Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Бурение скважин

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

ОЧИСТНЫЕ АГЕНТЫ ДЛЯ РАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ

Назначение буровых агентов и виды буровых растворов

Очистка забоя и ствола скважины является важнейшим элементом технологии буровых работ. В зависимости от горно-геологических условий в практике бурения применяется большое количество очистных агентов, обладающих различными структурно-механическими и физико-химическими свойствами.

Очистной агент должен выполнять ряд основных и разнообразных функций.

Очистка забоя скважины от обломков выбуренной породы (шлама) и транспортировка их на поверхность. Чем быстрее очищается забой скважины от выбуренной горной породы, тем эффективнее реализуется процесс бурения. Улучшить очистку забоя от шлама можно за счет реализации интенсивной промывки или продувки забоя скважины, используя для этого оптимальные значения подачи очистного агента.

Транспортирование шлама эффективно при условии, если скорость восходящего потока будет минимально достаточной для подъема его на поверхность. В этом случае отсутствует отрицательное влияние потока очистного агента на состояние стенок скважины, а дополнительные издержки на работу системы промывки или продувки минимальны.

Удерживать частиц выбуренной породы во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции раствора и легко отделять их от раствора в очистной системе. Наряду со способность бурового раствора удерживать выбуренную горную породу при движении и покос в скважине, весьма важной является способность легко отдавать шлам при очистке раствора. Эти противоречивые функции можно согласовать регулированием реологических свойств бурового раствора. Буровой раствор, удовлетворяющий данным требованиям, должен быстро восстанавливать свойства, легко разрушаться под действием внешних сил и обеспечивать отделение шлама в желобах при малых скоростях течения, в отстойниках, при прохождении через сито, в гидроциклонах.

Разрушение забоя скважины. Если струя бурового раствора направлена на забой, то возникает гидромониторный эффект разрушения горной породы, тем больший, чем выше скорость струи, выходящей из насадок долота жидкости. Кроме того, буровые растворы в зависимости от содержания в них специальных химических добавок, таких как поверхностно-активные вещества (ПАВ), влияют на эффективность разрушения горных пород адсорбционным понижением их твердости. На скорость разрушения горной породы, кроме хорошей очистки забоя, оказывают влияние плотность, показатель фильтрации и структурная вязкость бурового раствора. Чем выше показатель фильтрации и меньше плотность и структурная вязкость, тем легче разрушает буровой инструмент горные породы на забое скважины.

Охлаждение долота, бурильных труб. При разрушении породы и вращении бурового инструмента механическая энергия переходит в тепловую. Без отвода тепла буровой инструмент быстро выходил бы из строя вследствие интенсивного износа. Поэтому охлаждение инструмента при бурении является важнейшей функцией очистного агента. Охлаждение будет тем лучше, чем выше скорость циркуляции бурового раствора, ниже вязкость и выше его теплоемкость и теплопроводность. По этим параметрам лучший агент при бурении - вода.

Создание противодавления на стенки скважины с целью предупреждения обрушения горной породы и флюидопроявлений. Горные породы, слагающие стенки скважины, испытывают горное давление. Газ, нефть и вода (пластовые флюиды) находятся в пласте под определенным давлением. В результате под действием горного давления порода стремится обрушиться, а флюиды под действием пластового давления - проникнуть в скважину. Буровой раствор, создавая гидростатическое давление в скважине, должен компенсировать и горное, и пластовое давление. В практике бурения это достигается чаще всего за счет плотности бурового раствора, что приводит к снижению эффективности бурения и повышенным затратам.

Другой путь компенсации пластовых давлений состоит в создании противодавления на устье скважины, что возможно только в том случае, если скважина герметично изолирована противовыбросовым оборудованием. Это направление позволяет осуществлять бурение в условиях высоких пластовых давлений нефти или газа очистными агентами малой плотности, вплоть до газообразных, что приводит к повышению скорости бурения и качественному вскрытию продуктивных горизонтов.

Физико-химическое воздействие на горные породы, слагающие стенки скважины, с целью предупреждения потери их устойчивости. При бурении скважины, когда ствол не закреплен обсадными трубами, буровой раствор постоянно контактирует с горными породами, слагающими стенки. При этом отдельные породы, в особенности глинистые, вступают во взаимодействие с фильтратами буровых растворов на водной основе. В результате горные породы могут набухать и обваливаться, вызывая осложнения. К буровым растворам предъявляют требования сохранения устойчивости стенок скважины при проходке набухающих горных пород.

Важным свойством бурового раствора является его коркообразующая способность. Буровой раствор должен обладать свойством образовывать на стенке скважины тонкую, труднопроницаемую фильтрационную корку, препятствующую дальнейшей фильтрации бурового раствора и создающей крепящий эффект для неустойчивых горных пород.

Уменьшение силы трения бурильных труб о стенки скважины в процессе бурения и спуско-подъемных операций. С улучшением смазывающей способности буровых растворов снижаются энергетические затраты на бурение, сокращаются аварий с бурильными трубами. Смазывающие свойства буровых агентов корректируются путем специальных добавок.

Передача гидравлической или пневматической энергии забойным гидравлическим двигателям, гидро- и пневмоударникам. Очистные агенты - как растворы, так и сжатый воздух - используются в качестве носителей энергии, обеспечивающих работу гидродвигателей вращательного типа (турбобуры и винтовые забойные двигатели) и машин ударного действия (гидро- и пневмоударников). Для повышения эффективности передачи энергии в гидродвигатели буровые растворы должны иметь минимальную вязкость, что снижает гидравлические сопротивления и затраты на бурение. Наименьшие гидравлические сопротивления возникают при бурении с промывкой забоя водой и водными растворами полимеров.

Буровые растворы делятся на растворы на водной и нефтяной основе, газообразные агенты и пены.

Буровые растворы на водной основе: вода, естественные растворы, меловые растворы, глинистые растворы, полимерные растворы. Каждый из этих подтипов делится на минерализованные и неминерализованные растворы с добавками защитных реагентов и без добавок. Глинистые растворы подразделяются на обычные - только с включением глин, и ингибированные со специальными добавками, термостойкие и нетермостойкие, солестойкие и не стойкие к воздействию солей.

Буровые растворы на нефтяной основе могут быть известковобитумными; с дисперсной фазой из модифицированных глин; инвертные эмульсионные растворы.

Газообразные агенты: воздух; другие газы; аэрированные жидкости; газожидкостные смеси (ГЖС) или пены.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>