Буровые растворы на водной основе.

Рецептуры буровых растворов.

Различные требования к составу и качеству буровых растворов, предъявляемые в конкретных условиях разбуривания объекта, многообразие геологических условий, наличие подходящего сырья обусловили появление буровых растворов нескольких типов.

Все растворы можно разделить на следующие группы.

1.Буровые растворы на водной основе.

2. Растворы на неводной основе.

3. Газообразные рабочие агенты (воздух, природные газы).

4.Аэрированные жидкости и пены.

Буровые растворы на водной основе.

Безглинистые естественные буровые растворы без химической обработки не обладают структурными свойствами, а способность к коркообразованию у них почти отсутствует. Обработка воды, применяемой при разбуривании вышележащих горизонтов, реагентами- структурообразователями (раствором жидкого стекла от 0.5-1%) позволяет удержать во взвешенном состоянии и накопить в растворе выбуренную породу. Плотность такого раствора может довести до 1,2-1,3 гр/куб.см. при вязкости 25 с. Увеличение содержания коллоидных фракций в таких буровых растворах позволяет применять химическую их обработку более эффективно. К преимуществам малоглинистых и безглинистых буровых растворов относится их небольшая вязкость, лёгкость регулирования параметров и отсутствие необходимости поставки на бурящиеся скважины значительного количества глины. Мало глинистые и безглинистые буровые растворы, обработанные солестойкими понизителями водоотдачи, можно применять в условиях солевой агрессии. Малоглинистые растворы утяжеляются до плотности 1.5 г/ куб.см. добавкой мела. Пресные глинистые растворы хорошо обрабатываются УЩР. Это объясняется сочетанием высокой разжижающей способности последнего со способностью снижать водоотдачу. Кроме того, УЩР - дешёвый и доступный реагент.

Расход УЩР для разжижения глинистых растворов примерно 3-5% по объ-

ёму, а расход реагентов, связывающих ионы кальция, около десятых доли процента. При таком расходе реагентов водоотдачи растворов снижается примерно до 10 куб. см.. В процессе бурения необходимо не только разжижение глинистых растворов, но и увеличение степени структурообразования. В пресных растворах этого можно достигнуть путём добавления 0.1- 0.3% хлористого натрия. Другой способ – прекращения обработки глинистого раствора реагентами – разжижителями глины с последующим разбавлением водой или добавлением свежей глины в циркулирующий глинистый раствор с помощью смесителей и разбавлением водой.

Слабоминерализованные (известковые) глинистые растворы – растворы, содержащие 1-3% хлористого натрия. В них действие УЩР уже не эффективно и лучше применять ССБ, нитролигнин и другие реагенты обычно в сочетании с каустической содой. Расход реагентов – разжижителей при первичной обработке растворов составляет до 5-7% (по объёму). Наиболее доступный и дешёвый реагент, применяемый для стабилизации слабоминерализованных буровых растворов,-ССБ. Так как она разжижает буровые растворы из кальциевых глин, растворы из натриевых глин необходимо превратить в растворы из кальцевых.

Однако, это сложно поэтому подобные растворы не превращают в кальцевые, а подвергают известковой обработке. В результате глинистые растворы становятся восприимчивыми к разжижающему действию ССБ. И чувствительность его к коагулирующему влиянию хлористого натрия значительно уменьшается. Кроме того, высокая глиноёмкость известкого- глинистых растворов придаёт им преимущественно при разбуривании легко набухающих глин.

Для средне- и высокоминерализованных глинистых растворов основными реагентами- стабилизаторами служат КССБ и КМЦ. При содержании свыше 3-4% хлористого натрия, вводят до 15-20 % КССБ, что обеспечивает снижение водоотдачи до 10 куб.см. и ниже, а КМЦ – до 20%. При высокой минерализации (при практически насыщенных растворах- рассолах) концентрация КМЦ или гипана, обеспечивающая удовлетворительную водоотдачу глинистого раствора, достигает 30-40% по объёму.

Ввод такого количества реагента в раствор связан с его большим разбавлением. Приводящих к полной потере структурных свойств. Это явление усугубляется тем, что указанные реагенты в высокоминерализованных глинистых растворах не только не увеличивают вязкость, но приобретают способность разжижителя. Для улучшения структурообразования таких растворов применяют добавки палыгорскита или предварительно гидратированных бентонитовых глин, а также низкосортного асбеста.

Эмульсионные глинистые растворы – это растворы, в которых эмульгирована нефть или нефтепродукты. Содержание нефти в таких растворах до 10-25%. В качестве эмульгаторов применяют как специальные добавки (нефтяные сульфокислоты, детергенты), так и многие реагенты- стабилизаторы, используемые для обработки глинистых растворов. Это исключает необходимость использования специальных эмульгаторов. Один из наиболее активных эмульгаторов – УЩР. Технология приготовления эмульстонных глинистых растворов заключается в прямом добавлении нефти в глинистый раствор, обработанный реагентами- стабилизаторами. Добавленная нефть несколько повышает вязкость глинистого раствора, которую снижают путём увеличения количества реагента и воды. В качестве добавки можно применять сырую нефть, частично обводнённую, дизельное топливо и т.д. Оптимальная для данных условий добавка нефти определяется опытным путём.

Силикатные глинистые растворы в основе своей содержат жидкое стекло, растворённое в воде. Особенность этих растворов заключается в том, что в них не размокают глины. Это позволяет применять их при разбуривании горизонтов, сложенных из легко набухающих и обваливающихся пород, бурение в которых затруднено или практически невозможно при использовании других видов растворов. Водоотдача силикатных растворов обычно велика и не снижается при обработке реагента ими.

К недостаткам этих растворов относятся отсутствие для них эффективных разжижителей, а также невозможность их использования в присутствии солей кальция и магния. В этих случаях силикатные растворы необходимо обрабатывать реагентами, связывающими ионы кальция.

Термостойкие глинистые растворы используют для бурения глубоких скважин, где под влиянием высокой температуры в растворах развиваются обратные и необратимые изменения. Основная причина необратимых изменений – термический распад химических реагентов- стабилизаторов, кроме того, происходит усиленное диспергирование глинистых частиц. В результате этого может произойти загущение и разжижение глинистого раствора, как правило, с ростом водоотдачи. При наличии только обратимых явлений свойства глинистых растворов, подвергнутых нагреванию после охлаждения восстонавливаются. Поэтому верхний предел применимости глинистых растворов при нагревании в первую очередь определяется температурной границей начинающихся необратимых изменений. Для пресных растворов из натриевых глин, стабилизированных УЩР, верхний предел составляет 180-190 градусов, а стабилизированных гипаном 200-220 градусов. Для слабо минерализованных растворов из кальцевых глин, обработанных ССБ и УЩР(и известковых), верхний предел, обусловленный распадом ССБ, составляет 120-130 градусов. Добавление 0,2-0,4% хроматов, а в ряде случаев и значительно меньше, позволяет повысить термостойкость слабоминерализованных (известковых) глинистых растворов до температуры 140-150 градусов. В ряде случаев сочетании хроматов с гепаном в качестве понизителя водоотдачи и с нетралигнином в качестве разжижителя позволяет поднять термостойкость слабоминерализованных растворов до 200 градусов.

Ещё более сложна стабилизация высоко минерализованных глинистых растворов в условиях низких температур. Положительные результаты получены для высокоминерализованных растворов, обработанных КМЦ (2,5%) с нитролигнином(3%). При добавлении в качестве реагента, повышающего термостойкость, раствора жидкого стекла (5-10%)

Глинистые растворы, обработанные ПАВ, применяют, если необходимо небольшое поверхностное натяжение их. В ряде случаев оптимальные добавки ПАВ для снижения поверхностного натяжения составляют: ОП-7, ОП-10, сульфонол и М-20 до 0,7-1%; НЧК до 1,5-4%.

Отрицательное влияние ПАВ заключается в ухудшении структурно- механических свойств, росте водоотдачи и вспенивания растворов. В отдельных случаях (например, мылонафт и кальцевые глины) происходит сильное застудневание, которое ликвидируется только при большом расходе реагентов разжижителей и воды.

Буровые растворы небольшой плотности необходимы в некоторых случаях. Наиболее простой метод получения таких растворов - разбавление их водой.

Однако это не всегда возможно, в связи с резким изменением структурных свойств и ростом водоотдачи. Поэтому разбавление сочетают с добавлением в раствор высококоллоидных глин. Наибольшее снижение плотности (1,05гр/ куб.см и ниже) получают при полной замене глинистого раствора бентонитовым. Ещё меньшие плотности имеют растворы на нефтяной основе (РНО) – до 0.9 гр/ куб.см. На конец наиболее лёгкими являются аэрированные растворы плотности до 0.5-0,6 гр, куб.см.(атмосферном давлении).

Дата добавления: 2015-07-11