24.4. Очсистные агенты

При бурении трещиноватых пород и отсутствии водопоглощения можно использовать те же очистные агенты, что и при буре­нии монолитных устойчивых горных пород.

При поглощении промывочной жидкости возможны дополни­тельные осложнения в скважине (например, зашламовка скважины, ве­дущая к прихвату снаряда), появляются дополнительные затраты де­нежных средств, труда и времени на приготовление промывочной жидкости, в результате применения более плотных и вязких жидкостей снижается производительность бурения. Поэтому успех бурения при поглощении жидкости будет зависеть от правильности ее выбора.

Очистка скважины от шлама в зонах поглощения промывочной жидкости может производиться следующими способами.

В сухих скважинах наиболее целесообразно переходить на продувку скважин воздухом. При этом часто трещины забиваются пылью и циркуляция жидкости восстанавливается.

Промывочная жидкость при бурении трещиноватых пород созда­ет ряд проблем: размывает и расклинивает керн, понижает вследствие этого выход керна, способствует размоканию пород (ослаблению связей между кусками породы), что приводит к обвалу стенок скважин. Поэто­му при бурении «сухих» скважин при полном поглощении промывоч­ной жидкости в разрезах с неустойчивыми трещиноватыми породами, способными под воздействием промывочной жидкости к обвалам сте­нок скважин, применяют вместо промывочной жидкости сжатый воз­дух. Использование сжатого воздуха значительно повышает производи­тельность бурения. Наибольшую производительность при использова­нии сжатого воздуха имеет ударно-вращательный (пневмоударный) способ, снижающий самозаклинивание керна за счет ударных импульсов.

К сожалению, практика бурения показывает, что «сухие» сква­жины (без наличия подземных вод) встречаются довольно редко, поэто­му чаще всего для очистки забоя используют промывочные жидкости.

При наличии на буровой компрессоров очистку скважины от шлама можно осуществлять путем создания в скважине местной цирку­ляции промывочной жидкости эрлифтными снарядами, а в устойчивых породах перейти на промывку газожидкостными смесями.

При поглощении жидкости следует использовать специальные буровые растворы, способные кольматировать трещины и предотвра­щать таким образом уход жидкости в трещины.

При благоприятных условиях водоснабжения (наличии водоемов) и интенсивном поглощении жидкости (при условии выноса в трещины шлама) возможна промывка водой без выхода ее на поверхность.

24.5 Выбор специальной прмывочной жидкости

Выбор специальной промывочной жидкости для бурения поглощающих горизонтов зависит от способа бурения.

При бурении устойчивых трещиноватых поглощающих горных пород одинарными колонковыми снарядами возможны два направления выбора промывочной жидкости:

1) использовать промывочные жидкости значительной вязкости при ее незначительной плотности;

2) применять промывочные жидкости с наполнителем, способные кольматировать трещины горной породы.

К первой группе можно отнести газожидкостные смеси: аэрированные жидкости и пены. В газожидкостных смесях в контакте воздуха с водой образуются достаточно прочные пленки, повышающие вязкость смеси и способные кольматировать трещины. Обладая невысо­кой плотностью, столб газожидкостной смеси создает незначительное давление на пласт, в результате чего смесь продавливается на неболь­шую глубину в трещины, и поэтому предотвращаются потери помывоч-ного агента. Особенно эффективны при бурении трещиноватых пород пены,' которые помимо высокой закупоривающей (кольматирующей) способности трещин, как отмечено выше, обладают целым рядом дос­тоинств.

К промывочным жидкостям второго направления можно отнести жидкости как с недиспергированной (листовые, волокнистые, гра­нулированные наполнители), так и с тонкодиспергированной твердой фазой. В дисперсных системах в качестве наполнителя высту­пает дисперсная твердая фаза (глинистые частицы, конденсированная твердая фаза и др.). С помощью таких систем можно кольматировать только микротрещины размером до 0,3 мм. Кольматация трещин происходит за счет адсорбирования диспергированной твердой фазы стенка­ми скважин.

Недиспергированные наполнители закупоривают трещины за счет или саморасклинивания жестких наполнителей (песок, дробленный известняк, перлит, ореховая и подсолнечная скорлупа, улюк и т.д.), или расклинивающих сил упругих наполнителей (резиновая крошка, вулка­низированные отходы латекса, скоагулированные глобулы полимеров), или молекулярного взаимодействия частиц волокнистых и листовых на­полнителей (опилки, асбест, пенька, кордное волокно, слюда, целлофан и др.) со стенками трещин.

Выбор наполнителя производят в зависимости от величины рас­крытия трещин. Для жесткого наполнителя размеры фракции должны быть примерно равными трети величины раскрытия трещин:

d =

Упругими наполнителями можно закупорить трещины размером до 5 мм и более жесткими - до 25 мм и более.

Эффективность наполнителей определяют в лаборатории на ими­таторе. Наиболее эффективны упругие наполнители.

Наполнители в трещиноватую зону могут транспортироваться вместе с промывочной жидкостью. Введение его в буровой раствор производят с помощью дозатора по мере встречи поглощающего гори­зонта прямо в процессе бурения. В ряде случаев наполнитель намывают в промежутках между подъемом и спуском бурового снаряда: в начале крупную, затем мелкую фракцию.

При бурении снарядами с гидротранспортом керна при встрече поглощающих горизонтов невысокой проницаемости до 0,03 м³/м ис­пользуют маловязкий глинистый раствор плотностью 1,05-1,10 г/см³, закачиваемый в затрубное пространство как через бурильную колонну, так и через устье скважины.

При бурении скважин глубиной более 150 м и высокой проницае­мости пород используют два вида промывочной жидкости: в затрубное пространство через устье заливают вязкий глинистый или полимергли-нистый раствор, а через бурильную колонну насосом нагнетают воду.

Если поглощающий горизонт значительной мощности и наблю­дается полное поглощение промывочной жидкости, используют пакерные буровые снаряды. Пакер применяют для изоляции поглощающей зоны от забоя скважины. Для закрепления стенок скважины и кольматации трещин в затрубное пространство (трещиноватую зону) заливают вязкий глинистый раствор или раствор с наполнителем.

При бурении неустойчивых горных пород для закрепления сте­нок скважин от обрушения применяют тампонажные смеси.

Бурение трещиноватых пород, как правило, сопровождается ря­дом осложнений и авариями. Грамотно выбрать конструкцию скважин, способ бурения и промывочную жидкость в соответствии с геологиче­скими условиями является одной из важнейших задач технолога. При бурении трещиноватых горных пород необходимо вести регулярный контроль за состоянием стенок скважины, особенно при глубоком буре­нии, проводить кавернометрию, расходбметрию, гидродинамические исследования. С целью своевременного принятия мер в случае ослож­нений, использовать КИП и специальные снаряды и приспособления для предупреждения осложнений и иметь резерв материалов для приго­товления специальных промывочных жидкостей и тампонажных сме­сей.