Состав бурового раствора

БУРОВОЙ РАСТВОР КАК НДС

Буровой раствор – сложная полидисперсная система, обладающая тиксотропной структурой, особенности которой обуславливают его технологические свойства, главные из которых – структурно-механические и фильтрационные. Управление этими свойствами в основном сводится к изменению физико-химического состояния бурового раствора.

Буровой раствор – важнейший элемент технологии бурения, в значительной мере определяющий стоимость, технико-экономические показатели и качество строительства скважин

Буровой раствор должен выполнять следующие основные функции:

1) быть экологически безопасным, устойчивым к воздействию электролитов, кислых газов, высокой температуры и давления; иметь стабильные во времени свойства; противостоять переходу выбуренной породы ( растворение, диспергирование ) в его состав и удерживать во взвешенном состоянии породу;

2) предупреждать осложнения в необсаженном стволе скважины;

3) обеспечить качественное вскрытие продуктивных пластов;

4) создавать благоприятные условия для разрушения забоя долотом;

5) выносить шлам на поверхность, освобождаясь от него на очистных устройствах;

6) передавать гидравлическую мощность забойным двигателям;

7) облегчать спуско-подъемные операции;

8) обеспечить возможность проведения геофизических исследований.

Свойствами буровых растворов, исходя из коллоидно-химических представлений, можно управлять, изменяя:

-Концентрацию, дисперсность и фракционный состав дисперсной фазы

(глина, утяжелитель, наполнитель, нефтепродукты );

-Энергию взаимодействия частиц дисперсной фазы с дисперсионной средой;

-Энергию взаимодействия (тип контактных взаимодействий) частиц дисперсной фазы, образующих пространственную решетку коагуляционно-тиксотропных структур );

-Тип сопряженной пространственной коагуляционно-тиксотропной структуры.

Структурно-механические и фильтрационные свойства буровых растворов – не только главные характеристики их технологического качества, но и отражают коллоидно-химическое состояние этих дисперсий. Показатели этих свойств являются интегральными характеристиками происходящих в них коллоидно-химических процессов. На их регулирование ( исключая затраты на утяжелитель ) используют основную массу реагентов и материалов.

По П.А.Рединберу, факторы устойчивости диперсий, препятствующие сближению частиц, в порядке возрастания эффективности следующие:

1) наличие двойного электрического слоя;

2) возникновение на поверхности частиц стабилизирующей адсорбционной пленки ПАВ, являющейся структурно-механическим барьером между частицами (характерно для буровых растворов ).

К числу основных факторов, определяющих состояние бурового раствора и практически влияющих на его технологические свойства, следует отнести содержание и характеристики глин и утяжелителей.

Глина – основной структуро- и коркообразующий компонент бурового раствора. Суспензия глины может рассматриваться как буровой раствор для неосложненного бурения или как основа приготовления более сложных систем.

ФУНКЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА

Независимо от производимых работ у бурового раствора около 10 функций. Бурраствор должен выполнять следующие функции:

1) создавать на стенки скважины противодавление;

2) предотвращать обвал стенок скважины;

3) создавать на стенках скважины тонкую, плотную корку;

4) очистить забой от выбуренных частиц породы;

5) удерживать выбуренные частицы во взвешенном состоянии при остановке промывки;

6) выносить выбуренную породу на поверхность;

7) охлаждение и смазка долота и бурильной колонны;

8) снижать риск кольматации продуктивного пласта;

9) позволять производить оценку параметров продуктивного пласта;

10) снижать коррозию бурильной колонны.

При каротаже во время бурения бурраствор должен позволять делать оценку возраста горных пород.

КОНТРОЛЬ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

Он обычно осуществляется с помощи плотности раствора (обычно называемой весом бурраствора).

Вес бурраствора может быть увеличен двумя способами:

а) растворением в нем солей;

б) увеличением содержания твердой фазы.

Если в бурраствор попадают дополнительные твердые частицы, он должен обладать достаточной вязкостью, чтобы частицы не осаждались.

Плотность бурового раствора должна быть достаточной для удерживания нефти, воды или газа в пласте.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПЛАСТА

В проницаемых пластах жидкая часть бурраствора (фильтрат) проникает в пласт. Твердые частицы остаются в виде глинистой корки.

Загрязнение пласта зависит главным образом от фильтрационных характеристик раствора. Глинистая корка может повлиять на проницаемость продуктивного пласта. Фильтрат тоже может проникать в пласт, создавая зону непроницаемую для пластового флюида.

СОСТАВ БУРОВОГО РАСТВОРА

Бурраствор состоит из смеси жидкостей, твердых частиц и, иногда, газов. Давайте посмотрим на некоторые фазы:

1) Газообразная фаза (Gaseous Phase)

Это может быть непрерывной фазой при бурении с очисткой забоя воздухом или прерывистой фазой при бурении с промывкой пенообразным материалом. В этом случае газ, чаще всего воздух, содержится в пене в виде пузырьков.

2) Жидкая фаза (Liquid Phase)

Так же, как и газообразная, жидкая фаза может быть непрерывной или прерывистой. В любом случае, жидкая фаза достигается следующим образом:

а) Основная жидкость

Напр. Вода

Сырая нефть

Диз.топливо

Нефть с парафином

б) продукты, растворенные в основной жидкости.

Это могут быть продукты бурраствора, добавленную в основную жидкость для изменения ее качеств. Например:

Соли для плотности

Соли для ингбирования

Химикаты для щелочности

Битум для вязкости

Также, в бурраствор могут попасть растворимые породы в результате взаимодействия бурраствора и пласта.

Соли из соляных разрезов

Ионы от взаимодействия с глиной

Все растворимые твердые частицы тем или иным образом изменяют свойства бурраствора.

3) Твердая фаза (Solids Phase)

В отличии от двух предыдущих фаз, твердая фаза всегда прерывистая. Она состоит из:

а) Продукты бурраствора, добавленных в раствор. Это могут быть активные частицы, реагирующие с основной жидкостью для придания определенных свойств бурраствору (например предварительно гидратированный бентонит для придания вязкости). Могут быть инертные частицы, не вступающие в реакцию.

б) Выбуренные твердые частицы из пласта. Так же, как и продукты бурраствора, выбуренные частицы могут быть активными и инертными, т.к. некоторые пласты реагируют с бурраствором, а некоторые нет.

Наши рекомендации