вторник, 29 сентября 2020
давайте вернемся немного назад. в 1846 г. французский инженер Пери-Паскаль Фовель предложил промывать бурящуюся скважину непрерывным потоком воды. и это серьезно помогло в деле бурения скважин. больше не нужно было останавливаться, чтоб желонкой очищать забой. процесс бурения стал практически беспрерывным.
читать дальшеесли сложно, то буровой раствор представляет собой сложную многокомпонентную дисперсную систему. если чуть попроще, то это взвесь твердых частиц в жидкости, характеризующийся определенным набором реологических и тиксотропных свойств.
основные функции бурового раствора:
компенсация пластового давления;
вымывание разрушенной породы (шлама) от устья;
удержание стенок скважины от обвала;
смазка и охлаждение бурильного инструмента;
приведение в действие забойные двигатели и другое забойное оборудование.
коротко, параметры буровых растворов:
плотность;
условная вязкость;
динамическая вязкость;
пластическая вязкость;
pH;
фильтратоотдача;
толщина фильтрационной корки;
минерализация.
плотность один из главных параметров бурового раствора.
тут нужно сделать небольшое отступление. нефть, газ или вода находятся в продуктивных пластах под определенным давлением, обусловленным конкретными геологическими условиями. если, при бурении, не оказывать противодавление, то эти газ, нефть или вода, вырвутся на поверхность. не так плохо, если это будет вода, но в случае нефти или газа, весьма вероятно, что этот прорыв превратиться в пожар. и произойдет что-то похожее на это.
так вот, гидростатическое давление, оказываемое столбом бурового раствора в скважине всегда (за очень редкими исключениями) должно быть больше ожидаемого давления в газо- нефтеносных пластах. и, исходя из простейшего уравнения гидростатики, P = pgh, всегда можно оценить, достаточна ли плотность бурового раствора для предотвращения прорывов газа или нефти.
вязкость, как таковая, характеризует способность бурового раствора течь.
пластическая вязкость характеризует способность бурового раствора удерживать частицы во взвешенном состоянии, предотвращая из оседание. динамическая вязкость характеризует способность бурового раствора удалять этот самый шлам из скважины. условная вязкость, это своего рода, комбинация обоих этих параметров, и оценивается по времени истечения заданного объема бурового раствора из воронки в то время как пластическая и динамическая вязкости измеряются с применением вискозиметров.
pH, или водородный показатель, указывает на содержание свободных ионов водорода. pH бурового раствора обычно держат в пределе 8,5-10 (легкий раствор щелочи). это позволяет предотвращать коррозию бурильных труб и элементов КНБК. также повышенная щелочность позволяет полимерным компонентам буровых растворов “работать”, так как в кислой среде они обычно сворачиваются как молочный белок.
фильратоотдача бурового раствора также является весьма важным параметром. она характеризует количество жидкой фазы бурового раствора, которое отфильтровывается в стенки скважины под действием перепада давления в системе скважина - пласт до того, как на стенках скважины сформируется фильтрационная корка. при бурении нефте- и (или) газосодержащих пластов из которых, впоследствии, планируется добыча, этот параметр стараются держать минимально возможным. также при бурении через интервалы, сложенные глинами и сланцами, так как под воздействием свободной воды эти породы начнуть набухать, что может привести к осыпям, обвалам или даже потере всего пробуренного интервала.
толщина и консистенция фильтрационной корки характеризует кольматационные свойства бурового раствора - способность бурового раствора “заделывать” трещины и поры. тонкая, до 1 мм, прочная фильтрационная корка, состоящая из глины и кольматирующих агентов (в основном карбонат кальция) предотвращает поглощения бурового раствора при бурении через проницаемые породы вроде песчаника.
минерализация бурового раствора, обычно выраженная в содержании ионов Cl, характеризует ингибирующую способность бурового раствора - способность предотвращать гидратацию глин и глиносодержащих пород в открытом стволе.
в практике бурения применяют различные буровые растворы. но если немного углубляться, то их можно разделить на 3 большие группы по типу основной жидкости:
буровые растворы на водной основе (РВО);
буровые растворы на углеводородной основе (РУО);
аэрированные жидкости.
первая группа, самая разнообразная и самая объемная. она начинается от простейшего глинистого бурового раствора (смесь воды и глины, и все) или рассола (раствор NaCl, KCl или CaCl2) до сложных полимерных буровых растворов без твердой фазы или ингибированных инкапсулирующих систем.
главное отличие второй группы является то, что вместо воды, для затворения бурового раствора, применяется углеводородная жидкость, в основном дизельное топливо. за счет того, что параметры такой системы можно изменять практических в любых диапазонах, превосходные ингибирующие способности, а также возможность повторного использования делают РУО универсальной системой. однако высокая стоимость и повышенные экологические требования накладывают определенные ограничения - в основном бурение на шельфе и бурение горизонтальных скважин с большим отходом от вертикали.
если у вас возникли какие-то вопросы, я с радостью отвечу на них.