буровые растворы / Регулирование содержания и состава твердой фазы

Регулирование содержания и состава твердой фазы

в буровом растворе

На БР в процессе бурения существенное влияние оказывает выбуренная порода или шлам. Твердые частицы в растворе, как правило, необходимы, но они всегда затрудняют процесс бурения скважины. Рост вязкости, износ оборудования, особенности БИ, износ двигателей – эти явления вызываются твердой фазой.

Изменяя содержания твердой фазы от 0 до 14 % мы автоматически увеличиваем время бурения в 3 раза.

Когда в неутяжеленном растворе в результате его зашламления накапливается большое количество твердой фазы и удалить ее очистными устройствами трудно, БР просто заменяют свежеприготовленным. С экономических позиций часто более выгодно потерять некоторое количество реагентов, чем снизить скорость бурения.

Практика показала, что при необходимости увеличения плотности БР следует использовать материалы с большей плотностью (например барит). А не набирать плотность за счет шлама. Барит повышает плотность БР в 2 раза эффективней, чем шлам, и механическая скорость вырастает на 70%.

Основная доля стоимости утяжеленных растворов приходится на барит,поэтому при зашламлении , его стараются не заменять, а отрегулировать в нем содержание и состав твердой фазы.

Если не противодействовать загрязнению БР твердыми частицами, то затраты на его обслуживание резко вырастут.

Активные глинистые частицы в БР набухают, диспергируются, присоединяют к себе некоторое количество воды, что влечет увеличение вязкости БР. Количество 1% гидратированного в воде бентонитового глинопорошка, так же влияет на вязкость БР, как 20 % барита.

Таким образом, не только количество, но и состав твердой фазы определяют вязкость БР. С ростом концентрации твердой фазы в БР толщина глинистой корки будет увеличиваться часто даже в том случае, когда уменьшается водоотдача. Толстая глинистая корка на стенках скважины приводит к осложнениям, прихвату колонны, некачественному цементированию. Поэтому в зарубежной практике регулировано твердой фазы в БР, особенно в последние годы, уделяют большое внимание. Для этой цели используют разнообразные приемы, методы оборудование.

В течении многих лет в нефтяной промышленности для регулирования содержания и состава твердой фазы применяли лишь следующие методы:

1.Замену части объема главного раствора водой, баритом и химическими реагентами; это дорогой и мало эффективный метод, т. е. он позволяет нормализовать состав твердой фазы лишь на некоторое время.

2.Использование различных ингибиторов, позволяющих уменьшить диспергируемость шлама (известь, кальциевые глины, полимеры). В этом случае состав твердой фазы нормализовался на длительное время.

3.Применение понизительной вязкости.

Это давало, скорее, кажущийся, чем действительный эффект. Эти реагенты (понизители вязкости), как правило, способствуют диспергированию шлама и очистку БР.

Наиболее заметный прогресс в регулировании содержания и состава твердой фазы в БР был достигнут, начиная с 50 – х годов, в результате применения центрифуг-отстойников. Основным современным аппаратом для выполнения этой операции является центробежный сепаратор, представляющий собой разновидность центрифуг.

Обычно центробежный сепаратор – это передвижной агрегат с автономным дизельным или электрическим приводом, с центробежными насосами для подачи воды и БР. На рабочее место он доставляется прицепом транспортируемым легким автомобилем. Подготовка агрегата о работе занимает не более30 мин. Как правило, центробежный сепаратор используется периодически не более 6 часов в сутки.

В последнее время, для регулирования содержания и состава твердой фазы буровых растворов специальных реагентов- флокулянтов- в сочетании с известными средствами очистки: отстойниками. Виброситами и гидроциклонами. Принцип действия флокулянтов основан на том, что частицы твердой фазы под действием этого реагента агрегируются в так называемые флокулы и превращаются в большие по размеру хлопья, которые можно удалить с помощью обычных средств очистки раствора от шлама. Флоккулы бывают общего и сильного действия. Первые флокулируют твердые фазы растворов независимо от ее природы и дисперсного состава,вторые агрегируют лишь частици определенного материала и дисперсного состава. В качестве флокулатов чаще всего используют полиакриламиды. Фирме “Магкобар” выпускает три вида химических реагентов-флокулянтов:

1. Бенекс, рапидрил, флоксит (…?)

Таким образом, для достижения высоких технико-экономических показателей ведения первостепенное внимание необходимо уделить чистоте раствора, содержанию и составу его твердой фазы. Только в этом случае можно получить максимальную эффективность от используемого оборудования, бурильного инструмента и долот.