7.7.Плотность промывочной жидкости.

Плотность промывочной жидкости это масса единицы объема ,кг/м³.

При бурении скважин непременным условием предупреждения водопроявлений, обвалов стенок скважин и связанных с ними осложнений является регулирование гидростатического давления столба бурового раствора в зависимости от давления водоносных пластов и порового давления глинистых пород. В зонах аномально высоких пластовых давлений , зонах неустойчивых горных пород, чтобы не допустить водопроявлений и обвалов, необходимо поддерживать плотность раствора, при которой давление на стенки скважины было бы несколько больше пластового давления флюида.

С другой стороны повышенное давление столба жидкости способно вызвать гидравлический разрыв пластов, что может повлечь потери промывочной жидкости и другие последствия; повышенная плотность бурового раствора резко понижает механическую скорость бурения

,

где - механическая скорость бурения при промывке водой, ρ – плотность раствора, n – показатель степени, равный 2–3.

Следовательно, при бурении скважин необходимо поcтоянно регулировать плотность бурового раствора.

Для повышения плотности раствора повышают концентрацию глины или вводят специальные утяжелители.

Буровые растворы, приготовленные на основе бентонитовых глин, имеют невысокую плотность 1050-1080 кг/м³. Каолинитовые и иллитовые глины в зависимости от их качества позволяют получать растворы плотностью 1180-1300 кг/м³, а за счёт повышения концентрации и обработки химреагентами – разжижителями – 1400–1450 кг/м³. Однако опыт показывает, что выгоднее использовать “нейтральные” утяжелители с высокой пло­тностью, т.к. они позволяют уменьшить концентрацию твёрдой фазы в растворе, а значит, повысить механическую скорость бурения и уменьшить расход утяжелителя.

Основной показатель качества утяжелителя – утяжеляющая способность, которая определяется плотностью раствора после введения 300% утяжелителя (по массе к исходному раствору) для создания раствора с условной вязкостью 60 с, водоотдачей 5-6 см³ за 30 мин.

Утяжеляющая способность материала зависит от его плотности, дисперсности, гидрофильности и химического состава. Высокая степень дисперсности утяжелителя способствует повышению вязкости, а вязкость не позволяет повышать концентрацию утяжелителя и плотность раствора. Низкая степень дисперсности утяжелителя снижает седиментационную устойчивость. В зависимости от минерального состава утяжелители делят на четыре группы: карбонатные (мергель, ρ= 2650 кг/м³, известняк и мел ρ=2700 кг/м³, доломиты ρ=2900 кг/м³ , сидерит ρ=3900 кг/м³), баритовые (баритовые концентраты производства обогатительной фабрики цветной металлургии: КБ-1, КБ-2, КБ-3, КБ-4,КБ-5,плотностью 4050-4250кг/м³), железистые (гематит ρ = 5300 кг/м³, магнетит ρ= 4900-5200 кг/м³ , ильменит ρ=4790 кг/м³).

Железистые утяжелители вследствие их абразивности применяют редко. При добавках галенита получают буровые растворы плотностью более 3000 кг/м³.

Для промывки скважин в устойчивых горных породах особенно в трещиноватых зонах с целью повышения механической скорости бурения и снижения поглощения плотность промывочной жидкости понижают (чаще всего за счет аэрации ).Аэрация позволяет уменьшить плотность любых промывочных жидкостей в широких пределах . При этом возрастает вязкость раствора при концентрации воздуха С=0-54% она равна

μ_а=μ_и(I + 3.6 C),

где μ_и- исходная вязкость.

При концентрации воздуха С =54 – 96%

μ_а= μ_и/I – C^0.49.