперсной фазой – газ. К пенам относятся дисперсные системы, в которых газообразная фаза составляет основную часть объема – до 99 %.

Для получения устойчивой пены в жидкой фазе должен находиться поверхностно-активный компонент, адсорбирующийся на межфазной поверхности «раствор – воздух». Пены не рекомендуется применять при бурении несцементированных рыхлых горных пород.

Аэрированные промывочные растворы отличаются от пен тем, что в них содержание газа значительно ниже, пузырьки газа не связаны между собой и имеют шарообразную форму.

Для промывки скважин при бурении многолетнемерзлых пород применяются буровые растворы на углеводородной основе с добавкой антифризов, полимерные и полимерглинистые промывочные жидкости на водной основе, минерализованный глинистый раствор с добавкой хлористого натрия 10 %, вода.

Для снижения растепления многолетнемерзлых пород глинистый раствор должен иметь минимальную водоотдачу до 5 см3 за 30 минут, повышенную вязкость и статическое напряжение сдвига для предотвращения его турбулизации. Температура циркулирующего бурого раствора не должна превышать 3–6 °С, время разовой циркуляции должно быть не более 20 часов. Скорость восходящего потока в затрубном пространстве должна быть не выше 0,15 м/с [2].

Для получения низкотемпературостойких промывочных жидкостей эффективно применение добавок этилового спирта, этиленгликоля, полиэтиленгликоля, глицерина, поверхностно-активных веществ. Охлаждение промывочного раствора осуществляется применением специальных теплообменников и холодильных установок. При бурении многолетнемерзлых пород в параметры режима бурения рекомендуется включать показатель температуры промывочного раствора, так как устойчивость стенок скважины в многолетнемерзлых породах во многом зависит от температуры циркулирующей промывочной жидкости.

41

Вопросы для самопроверки

1.Какие горные породы относятся к многолетнемерзлым породам?

2.Что понимается под коэффициентом льдистости?

3.Какие свойства характерны для многолетнемерзлых пород?

4.Какие осложнения могут возникать при бурении многолетнемерзлых

пород?

5.Какие действуют силы горных давлений в приствольный зоне скважины?

6.Каким способом можно предупредить осложнения при бурении многолетнемерзлых пород?

7.Какое деформационное действие оказывают разные по литологическому составу горные породы?

8.Какие промывочные агенты применяются при бурении многолетнемерзлых пород?

9.Какие устройства применяются для охлаждения промывочного раствора?

10.Какие причины могут вызвать растепление многолетнемерзлых пород?

11.Какие применяются добавки для получения низкотемпературостойких промывочных жидкостей?

12.Какой параметр добавляется в параметры режима бурения при разбуривании многолетнемерзлых пород?

13.Какую величину водоотдачи должна иметь промывочная жидкость при бурении многолетнемерзлых пород?

14.На какие виды подразделяются многолетнемерзлые породы в зависимости от величины коэффициента льдистости?

15.Какой режим течения бурового раствора должен быть в кольцевом пространстве при бурении многолетнемерзлых пород?

42

ВЫВОДЫ

1.Материал учебного пособия позволяет студентам понять роль промывочных растворов при промывке скважины в процессе бурения.

2.Студенты приобретают знания о минеральном составе дисперсной фазы бурового раствора и ее влиянии на качество промывочной жидкости.

3.В учебном пособии представлен материал о поверхностных явлениях в промывочной жидкости, которые влияют на свойства бурового раствора.

4.Рассмотрены вопросы утяжеления промывочных растворов и характеристика утяжелителей.

5.Студенты изучают влияние буровых промывочных жидкостей на устойчивость стенок скважины.

6.В учебном пособии освещены вопросы промывки скважин в многолетнемерзлых породах.

43

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Процесс промывки скважин включает в себя комплекс технологических процессов: приготовление бурового промывочного раствора, обработка его химическими реагентами для получения необходимых свойств, циркуляция от буровых насосов с выносом шлама с забоя скважины на дневную поверхность и очистка выбуренной горной породы в очистных устройствах.

Правильный выбор типа и состава бурового раствора, в зависимости от гидрогеологического разреза, позволяет осуществить качественную промывку и обеспечить безаварийную проводку скважины.

В буровых промывочных растворах на границе раздела фаз происходят поверхностные явления, к которым относятся адсорбция, смачивание, адгезия. Поверхностные явления оказывают влияние на технологические свойства промывочных жидкостей: вязкость, седиментационную устойчивость, скорость седиментации.

Для предупреждения возможных осложнений – осыпей, обвалов горных пород при бурении необходимо регулировать гидростатическое давление столба бурового промывочного раствора в скважине.

С этой целью осуществляется изменение плотности промывочной жидкости путем введения утяжелителей – природных тяжелых минералов. На технико-экономические показатели бурения влияют седиментационная устойчивость и абразивные свойства утяжелителей.

Вид и свойства промывочной жидкости влияют на устойчивое состояние стенок ствола скважины. Для повышения устойчивости горных пород стенок скважины регулируются плотность, водоотдача с целью уменьшения проникновения фильтрата бурового раствора в поры горной породы и предупреждения их разупрочнения.

Основной задачей при бурении многолетнемерзлых пород является предупреждение их растепления. В результате протаивания многолетнемерзлых пород могут возникать различные осложнения: приустьевые провалы, расцентровка вышек и оборудования, нарушение прочной связи между горной породой и цементным камнем, образо-

44

вание каверн в стволе скважины, потеря продольной устойчивости обсадной колонны. Поэтому для предотвращения осложнений при бурении многолетнемерзлых пород необходимо сохранять отрицательную температуру стенок ствола скважины.

Для очистки ствола скважины от частиц выбуренной горной породы применяются различные промывочные агенты (растворы), которые при закачивании в скважину должны иметь температуру не выше 5 °С. При бурении многолетнемерзлых пород в параметры режима бурения рекомендуется включать показатель температуры промывочного раствора. Для охлаждения промывочного агента (раствора) применяются специальные теплообменники и холодильные установки.

45

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Рязанов, Я.А. Энциклопедия по буровым растворам / Я.А. Рязанов. – Оренбург: Летопись, 2005. – 663 с. – ISBN 5-88788-128-3.

2.Ермолаева, Л.В. Промывочные растворы в бурении: учеб. пособие / Л.В. Ермолаева. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2020. – 54 с.

3.Ермолаева, Л.В. Промывочные технологические растворы: учеб.- методич. указания по изучению курса «Буровые технологические жидкости» / Л.В. Ермолаева. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, электронная библиотечная система, 2017. – 50 с.

4.Басарыгин, Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин: учеб. пособие для вузов / Ю.М. Басарыгин, А.И. Булатов, Ю.М. Проселков. – М.: Недра, ООО

«Бизнесцентр», 2002. – 632 с. – ISBN 5-8365-0128-9.

5.Ермолаева, Л.В. Буровые промывочные жидкости: учеб. пособие / Л.В. Ермолаева. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2015. – 52 с.

6.Ермолаева, Л.В. Устойчивость горных пород в скважине и повреждения эксплуатационных колонн / Л.В. Ермолаева // Интервал. Научно-технический журнал. – 2002. – № 4. – С. 4–5.

7. Ермолаева, Л.В. Влияние осмотических процессов в скважине на состояние глинистых отложений / Л.В. Ермолаева // Нефть. Газ. Новации. Научно-технический журнал. Сер. Строительство скважин. – 2021. – № 1. –

С. 303–305.

8.Ермолаева, Л.В. Механика буровых растворов: учеб. пособие / Л.В. Ермолаева. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2012. – 64 с.

9.ООО «Буровые материалы» [Электронный ресурс]. – URL: http://drillmat.narod.ru/production

10.Быков, И.Ю. Термозащита конструкций скважин в мерзлых породах: учеб. пособие / И.Ю. Быков, Т.В. Бобылёва. – Ухта: УГТУ, 2007. – 131 с.

46

47