 |
Глава 6. Очистные агенты. 6.1. Назначение и классификация
|
|
|
|
Глава 6. Очистные агенты
Эффективность бурения скважин во многом определяется составом очистного агента, а также зависит от схемы и режима промывки скважины в процессе бурения. В качестве очистного агента могут быть использованы промывочные жидкости от самых простых по составу (вода, углеводородная жидкость) без твердой фазы и добавок многофункционального назначения до сложных по рецептуре многокомпонентных промывочных жидкостей, газообразные агенты (воздух, газы различного состава и происхождения), а также смеси на основе промывочных жидкостей и газообразных агентов – газожидкостные смеси (аэрозоли, аэрированные жидкости и пены).
Рациональные условия применения различных видов очистных агентов зависят от их состава и технологических свойств, которые в свою очередь определяются составом и свойствами перебуриваемых горных пород, возможными осложнениями при бурении, видом и составом подземных вод, пластовым давлением и другими факторами.
6. 1. Назначение и классификация
Очистные агенты предназначены для выполнения следующих основных технологических функций:
- удаление бурового шлама с забоя при бурении и вынос его восходящим потоком по стволу скважины на поверхность;
- охлаждение породоразрушающего инструмента при бурении;
- сохранение и повышение устойчивости стенок скважин в горных породах, склонных к нарушению их сплошности;
- создание гидромониторного эффекта потоком и стекающих жидкости из промывочных каналов;
- уменьшение трения элементов породоразрушающего инструмента и бурильной колонны о горную породу;
- предотвращение кольматации продуктивных (водоносных, нефтегазоносных) горизонтов и сохранение их естественной проницаемости;
|
|
|
- предотвращение выбросов флюидосодержащих компонентов из пластов с высоким пластовым давлением;
- удерживание во взвешенном состоянии частиц бурового шлама и утяжелителя при внезапном прекращении циркуляции по стволу скважины;
- более эффективное разрушение горных пород на забое в процессе бурения;
- обеспечение переноса энергии от наземного оборудования (насосы, компрессоры) к забойным устройствам – гидро-пневмоударникам, турбобурам, забойным винтовым двигателям и др.
Кроме того, очистные агенты должны удовлетворять определенным требованиям при их применении. Они должны приготовляться из недорогих и недефицитных материалов, быть нетоксичными и не загрязнять окружающую среду, легко обрабатываться химическими реагентами и менять свои свойства в широком диапазоне, быть устойчивыми к действию минерализованных сред, снижать коррозию и абразивный износ инструмента и бурильной колонны. Очистные агенты должны обладать тиксотропными свойствами, надежно закупоривать поры и трещины в поглощающих непродуктивных горизонтах.
На процесс очистки забоя скважины и сохранность керна большую роль оказывает схема циркуляции очистного агента. Существует четыре схемы циркуляции очистного агента: прямая, обратная, призабойная (местная) и комбинированная (рис. 6. 1)
Прямая циркуляция (рис. 6. 1, а) заключается в принудительной подаче очистного агента с поверхности по колонне бурильных труб к забою и от забоя по кольцевому каналу между бурильными трубами и стенками скважины к поверхности. При этом продукты разрушения забоя (шлам) выносится на поверхность. Лишь в особых случаях в состав бурового снаряда включается открытая шламовая труба (наружный шламосборник), где скапливается наиболее крупные частицы шлама. Прямая циркуляция проста по устройству и получила наибольшее распространение.
|
|
|
Рис. 6. 1. Схемы циркуляции промывочной жидкости при бурении
Обратная циркуляция очистного агента (рис. 6. 1, б) осуществляется через устье скважины в кольцевой канал, по которому очистной агент достигает забоя, а затем движется к поверхности по внутреннему каналу бурильных труб. Обратная циркуляция обеспечивает лучшую очистку забоя за счет более высокой скорости восходящего потока в бурильных трубах, способствует повышению выхода керна и может быть использована для непрерывной транспортировки керна на поверхность. Для обратной циркуляции необходима герметизация устья скважины. Обратную циркуляцию нельзя применять при бурении трещиноватых и закарстованных пород, в которых теряется промывочная среда.
Местная или призабойная циркуляция (рис. 6. 1, в) достигается при расхаживании бурового снаряда. При подъеме снаряда происходит заполнение забойного пространства жидкостью, находящейся в скважине, а при спуске снаряда она вытесняется через обратный клапан над переходником и поступает на забой. Таким образом, создается местная циркуляция, интенсивность которой зависит от частоты расхаживания снаряда.
Комбинированная циркуляция (рис. 6. 1, г) создается с помощью специального эжекторного снарядами при бурении с эрлифтом. Жидкость, движущаяся по колонне бурильных труб вниз, на выходе из труб через специальную насадку имеет высокую скорость истечения. В результате этого около диффузора создается разряжение и происходит подсос жидкости с забоя скважины, которая по патрубку диффузора поступа
ет в кольцевое пространство скважины. Этот способ промывки применяется для повышения выхода керна.
Очистные агенты представляют собой дисперсные системы, которые состоят из дисперсной или твердой фазы и дисперсионной среды, представленной жидкой или газообразной фазами.
Существует множество классификаций очистных агентов по тем или иным признакам. 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 дисперсионной фазы:
- с твердой фазой (дисперсии, суспензий);
- 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;
- хлоркальцевые 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 10 % NaCl.
|
|
|
