Очистные агенты при бурении

Для очистки скважины от шлама и охлаждения породоразрушающего инструмента в процессе бурения в скважину закачивают с помощью насоса промывочную жидкость (очистной агент), которая, доходя до забоя и затем изливаясь через устье скважины, охлаждает буровую коронку и выносит на поверхность частицы выбуренной горной породы.

Наиболее целесообразно определять их классификацию по следующим признакам.

1. По виду дисперсионной среды:

с водной дисперсионной средой (на водной основе);

с углеводородной дисперсионной средой (на углеводородной основе);

газообразные агенты.

2. По виду дисперсной фазы:

с твердой фазой (дисперсии, суспензии);

с жидкой фазой (эмульсии);

с газообразной (аэрированные растворы, пены);

с конденсированной фазой;

комбинированные.

3. По составу дисперсной фазы или солей:

глинистые растворы (суспензии);

силикатно-гуминовые растворы; меловые растворы;

алюминатные растворы; гипсовые растворы; хлоркальциевые растворы;

хлоркалиевые растворы и др.

4. В зависимости от обработки:

обработанные химическими реагентами;

необработанные.

5. По условиям применения:

для нормальных геологических условий;

для осложненных условий.

6. По способу приготовления:

естественные- из разбуриваемых горных пород;

искусственно приготовленные.

7. По степени минерализации NaCl:

пресные и слабоминерализованные до 0, 5 % NaCl; средней минерализации 1-3, 5 % NaCl; высокоминерализованные до 1 0 % NaCl.

Выбор промывочной жидкости (очистного агента) зависит от пластового давления, устойчивости пород, обеспеченности буровой необходимыми материалами и организации работ. Обычные глинистые растворы в условиях геотермальных скважин неэффективны, а в продуктивной зоне вообще неприменимы, так как их использование приводит к закупориванию каналов, по которым горячий флюид поступает в ствол скважины. Глинистая корка при температуре - 200 С спекается на стенках скважин, удалить ее весьма трудно, чаще - невозможно.

Для каждого технологического интервала (пласта, горизонта, свиты) должны быть выбраны и обоснованы (регламентированные) свойства (параметры) промывочной жидкости:

Плотность р, г/см3;

Плотность промывочной жидкости должна быть такой, чтобы обеспечить компенсацию пластового давления флюидов проявляющих горизонтов и не допустить нарушения целостности стенок скважины в породах, склонных к этому виду осложнений.

Однако плотность промывочной жидкости должна быть минимальной, чтобы не допустить поглощения и не ухудшать технико-экономические показатели бурения.

показатель фильтрации за 30 мин Ф30, см3;

Показатель фильтрации промывочной жидкости Ф3о определяется устойчивостью, проницаемостью горных пород, а также их насыщенностью пластовыми водами и флюидами. Снижение показателей рекомендуется для бурения в неустойчивых, хорошо проницаемых породах и при вскрытии продуктивных залежей. Однако чрезмерное снижение показателя фильтрации может вызвать ухудшение технико-экономических показателей бурения скважины из-за нарушения баланса гидростатического и пластового (призабойного) давления в скважине.

толщина фильтрационной корки t, мм;

пластическая вязкость цп, Пас;

Вязкость раствора должна быть достаточной для обеспечения выноса частиц выбуренной породы из скважины, предотвращения, снижения или прекращения поглощений промывочной жидкости в скважине. Однако чрезмерная вязкость повышает гидравлические сопротивления в циркуляционной системе скважины и ухудшает условия очистки промывочной системы.

Величина условной вязкости Т должна составлять 25-30 с.

Исходя из опыта бурения скважин, значение пластической вязкости не должно превышать 0, 006 Пас при плотности растворов до 1, 4 г/см3 и 0, 01 при плотности свыше 1, 4 г/см3.

динамическое напряжение сдвига х0, Па;

эффективная вязкость цэ, Пас;

статическое напряжение сдвига за 1 и 10 мин соответственно СНС1 и СНС10, Па;

Статическое напряжение сдвига должно быть достаточным для удержания во взвешенном состоянии утяжелителя и частиц выбуренной породы при прекращении циркуляции промывочной жидкости. Вместе с тем статическое напряжение сдвига должно быть минимально допустимым, так как повышенное значение прочности структуры промывочной жидкости вызывает затруднение при запуске насосов, создает значительное давление на стенки скважины, что в слабосвязанных породах может вызвать гидравлический разрыв пласта при восстановлении циркуляции и ухудшает условия очистки от частиц выбуренной породы и дегазации очистного агента.

условная вязкость Т, с;

водородный показатель рН;

Значение водородного показателя рН определяется типом промывочной жидкости, видом химического реагента, используемого для регулирования параметров бурового раствора, и характером и интенсивностью взаимодействия фильтрата промывочной жидкости с породами и флюидами продуктивных пластов и неустойчивыми породами в стенках скважины.

содержание песка П, %.

МАТЕРИАЛЫ И РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Глина - основной компонент для приготовления промывочных жидкостей. Отличительная способность глины состоит в том, что, адсорбируя воду, она превращается в вязкий, пластичный материал, который легко распускается в воде и образует стабильные суспензии.

В состав глин входят осадочные полудисперсные породы, а также водорастворимые соли и органические вещества. По химическому составу глины относятся к водным алюмосиликатам. Наиболее распространенные глинообразующие материалы - монтмориллонит, гидрослюда, каолинит и палыгорскит.

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАГЕНТЫ

Для придания раствору определенных технологических свойств, отвечающих требованиям конкретных геологических условий, промывочные жидкости обрабатывают различными химическими реагентами.

Кальцинированная сода - карбонат натрия Na2CO3 -Назначение:

связывание двухвалентных катионов, поступающих в раствор при разбуривании гипса, ангидрита, цемента или с пластовой минерализованной водой;

ухудшение свойств глинистых растворов, приготовленных из местных глин невысокого качества;

повышение качества глинопорошков из небентонитовых глин, увеличение выхода глинистого раствора;

повышение щелочности глинистого раствора.

Каустическая сода - гидроксид натрия NaOH - применяется для обработки почти всех видов промывочных жидкостей на водной основе. Назначение:

нейтрализация сероводорода; обеспечение растворения органических реагентов; связывание двухвалентных катионов; повышение щелочности растворов.

Гидроксид кальция - гашеная известь Ca(OH)2 - широко применяется для регулирования свойств глинистых растворов. Назначение:

загущение глинистых растворов в области гидрофильной коагуляции и повышения структурных свойств растворов;

увеличение содержания катионов кальция в фильтрате;

повышение щелочности глинистых растворов.

1) прямая промывка, при которой очистной агент закачивается на забой скважины через буровой снаряд, а поднимается на поверхность по кольцевому зазору между колонной бурильных труб и стенками скважины;

2) обратная промывка, при которой очистной агент закачивается в скважину по кольцевому зазору между колонной бурильных труб и стенками скважины и поднимается на поверхность внутри бурового снаряда.