6.4 Влияние показателей свойств буровых растворов на процесс бурения

Плотность. Чем выше плотность раствора, тем больше давление оказывает столб бурового раствора на забой и стенки скважины. Разность между пластовым давлением и давлением гидростатическим называют дифференциальным давлением.

(22)

Чем выше величина дифференциального давления, тем больше уплотняются породы на забое, ухудшая буримость горных пород (рисунок 32).

Из графика зависимости механической скорости от дифференциального давления видно, что не должно быть Р > 3,5 МПа, а лучше всего близким к нулю. Отрицательную величину Р держат при отсутствии в разрезе высокопроницаемых пластов.

Р исунок 32.

Влияние дифференциального давления и плотности бурового раствора на показатели бурения.

Из графика зависимости проходки на долото от плотности бурового раствора видно, что чем выше плотность раствора, тем ниже проходка на долото.

Вязкость. Чем выше вязкость бурового раствора, тем лучше выносится шлам из скважины. Но с другой стороны, при увеличении вязкости циркуляция раствора должна происходить при большем давлении. Это будет ухудшать показатели работы долота, снижая проходку и механическую скорость. Кроме того, при большей вязкости раствор легче насыщается газом и, следовательно, снижает плотность. Поэтому во время вскрытия продуктивного пласта может произойти фонтанирование.

Статическое напряжение сдвига (СНС). При низком СНС частицы шлама во время остановки циркуляции раствора выпадают в осадок. Это может угрожать прихвату бурильного инструмента. При очень высоком СНС очистка раствора от выбуренной породы ухудшается, что будет при водить к снижению показателей бурения.

Показатель фильтрации (водоотдача). При разбуривании глинистых пород следует поддерживать низкую водоотдачу, т.к. глины под воздействием воды теряют связанность и обваливаются в скважину. При разбуривании устойчивых пород следует применять буровой раствор с высокой водоотдачей, т.к. фильтрат раствора, проникая по микротрещинам, расширяет их и образует новые трещины. Следовательно, буримость пород улучшается.

6.5 Материалы для приготовления и регулирования свойств буровых растворов

Минералы, в состав которых входит кремний, в природных условиях обычно включают гидратационную воду и поэтому называются гидросиликатами. Все гидросиликаты делятся на 3 группы:

1. Глиноземистые

2. Железистые

3. Магнезиальные

Глиноземистые минералы подразделяются:

1. каолинитовые (белая китайская глина);

2. монтморилонитовая (французская глина);

3. гидрослюдистые;

4. сепиолит-палыгорскитовые;

5. аллофановые (встречаются в природе редко);

6. пирофилитовые (встречаются в природе редко).

Глины – это полиминеральные, полидисперсные алюмосиликатные соединения, способные при контакте с водой переходить в пластическое состояние. При высыхании сохраняют приданную им форму и приобретают высокую прочность, а после обжига – твердость камня.

Глины монтморилонитовой группы называют бентонитом. Все глины содержат определенную часть неглинистых минералов: кремнезем и карбонаты.

Химический состав глин и глинистых сланцев примерно одинаковый. Сланцы обладают большей уплотненностью и твердостью. Аргиллит – тонкозернистый глинистый материал, от сланца отличается большой плотностью, а от глины – большой твердостью.

Общее для всех глин является наличие SiO₂ (окись кремния) и Al₂O₃ (окись алюминия). Химический состав: xAl₂O₃ * ySiO₂ * zH₂O

В природе встречается около 40 видов алюмосиликатов.

По наличию катионов глины носят название этих катионов. В природе встречаются 2-х типов – кальциевого и натриевого.

По величине катионного обмена делятся на 3 большие группы: