Утяжеленные глинистые растворы

 

К утяжеленным глинистым растворам относятся растворы с повышенной плотностью (до 2,2 г/см³ и более), содержащие тонкодиспергированные утяжелители. Эти растворы применяют при бурении неустойчивых горных пород, а также для предупреждения водопроявлений, выбросов нефти и газа в пластах с высоким давлением.

Качественные глинистые растворы, имеющие невысокую вязкость, но способные удерживать частицы утяжелителя во взвешенном состоянии, обрабатывают утяжелителем. Обычно утяжеляют глинистые растворы, предварительно обработанные химическими реагентами. Особое внимание уделяют структурно-механичес­ким свойствам исходного раствора. Статическое напряжение сдвига подлежащего утяжелению раствора должно быть не менее 2 Па через 1 мин. Утяжелители к растворам добавляют в перемешивающие устройства, реже на буровых установках в процессе циркуляции раствора. Расход утяжелителя на 1 м³ исходного раствора для получения заданной плотности определяется по формуле

q = r_у(r_г - r₁)/(r_у - r_г),

где r_у, r_г, r₁ – плотности соответственно утяжелителя, заданного глинистого раствора, исходного раствора, кг/м³.

С учетом влажности утяжелителя

q = r_у(r_г - r₁)/(r_у - r_г)(1 - п + п r₁),

где п – влажность утяжелителя, доли единицы.

Утяжеление глинистых растворов сопровождается существенным повышением их вязкости и статического напряжения сдвига. Снижение вязкости разбавлением водой нецелесообразно, так как это ухудшает параметры раствора и вызывает необходимость добавки дополнительного утяжелителя. Поэтому понижать вязкость утяжеленных глинистых растворов следует химическими реагентами, содержащими небольшое количество воды, например хромлигносульфонатом, ПФЛХ. Добавки реагентов подбираются опытным путем.

Использование утяжеленных глинистых растворов приводит к существенному снижению механической скорости бурения.

 

 

Аэрированные глинистые растворы

 

Глинистые растворы, насыщенные воздухом, применяются для борьбы с поглощениями. Аэрированные глинистые растворы имеют пониженную плотность, меньшую, чем у исходного раствора, водоотдачу, повышенные статическое напряжение сдвига и вязкость, обладают высокой очистной способностью и совместимы с различными видами химической обработки. Аэрированные растворы характеризуются либо воздухосодержанием – количеством воздуха в единице объема, либо степенью аэрации, которая представляет собой отношение объемного расхода воздуха при нормальных условиях к объемному расходу жидкости.

Реологические свойства аэрированных глинистых растворов во многом зависят от воздухосодержания. Повышение плотности исходных глинистых растворов приводит к резкому увеличению параметров их реологических свойств. Поэтому для аэрации следует использовать качественные глинистые растворы с небольшим содержанием твердой фазы.

Аэрируются практически все промывочные жидкости. При степени аэрации более сорока аэрированные жидкости, в том числе и глинистые растворы, переходят в пены.

 

 

Меловые и сапропелевые растворы,

Промывочные жидкости на основе выбуренных пород

Меловые растворы

 

Меловые растворы представляют собой группу растворов различного целевого назначения, в которых основной компонент твердой фазы – мел. Меловые растворы в условиях сложного физико-химического взаимодействия глинистой фазы с дисперсионной средой, сопровождающегося ухудшением качества раствора вплоть до гидрофобной коагуляции твердой фазы, выполняя все функции промывочных жидкостей, оказываются более устойчивыми.

Меловой порошок не дает в воде агрегативно устойчивой суспензии вследствие недостаточной гидратации поверхности. Стабилизация водной суспензии мела достигается введением 15 % таких реагентов, как КССБ, ССБ, УЩР, 1-2 % полимеров и ряда других веществ. Так как дисперсность мела меньше, чем дисперсность глин, и в процессе бурения она практически не изменяется, при использовании в качестве стабилизаторов лигносульфонатов необходимо вводить структурообразователь (0,5-2 % жидкого стекла, иногда – 4-5 % от массы мела, глинопорошка). Полимеры стабилизируют и структурируют меловой раствор.

Особенность меловых растворов – небольшая вязкость при значительной плотности. Можно получить легко перекачиваемые меловые растворы полностью 1,5-1,6 г/см³ без обработки понизителем вязкости.

При бурении в поглощающих горизонтах в меловые растворы вводят глину (до 50 % твердой фазы). Такие растворы получили название глинисто-меловых, они обладают повышенными вязкостью и статическим напряжением сдвига.

Меловые растворы применительно к конкретным условиям обрабатываются теми же реагентами, что и глинистые растворы, примерно в таком же соотношении и таком же порядке. В зависимости от состава они могут быть кальциевыми и высококальциевыми, известковыми, эмульсионными, силикатными при содержании жидкого стекла около 10 %. Параметры мелового раствора определяются его химическим составом.

По назначению меловые растворы классифицируются на:

· растворы для нормальных геологических условий плотностью 1,2-1,26 г/см³ с обычной обработкой защитным коллоидом;

· растворы для бурения в осыпающихся аргиллитах и глинистых сланцах - кальциевые, высококальциевые и силикатно-меловые;

· растворы для бурения в ангидритах и мелах – эмульсионные меловые и известковые;

· растворы для вскрытия высоконапорных горизонтов плотностью до 1,6 г/см³;

· растворы для бурения в поглощающих горизонтах – глинисто-меловые.

Меловые растворы готовят из порошкового или комового мела в фрезерно-струйных мельницах или глиномешалках. На приготовление мелового раствора требуется примерно в два раза больше времени, чем глинистого. В меловом растворе фракция размером менее 0,01 мм составляет всего 50-85 %. Обрабатывать меловую суспензию реагентами следует после полного перемешивания мела с водой. При необходимости меловые растворы аэрируются.

 

 

Сапропелевые растворы

 

Сапропелевые растворы представляют собой смесь сапропеля (1-10 %) с водой. Так как в органической массе сапропелей преобладают гуминовая и углеводная (гидролизуемая) группы веществ, в состав таких растворов входит до 0,5 % NaOH или КОН. Но и в естественном состоянии сапропели после перемешивания при концентрации твердой фазы 3-5 % образуют буровые растворы, пригодные для бурения в неосложненных условиях. В сапропелях присутствуют все необходимые минеральные и органические вещества, биополимеры и природные ПАВ, которые обеспечивают высокую агрегативную устойчивость дисперсий сапропелей в воде. Особенность минеральной части сапропелей – наличие в ее составе аморфных форм кремния, железа, кальция и фосфора, поэтому минеральная составляющая играет активную роль в формировании коллоидно-дисперсных структур буровых растворов. По своим свойствам, в первую очередь по структурно-реологическим и фильтрационным, растворы из сапропелей не уступают растворам из глинопорошков лучших марок. При концентрации твердой фазы до 1 % сапропелевые растворы ведут себя как ньютоновские жидкости. По мере нарастания ее концентрации растворы обнаруживают аномалию вязкости за счет ориентации симметрических комплексов в процессе течения.

В зависимости от концентрации и вида сапропеля технологические свойства растворов колеблются в широких пределах: γ = 1,01-1,1 г/см³, в минерализованных – до 1,3 г/см³, Т = 25-40 с, В = 5-15 см³, СНС = 0-4 Па. Для регулирования свойств сапропелевых растворов используются: до 15 % УЩР и ТЩР, 1 % гипана, метаса, 2 % КМЦ, 15 % ССБ, различные щелочи и др.

Сапропелевые растворы делятся на ингибированные, эмульсионные, высокоминерализованные. Последние могут быть и обратными. Параметры таких растворов: γ = 1,01-1,02 г/см³, Т = 80-90 с, В = 0-3 см³, СНС = 1-3 Па. Высокоминерализованные растворы не требуют крахмальной обработки.

Сапропелевые растворы имеют ряд преимуществ: экономится дефицитная высококачественная глина; уменьшается загрязнение продуктивных пластов и окружающей среды; снижается абразивный износ бурильного инструмента; не требуются смазывающие добавки; улучшаются условия проведения геофизических исследований в скважине.

 

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: