Глава V Системы буровых растворов

В этом разделе приведена информация о назначении, методах приготовления и регулирования свойств основных систем буровых растворов, применяемых при бурении скважин в различных геологических условиях.

Повторно приведены (глава IV) краткие сведения о функциональном назначении каждого реагента и материала, ожидаемые виды загрязнений растворов и методы корректирования свойств раствора в этих ситуациях; дана технология приготовления растворов, включающая последовательность добавления компонентов и время перемешивания после ввода каждого.

Особое внимание уделяется специальным системам буровых растворов, от которых в значительной степени зависят конечные технико-экономические результаты строительства скважины.

Важным разделом является технология обработки раствора в промысловых условиях, включающая использование комбинированных реагентов, их состав и технологию применения в зависимости от темпа углубления скважины.

1. Бентонитовый раствор для забуривания скважин (Бурение под кондуктор)

Верхняя часть разреза скважины обычно представлена слабосцементированными песками, глинами и песчаниками. Для бурения этих отложений требуется достаточно вязкий бентонитовый раствор с умеренной водоотдачей. Такой раствор в отложениях неустойчивых песков формирует стабилизирующую эти породы фильтрационную корку. Разбуриваемые глины и суглинки частично переходят в раствор, вызывая повышение вязкости и СНС, которые легко снижаются до нужных значений разбавлением водой. Важной особенностью при выполнении этой работы является качество бентонита, применяемого для приготовления раствора. ОАО «ИКФ» поставляет высококачественный бентонит, отвечающий API стандарту, выход раствора из 1тн этого бентонита составляет 18-20м³, а время приготовления исходного раствора - 1,5-2 часа.

Состав раствора № 5.1., кг/м³

Бентонит 50 - 60

Nа₂СО₃ 1

NаОН 1

ИКД 1

Свойства раствора

Плотность, г/см³ 1,05

Условная вязкость, сек 40 - 50

Пластическая вязкость, сПз 8 - 10

ДНС, дПа 60 - 100

СНС_0/10, дПа 30 - 60/50 - 100

Водоотдача, см³/30мин (API) 10 - 12

рН 9

Технология приготовления

В воду затворения добавляют кальцинированную и каустическую соды и через смесительную воронку вводят бентонит. После перемешивания в течение 1,5 - 2 часов раствор готов.

2. Бентонитовый раствор для бурения вечной мерзлоты

(Бурение под кондуктор)

Отложения вечной мерзлоты представлены песками и глинами, сцементированными льдом. При промывке скважины раствором с положительной температурой происходит растепление выбуренной породы и стенок скважины с образованием больших каверн. При этом происходит сильное разбавление раствора с резким падением вязкости и СНС. Для поддержания структурно-механических свойств на заданном уровне расходуется большое количество бентонита и раствора в целом, а иногда возникают и осложнения, связанные с кавернами. Одновременно из мерзлоты в раствор попадает большое количество песка, и появляются проблемы с очисткой раствора.

В ОАО «ИКФ» разработан простой по составу специальный раствор для бурения в условиях вечной мерзлоты.

К хорошо прогидратированному бентонитовому раствору добавляют 2-3 кг/м³ КСl (NaCl). От ввода соли в таком малом количестве раствор несколько загустевает без изменения водоотдачи и приобретает, таким образом, мгновенные структурообразующие свойства. Значения СНС данного раствора через 10сек, 1 минуту и 10 минут покоя являются достаточно высокими и мало отличаются между собой.

При таком растворе у стенок скважины, особенно в кавернах, образуются застойные зоны, за счет чего резко снижается темп растепления стенок скважины, уменьшается размер каверн и интенсивность разбавления раствора.

Опыт показывает, что с применением такого раствора при забуривании вечной мерзлоты почти не требуются дополнительные обработки раствора бентонитом, снижается расход материалов и снижаются затраты времени на осложнения, связанные с кавернообразованием.

Состав раствора № 5.2, кг/м³

Бентонит 50

Na₂CO₃ 1

NaOH 1

Свойства раствора

Плотность, г/см³ 1,04

Пластическая вязкость, сПз 6

ДНС, дПа 60

СНС_0/1/10, дПа 70/100/180

Водоотдача, см³/30мин (API) 14,5

рН 9,5

Состав раствора № 5.2.1

Раствор №6.2 + 3кг/м³ NaCl.

Свойства раствора

Плотность, г/см³ 1,04

Пластическая вязкость, сПз 9

ДНС, дПа 220

СНС_0/1/10, дПа 200/220/260

Водоотдача, см³/30мин (API) 14

рН 9,2

3. Полимер –бентонитовый раствор для массового бурения

Эта система должна отличаться простотой приготовления, низкой стоимостью, малой чувствительностью к разбуриваемым породам и совместимостью с другими дополнительными реагентами (разжижители, смазывающие добавки). К таковым относится пресные бентонитовые растворы на основе полисахаридных полимеров и системы на основе лигносульфонатных реагентов.

Состав раствора № 5.3, кг/м³

Бентонит 30 – 40

Na₂CO₃ 0,5 – 1,0

NaOH 0,5

КМЦ LV (HVT) 5

ИКД 1

ИКЛУБ 3 - 5

ИКСИН - О(1) 1

ИКДЕФОМ 0,2

ИКСТАБ-L 0,2 - 0,5

ИККАРБ-75/150 50 - 100