Функции бурового раствора
К буровому раствору предъявляется много требований. Если обратиться к истории, впервые буровой раствор применили для удаления выбуренной породы из ствола скважины.
Буровой, раствор выполняет следующие основные функции:
-
Разрушение забоя скважины, особенно при разбуривании рыхлых пород, когда их размыв струей бурового раствора из насадок долота вносит не меньший вклад, чем механическое разрушение забоя долотом.
-
Основной функцией бурового раствора является удаление выбуренной породы с забоя, транспортирование ее вверх по кольцевому пространству между бурильной колонной и стволом скважины и обеспечение возможности ее отделения на поверхности.
-
Предотвращение притоков флюидов (нефти, газа, пластовой воды) из разбуриваемых проницаемых пластов.
-
Поддержание устойчивости необсаженных интервалов в стволе скважины.
-
Охлаждение и очистка долота.
-
Уменьшение трения между бурильной колонной и стенками ствола скважины.
-
Образование тонкой фильтрационной корки, которая перекрывает поры в разбуриваемых породах.
-
Создание условий для сбора и интерпретации информации, которую можно получить при анализе бурового шлама, кернов и геофизических исследований (ГИС).
Ограничения, предъявляемые к бр и процессу промывки:
-
Не должен наносить вреда членам буровой бригады и ущерба окружающей среде.
-
Не требовать применения необычных или дорогостоящих методов заканчивания пробуренной скважины.
-
Не ухудшать проницаемость продуктивных горизонтов.
-
Не вызывать коррозию или чрезмерный износ бурового оборудования.
-
Не приводить к поглощению бурового раствора и не подвергать гидроразрыву пласты.
Области применения (таблица)
Тип бурового раствора, его компонентный состав и границы возможного применения устанавливаются в первую очередь исходя из геологических условий: физико-химических свойств пород и содержащихся в них флюидов; пластового и горного давления; забойной температуры.
Классификация буровых растворов по составу дисперсионной среды, главные компоненты бурового раствора, назначение и условия применения
|
№ раствора |
Буровой раствор |
Главные компоненты бурового раствора |
Назначение и условия применения |
|||
|
На газовой основе |
||||||
|
1 |
Сухой воздух |
Сухой воздух |
Быстрое разбуривание сухих твердых пород. Приток воды отсутствует. Пылевидный шлам. |
|||
|
2 |
Влажный воздух |
Воздух и вода или глинистый буровой раствор |
Разбуривание увлажненных пород, но при незначительном притоке воды. Высокая скорость восходящего потока в кольцевом пространстве. |
|||
|
3 |
Пена |
Воздух, вода, вспенивающий агент |
Разбуривание устойчивых пород. |
|||
|
4 |
Стойкая пена |
Воздух, вода, вспенивающий агент, полимерный агент и (или бентонит) |
Все условия, требующие бурения при пониженном градиенте давления: значительные объемы притока воды, необходимость удаления крупного шлама при низкой скорости восходящего потока в кольцевом пространстве |
|||
|
На водной основе |
||||||
|
5 |
Пресная вода |
Пресная вода |
Быстрое разбуривание твердых устойчивых пород. Требуются отстойники, флокулянты, обильное водоснабжение и возможность легкого сброса |
|||
|
6 |
Соленая вода |
Морская вода |
Солевые растворы применяют для повышения вязкости и снижения температуры замерзания. Применяется только для разбуривания пород низкой проницаемости |
|||
|
7 |
Нестабилизированные глинистые суспензии |
Образуются в процессе «самозамеса» из разбуриваемых пород |
Применяется при бурении в сравнительно устойчивом разрезе, сложенном малопроницаемыми породами. Параметры регулируются путем разбавления водой. |
|||
|
8 |
Лигносульфонатные растворы |
Пресная или солоноватая вода, бентонит, каустическая сода, КССБ. |
При бурении глинистых отложений, гипсов, ангидритов, карбонатных пород. Термостойкость до 130 °С. рН=8-10 |
|||
|
9 |
Хромлигносульфонатные растворы |
Пресная или солоноватая вода, бентонит, каустическая сода, хромлигносульфонат |
При разбуривании глинистых и аргиллитоподобных пород. Легкость поддержания свойств. Стойкость к загрязнению ангидритом, цементом. Термостойкость до 180 °С. рН=9-10 |
|||
|
10 |
Полимерные недиспергирующие растворы |
Вода, высокомолекулярные полимеры, малые добавки бентонита или без него, флокулянты. |
При бурении любых разрезов. Предупреждают диспергирование разбуриваемых пород. Характеризуются низким содержанием глинистой фазы, что повышает механическую скорость бурения. Термостойкость до 250 °С. |
|||
|
11 |
Ингибирующие растворы:
|
Содержат неорганические электролиты или полиэлектролиты: Алюминат натрия Са(ОН)2 CaSO4+Ca(OH)2 СаСl2 КСl или др. соли калия Жидкое стекло Многоатомные спирты |
При разбуривании высоколлоидных глинистых пород и аргиллитов. Снижают гидратацию и диспергированние выбуренных пород. Повышают устойчивость стенок скважины. |
|||
|
12 |
Соленасыщенные растворы: |
|
|
|||
|
Вода, глина, соль |
Для разбуривания солей без пропластков терригенных отложений. Термостоек до 160 °С. |
||||
|
Вода, глина, соль, солестойкий полимерный реагент |
При бурении в солях с пропластками глинистых отложений. Термостойкость зависит от используемого полимера. |
||||
|
Вода, полимерный реагент, соли магния + гидроксид щелочного металла (гидрогель магния) |
При разбуривании терригенных пород. Раствор, насыщенный солями магния - для разбуривания соленосных пород: повышают устойчивость ствола, препятствуют быстрому увлажнению глинистых минералов. |
||||
|
Растворы на углеводородной основе |
||||||
|
13 |
Нефтяные |
Дегазированная необработанная нефть |
Для вскрытия и освоения продуктивных пластов, предупреждения осложнений при бурении неустойчивых отложений. Заканчивание и подземный ремонт скважин низкого давления. |
|||
|
14 |
Битумные |
Дизельное топливо или нефть, высокоокисленный битум, эмульгаторы, 2-10% воды, барит |
Можно разрабатывать любую композицию раствора любой плотности, обеспечивающую устойчивость ствола и термостойкую до 315°С |
|||
|
15 |
Инвертноэмульсион-ные растворы |
Дизельное топливо, эмульгаторы, олеофильная глина, модифицированные смолы и мыла, 5-40% воды |
Эмульсии II рода: в качестве дисперсионной среды содержат минерализованную воду и твердые компоненты (глина, известь, барит); термостойкость до 200°С, зависит от используемого эмульгатора. |
|||