Зависимость объема тампонажной смеси от состава ее компонентов

Тип ПЩР	Добавка воды ПЩР/вода	Добавка электролита СаСl2 (гель/электролит)	Объем образованной массы, %	Закупоривающая способность при давлении 5МПа, мм
ПЩР-1	1/1	5/1	50	4
	1/1	2/1	65	4
	1/1	1/1	60	4
ПЩР-2	1/1	5/1	70	5
	1/1	2/1	80	5
	1/1	1/1	60	5
ПЩР-3	2/1	5/1	100	5
	2/1	2/1	100	5
	2/1	1/1	80	5
ПЩР-4	1/1	2/1	80	5
	1/1	1/1	80	5
ПЩР-5	1/1	1/9	17	5
	1/1	1/3	35	5
	1/1	1/1	40	5
	1/1	3/1	50	5
	1/1	5/1	70	5

Диски опускались в емкость с раствором СаС1₂, а ПЩР заливалась в цилиндр имитатора сверху. В цилиндр помещался поршень с рукояткой. При перемещении поршня вверх и вниз в трещине происходило перемешивание ПЩР с раствором CaCl₂ с образованием волокнистой массы, кольматирующей трещину.

В производственных условиях процесс кольматации можно вести по двухканальной системе: например, по затрубью - раствор электролита по трубам. Подачу ПЩР следует производить последовательно малыми порциями, что будет способствовать полному перемешиванию растворов.

12.5. Применение пен при бурении трещиноватых пород

Пена представляет собой дисперсную систему, в которой дисперсионной средой являются пленки воды, а дисперсной фазой - газ, составляющий основную часть объема системы - 99%. Соотношение фаз в дисперсных системах воздухжидкость определяется степенью аэрации , представляющей собой отношение расходов газа У_г и жидкости У_ж при атмосферном давлении, т.е.

,

Дисперсионная система при 50 представляет аэрированную жидкость, а при =50-350 - пену.

Существуют различные способы получения пены. Наибольшее распространение получил способ, при котором пена получается при помощи компрессора низкого давления и дожимного устройства, cмонтированного на буровом насосе.

Бурение с очисткой забоя пеной сочетает преимущества бурения с продувкой воздухом и с промывкой вязкой жидкостью.

Пена обладает весьма малой плотностью, приближающейся к плотности воздуха, что снижает гидростатическое давление в скважине и позволяет существенно в 3-4 раза увеличить механическую скорость бурения, и наряду с этим она обладает повышенной вязкостью, позволяющей кольматировать трещины горной породы и выносить из скважины довольно крупные частицы шлама.

При использовании пен улучшаются условия эксплуатации бурового оборудования, сокращаются сроки бурения скважины, увеличивается экономия денежных средств, труда и материалов.

Пены применяют при бурении скважин на твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые. Они широко используются при бурении геологоразведочных скважин в многолетнемерзлых, интенсивно трещиноватых, раздробленных, перемятых, перемежающихся по твердости породах; породах, подверженных эрозийному износу при высоких скоростях восходящего потока жидкости или воздуха; в моренных отложениях; в интервалах поглощения очистного агента; в дренированных зонах разреза; в высокогорных, пустынных, арктических районах с затрудненными условиями обеспечения буровых установок технической водой.

Пену не следует применять при бурении по несцементированным рыхлым породам, в сильно обводненных породах и в высоконапорных пластах, где давление превышает давление столба пены. В Красноярском крае в Норильской комплексной геологоразведочной экспедиции пены нашли широкое распространение, в 1987г. За это время накоплен определенный опыт, позволяющий судить о достоинствах и недостатках применения данного метода очистки забоя скважин.

К достоинствам, наряду с перечисленными выше, можно отнести:

 более высокую, чем при промывке скважин растворами, механическую скорость бурения;

 значительное снижение расходов материалов на приготовление очистного агента и, следовательно, снижение общих затрат по скважине;

 сокращение затрат времени на предупреждение и ликвидацию поглощений промывочного агента в скважине;

 возможность бурения многолетнемерзлых пород без их растепления, вызывающего обрушение скважин.

Недостатком является невозможность обеспечения устойчивости стенок скважины при бурении осадочных пород, склонных к обрушению.

Верхняя часть разреза скважин, бурящихся в Норильском районе, в основном представлена устойчивыми породами эффузивной толщи, изобилующими зонами поглощений промывочной жидкости, поэтому весьма целесообразно развивать и расширять область применения бурения скважин с очисткой забоя пеной.

Начиная с момента внедрения способа бурения с очисткой забоя пеной и до 1987 г., в Норильской КГРЭ наблюдался неуклонный рост бурения этим способом.