Назначение буровых растворов

А.Н. Ананьев

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ДЛЯ

ИНЖЕНЕРОВ

ПО БУРОВЫМ РАСТВОРАМ

Под редакцией профессора А.И. Пенькова

Издание первое

Волгоград, 2000 г.

Краткое содержание

ГЛАВА I

Введение

Буровые растворы появились как важный элемент в процессе строительства скважин еще в XIX-м веке. Для заполнения и промывки скважин использовалась вода и получающийся естественным путем глинистый раствор. В последующем раствор стали специально готовить из глины, добываемой на поверхности.

В 30-е годы произошло бурное развитие буровой техники, однако в области буровых растворов прогресс был настолько незначительным, что такие параметры раствора, как удельный вес и вязкость часто были синонимами, а эффективность бурения зависела от индивидуальных способностей исполнителя.

Роторный способ бурения начали применять в 1890 г., а первая книга по промывочным жидкостям вышла в свет в 1936 г.

Резко изменилось отношение к буровым растворам в середине 40-х годов после того, как многими специалистами было установлено, что продуктивность вскрываемых нефтяных пластов в значительной степени зависит от качества применяемых глинистых растворов.

В течение последних десятилетий в области буровых растворов произошли значительные изменения. Были созданы специализированные компании, которые выполняют весь комплекс работ по буровым растворам, начиная с производства реагентов, материалов, специального оборудования и приборов до разработки технологий приготовления растворов и осуществления инженерного сервиса на буровых предприятиях.

Одной из таких компаний является первая российская компания, работающая в области буровых растворов, ОАО «Интернешнл Касп Флюидз», находящаяся в г. Волгограде. ОАО «ИКФ» зарегистрировано 25 июня 1992 года и внесено в Государственный Реестр предприятий за № 250.16.

ОАО «ИКФ» имеет российскую лицензию на строительство скважин всех назначений и лицензию на обучение специалистов по буровым растворам.

Основные виды деятельности компании «ИКФ»:

- Разработка и внедрение новых технологий в области буровых растворов;

- Подготовка программ по буровым растворам;

- Производство химических реагентов;

- Поставка реагентов и материалов на буровые предприятия со склада «ИКФ»;

- Поставка средств очистки и регенерации буровых растворов;

- Инженерный сервис с использованием лабораторного оборудования для контроля состава и свойств буровых растворов по международному стандарту АНИ;

- Центральная лаборатория «ИКФ» оснащена импортным и отечественным оборудованием для проведения исследований, входного контроля качества реагентов и обучения специалистов.

В центральной лаборатории постоянно осуществляется обучение свободных от вахты инженеров новым технологиям и методическим приемам работы, по причине чего специалисты «ИКФ» отличаются высоким уровнем квалификации.

Данное учебное пособие предназначено для специалистов в области технологии бурения, в особенности для работников службы буровых растворов.

Руководство подготовлено для работников производственной сферы и особой научной ценности не представляет.

Автор выражает глубокую благодарность Генеральному директору ОАО «ИКФ» С.А. Федосееву за организацию и активное участие в подготовке данного учебного пособия.

Главы IV и VI подготовлены с помощью инженера по буровым растворам ОАО «ИКФ» А.М. Сиваченко, им подготовлен § 11.

Автор благодарен А.Е. Долгих – старшему научному сотруднику лаборатории буровых растворов ОАО «ВолгоградНИПИнефть» - за полезные замечания и подготовку ряда аналитических методик контроля.

Большая благодарность И.В. Лазаревой и Е.В. Шуваловой – секретарям-переводчикам ОАО «ИКФ» - за литературно-техническую редакцию и оформление пособия.

Профессором А.И. Пеньковым отредактированы все разделы учебного пособия и самостоятельно подготовлены разделы: § 8, раствор № 5.25.

ГЛАВА II

Назначение буровых растворов

Успех бурения скважин в значительной степени зависит от состава и свойств буровых растворов, которые должны обеспечивать безопасность и безаварийность ведения работ при высокой скорости бурения и качественном вскрытии продуктивного пласта. Применение буровых растворов с регулируемыми свойствами оправданно требует значительных средств с целью экономии затрат времени на работы, связанные с авариями, осложнениями, проработками и промывками, длительностью и результатами освоения.

1. Охлаждение и смазка долот и бурильных труб

В процессе бурения между долотом и разрушаемой породой, а также между вращающимся бурильным инструментом и стенками скважины возникают значительные силы трения. Благодаря присутствию промывочной жидкости коэффициент трения значительно уменьшается, а теплота, образующаяся вследствие трения, рассеивается потоком жидкости. Кроме того, на стенках скважины образуется скользкая корка, которая уменьшает силы трения труб при вращении и СПО. Существенно понижают коэффициент трения смазывающие добавки.

2. Очистка забоя скважины

Это одна из основных функций раствора, способствующая достижению максимальной скорости бурения за счет эффективной очистки забоя от выбуренной породы. Для избежания усталостного (повторного) режима разрушения забоя используются гидромониторные насадки на долоте. Наилучшие условия разрушения создаются при минимальной разнице гидростатического и порового давлений в разбуриваемых породах. Механическая скорость бурения повышается при обработке раствора ПАВ, понижающими поверхностное натяжение. Существенное влияние оказывает величина мгновенной фильтрации раствора, чем она больше, тем выше механическая скорость.

Однако, не всегда удается поддерживать все указанные параметры для успешной работы долота, ибо существует целый ряд и других технологических требований к буровому раствору, связанных с геологическими условиями бурения.