22.2. Технология бурения

Б

Выбор промывочной жидкости

уровые растворы, применяемые для бурения соленосных пород, должны обладать двумя ос­новными качествами - малой растворяющей способностью пере­буриваемой соли, с одной стороны, и высокой солестойкостью - с другой.

Понизить растворимость соли можно следующим образом:

1) насыщением раствора солью, при котором дальнейшее! растворение вследствие связывания молекул воды ионами соли невозможно;

2) созданием в контакте соли и раствора непроницаемого экрана из компонентов промывочной жидкости;

3) гидрофобизацией соли;

4) при использовании неполярных промывочных жидко­стей, не способных растворять перебуриваемые соли;

5) модификацией поверхности соли за счет образования в ней нерастворимого соединения соли и компонентов промывоч­ной жидкости.

1. Насыщенные растворы в настоящее время находят в разведочном бурении наиболее широкое распространение. Одна­ко следует помнить, что насыщать раствор следует солью, имеющей гидрофильность, равную перебуриваемой соли или бо­лее высокую. Если перебуриваемая соль окажется более гидро­фильной, она будет растворяться в буровом растворе, вытесняя из него менее гидрофильную соль. Гидрофильность соли можно определить по выделяемой теплоте растворения соли (табл. 22.1)

Таблица 22.1

Соль	Теплота растворения
FeCl3	132,4
СаС12	74,5
ВаСl2	8,7
NaCl	-5,1
KCI	-17,6

Так, сильвин (КСl) можно перебуривать с применением на­сыщенных растворов СаСl₂, MgCl₂, NaCl, KC1. В то же время, бишофит можно перебуривать с применением растворов солей. CaCl₂, MgCl₂. При использовании растворов солей КСl и NaCl бишофит будет растворяться (более "гидрофобная" соль - с большей интенсивностью). Растворение бишофита в растворах "гидрофобных" солей (одновалентных металлов) будет происхо­дить даже с большей скоростью, чем в воде.

2. Создать "водонепроницаемый " экран в контакте соли с промывочной жидкостью можно с помощью добавления в рас­твор глины и полимеров. Соль, как известно, представляет собой минерал с ионной постройкой. Поверхность породы обладает значительной электрической энергией. Ранее мы уже отмечали активное взаимодействие электролитов (в частности солей) с глинистыми частицами и макромолекулами полимеров, в ре­зультате чего в контакте с солью адсорбируется достаточно плотный слой глинистых частиц или полимеров. За счет катионов заряд глинистых частиц слоя нейтрализуется, происходит их слипание (коагуляция).

Полученный таким образом экран способствует значитель­ному снижению растворения соли. Однако сами глинистые час­тицы и макромолекулы полимеров гидрофильны, и поэтому полной изоляции соли от молекул воды не происходит.

Для создания "экрана" достаточна невысокая концентрация глины (3-5%) или полимера (лучше всего ПАА - 0,5-1%). Ско­рость растворения при использовании полимерглинистых рас­творов снижается в 2-3 и более раз.

3. Гидрофобизацию горной породы можно осуществлять путем смазки стенок скважины маслом или с помощью тех же полимеров. При смазке стенок скважины смазывающими добав­ками (смад, КАВС, нефть и др.) можно значительно понизить растворимость солей.

4. Используя неполярные жидкости при бурении солей (растворы на нефтяной основе), можно добиться полного пре­кращения растворения солей. Однако растворы на нефтяной ос­нове вследствие высокой токсичности применяют в практике бурения довольно редко. Чаще используют соленасыщенные MgСl₂,нефтеэмульсионные глинистые растворы.

Перспективными солеустойчивыми жидкостями, по мне­нию В.Д. Городнова, являются малосиликатные растворы, спо­собные модифицировать поверхность соли. Достоинством этих растворов является возможность их использования при бурении солей как одновалентных, так и двухвалентных металлов. В ре­зультате взаимодействия жидкого стекла с катионами солей двухвалентных металлов (бишофита, карнолита) на стенках скважины образуется труднорастворимая пленка, предотвращающая растворение солей. Раствор готовят в соотношении на 1% СаС1₂ - 3,7% NaSiO₃ или на 1% MgCl₂ - 4,3% Na₂SiO₃.

Для снижения вязкости силикатного раствора в раствор до­бавляют 2-4% Na₂CO₃ или 2-3% Na₂SO₄.

При бурении соленосных отложений сложно поддерживать минерализацию раствора и одновременно регулировать его тех­нологические показатели. Использование в этом случае глини­стых растворов вызывает ряд проблем, поэтому вместо глины в последнее время стали применять солестойкие соленасыщенные растворы с конденсированной твердой фазой (гидрогели и -солегели) и лигниноглинистые растворы. Лигниноглинистые раство­ры в отличие от соленасыщенных глинистых обладают высо­кой солестойкостью и способностью образовывать в контакте с солью более плотный экран.

Выбор бурового снаряда и параметров технологических режимов бурения

При бурении соленосных отложений используют снаряд бескернового бурения (при хорошо изученном разрезе) и одинарный колонковый снаряд. В качестве породоразрушающего инструмента при бескерновом бурении при­меняют чаще всего шарошечные долота типа М и МС, при ко­лонковом способе - твердосплавные коронки типа М и С.

Параметры технологических режимов бурения не отлича­ются от параметров бурения обычных горных пород.

При перебуривании пластов солей небольшой мощности можно использовать обычные глинистые растворы. После перебуривания более мощных соленосных пластов желательно уста­навливать обсадную колонну (при большой глубине "впотай").