21.2. Технология твердых микротрещиноватых глинистых пород

Выбор бурового снаряда. Бурение микротрещинова­тых глинистых пород производят одинарными колонковыми сна­рядами (ОКС), одинарными эжекторными снарядами (ОЭС), снарядами бескернового бурения и, наконец, снарядами с гидро­транспортом керна. Наиболее эффективно колонковое бурение скважин глубиной до 300 м снарядами с гидротранспортом керна.

При хорошо изученном геологическом разрезе весьма про­изводительным способом бурения является бескерновое бурение шарошечными долотами типа С.

Широкое распространение в практике бурения находит бу­рение одинарными колонковыми снарядами. В этом случае для снижения давления жидкости на керн используют предохрани­тельный конус (лучше с "чулком") или одинарный эжекторный снаряд.

В качестве породоразрушающего инструмента обычно применяют твердосплавные коронки типа СМ или СТ.

Выбор промывочной жидкости. При бурении микротре­щиноватых глинистых пород (осыпающихся и стреляющих аргиллитов, глинистых сланцев) хорошие результаты показывают ингибирующие растворы с электролитами, содержащие полива­лентные металлы: хлоркальциевые, алюминизированные, сили­катные.

Катионы этих электролитов способны активно нейтрализо­вать заряд глинистых частиц, сшивать крупные частицы и образовывать новые соединения, кольматирующие микротрещины.

Так, например, хлористый кальций, взаимодействуя со щелочью, образует труднорастворимое основание Са(ОН)₂ .которое в присутствии силикатов (глинистых частиц)быстро затвердевает и кристаллизуется. Кроме того, ионы Са^{2 +} нейтрализуют заряд стенок трещин, что ведет к обезвоживанию микротрещин и их смыканию.

Хлоркальциево-гипсовые растворы содержат гипс, кото­рый в трещине твердеет быстрее, чем Са(ОН)2, поэтому эти рас­творы более эффективны.

В микротрещинах шириной, измеряемой долями микрона, твердение раствора и "сшивание" трещин происходит без уча­стия глинистых частиц (безглинистый раствор).

Однако хлоркальциевые растворы хороши только при бу­рении глинистых пород, имеющих в качестве обменных катионов ионы Na⁺ , при бурении глинистых пород, содержащих ионы кальция, они малопригодны. В этом случае более пригодны си­ликатные растворы. Жидкое стекло имеет химическое сродство с глиной и поэтому легко поглощается микротрещинами глинистой породы. С течением времени пленки кремнекислоты, образован­ной в микротрещине, связывают кусочки аргиллита. Жидкое стекло - щелочь — с обменными катионами Са²⁺ образует Са(ОН)₂.

Считается, что наиболее эффективными являются малоси­ликатные растворы, при которых разбавленное жидкое стекло способно проникать в трещины на большую глубину.

К недостаткам силикатных растворов следует отнести вы­сокую вязкость и трудность ее регулирования.

Хорошими крепящими свойствами обладают и алюмини­зированные растворы, образующие в трещинах гидроксид алю­миния. Последний имеет химическое сродство с глинистыми частицами, способен нейтрализовать заряд глинистых частиц, сши­вать их между собой и с поверхностью стенок трещин.

При наличии трещин более значительной величины все шире используют различные солегели: полимер кальциевосиликатные (ПКСР), полимералюмосиликатные (ПАСР) и другие, способные кольматировать и закреплять стенки скважин в глини­стых породах.