Види бурових розчинів і їх основні параметри - студопедія
Використання бурових розчинів переслідує такі цілі:
1) винесення частинок вибуренной породи зі свердловини;
2) передача енергії турбобури або гвинтовому двигуну;
3) попередження-надходження в свердловину нафти, газу і води;
i 4) утримання частинок разбуренной породи в підвішеному з-
стоянні при припиненні циркуляції;
5) охолодження і змазування тертьових деталей долота;
6) зменшення тертя бурильних труб об стінки свердловини;
7) запобігання обвалів порід зі стінок свердловини;
8) зменшення проникності стінок свердловини, завдяки коркообразованія.
Відповідно бурові розчини повинні задовольняти ряду вимог:
- виконувати покладені функції;
- не чинити шкідливого впливу на бурильний інструмент і забійні двигуни (корозія, абразивний знос і т.д.);
- легко прокачуватися і очищатися від шламу і газу;
- бути безпечними для обслуговуючого персоналу і навколишнє віючою середовища;
- бути зручними для приготування і очищення;
- бути доступними, недорогими, допускати можливість багаторазового використання
При обертальному бурінні нафтових і газових свердловин в якост-стве промивних рідин використовуються:
- агенти на водній основі (технічна вода, природні бу-ровие розчини, глинисті і негліністих розчини);
- агенти на вуглеводневій основі;
- агенти на основі емульсій;
- газоподібні і аеровані агенти.
Технічна вода - найбільш доступна і дешева промивна рідина. Маючи малу в'язкість, вона легко прокачується, добре видаляє шлам з вибою свердловини і краще, ніж інші рідини, охолоджує долото. Однак вона погано утримує частинки вибуренной породи (особливо при припиненні циркуляції), не утворює упрочняющей кірки на стінці свердловини, добре поглинається низьконапірними пластами, викликає набухання глинистих порід, погіршує проникність колекторів нафти
Природним буровим розчином називають водну суспензію, що утворюється в свердловині в результаті диспергування шламу гірських порід, разбуріваемих на воді.
Глинисті бурові раствориполучілі найбільшого поширення при бурінні свердловин. Для бурової справи найбільший інтерес представляють три групи глинистих мінералів: бентонітові, каолінові і гідрослюдістие.Наілучшімі якостями з точки зору приготування бурового розчину мають бентонітові мінерали. Так, з 1 тонни бентонітової глини можна отримати близько 15 м 3 високоякісного глинистого раство-ра, тоді як з глини середньої якості - 4. 8 м 3. а з низькосортних глин - менше 3 м 3.
Глинисті розчини глінізіруют стінки свердловини, утворюючи тонку щільну кірку, яка перешкоджає проникненню фільтрату в пласти. Їх щільність і в'язкість такі, що розчини утримують шлам разбуренной породи навіть в спокої, запобігаючи його осідання на забій при перервах в промиванні. Обтяжені глинисті розчини, створюючи велику засунений на пласти, попереджають проникнення пластових вод, нафти і газу в свердловину і відкрите фонтанування при бурінні. Однак з тих же причин ускладнене відділення частинок породи в циркуляційної системі бурового розчину.
До негліністих відносяться бурові розчини, приготовлені без використання глини. Безглинистих буровий розчин з конденсованої твердої фазою готується на водній основі. Дисперсна фаза в ньому виходить хімічним шляхом, в результаті взаємодії знаходяться в розчині іонів магнію з лугом NaOH або Са (ОН) 2. Хімічна реакція призводить до утворення в розчині мікроскопічних часток гідроксиду магнію Mg (OH) 2. Розчин набуває гелеобразную консистенцію і після хімічної обробки перетворюється в седиментаційно стійку систему. Такий розчин зберігає свої структурно-механічні властивості при будь мінералізації. Тому його застосовують у випадках, коли потрібно забезпечити високу стійкість стінок свердловини, але забезпечити контроль і регулювання мінералізації розчину складно.
Іншим типом негліністих бурових розчинів є біополімерні розчини. Біополімери отримують при впливі деяких штамів бактерій на полісахариди. Властивості біополімерних розчинів регулюються так само легко, як властивості кращих бурових розчинів з бентонітових глин. Разом з тим, деякі з них надають флокулюючих вплив на шлам вибуренной порід, попереджаючи таким чином освіту суспензії. Крім того, розчини біополімерів термостійкий. Стримує їх застосування відносно висока вартість.
Бурові розчини на вуглеводневій основі являють собою багатокомпонентну систему, в якій дисперсійним (несучої) середовищем є нафта або рідкі нафтопродукти (зазвичай дизельне паливо), а дисперсною (зваженої) фазою - окислений бітум, асфальт або спеціально оброблена глина (бентоніт).
Бурові розчини на вуглеводневій основі не роблять негативного впливу на властивості колекторів нафти і газу, мають змазує здатністю: при їх використанні зменшується витрата потужності на неодружене обертання бурильної колони в стовбурі свердловини і знижується знос бурильних труб і доліт. Однак вартість приготування таких бурових розчинів досить висока, вони пожежонебезпечні, важко видаляються з інструменту та обладнання.
Застосовують бурові розчини на вуглеводневій основі для підвищення ефективності буріння в породах-колекторах і збереження їх нефтегазоотдачі на вихідному рівні, а також для проводки свердловин в складних умовах при розбурюванні потужних пачок набухають глин і розчинних солей.
У емульсійних бурових розчинів дисперсійним середовищем є емульсія типу «вода в нафти», а дисперсною фазою - глина.
Рідка фаза такого розчину на 60. 70% складається з нафти або нафтопродуктів, решта - вода. Емульсійні бурові розчини використовуються при бурінні в глинистих відкладеннях і сольових товщах. Вони володіють хорошими мастильними властивостями і сприяють попередженню прихвата інструменту в свердловині.
Сутність буріння з продувкою газом полягає в тому, що для очищення забою, виносу вибуренной породи на денну поверхню, а також для охолодження долота використовують стиснене повітря, природний-ний газ або вихлопні гази двигунів внутрішнього згоряння. Застосування газоподібних агентів дозволяє отримати великий еко-номический ефект: збільшується механічна швидкість (в 10. 12 раз) і проходка на долото (в 10 разів і більше). Завдяки високим швидкостям висхідного потоку в затрубному просторі, прискорюється винос вибуренной частинок породи. Використання газоподібних агентів полегшує проведення гідрогеологічних спостережень в свердловинах. Крім того, збільшується коефіцієнт нефтегазоотдачі пласта.
Аеровані бурові розчини являють собою суміші бульбашок повітря з промивальним рідинами (водою, нефтеемульсіямі і ін.) В співвідношенні до 30: 1. Для підвищення стабільності аерованих розчинів в їх склад вводять реагенти - поверхнево-активні речовини та піноутворювачі.
Аеровані бурові розчини володіють тими ж властивості-ми, що і рідини, з яких вони виготовлені (для глинистих розчинів - утворюють глинистий кірку, мають в'язкістю і напря-жением зсуву, зберігають природну проникність привибійної зони пласта при його розтині). Разом з тим, великою перевагою аерованих рідин є можливість їх застосування в ос-ложненіем умовах буріння, при катастрофічних поглинаннях промивних рідин, розкритті продуктивних пластів з низьким тиском.