м в него различных материалов и химических реагентов. Буровые растворы должны обеспечивать безопасность ведения работ при высоких скоростях бурения и выполнение заключительных работ по выводу работ скважины из бурения с максимальной продуктивностью. Буровые растворы или промывочные жидкости за полувековой период прошли эволюцию от вспомогательного элемента технологии строительства скважин до фактора, решающим образом определяющего эффективность и конечный результат буровых работ в целом. По мере освоения новых нефтяных и газовых месторождений, расширения географических регионов и усложнения геолого-технических условий бурения роль буровых растворов неуклонно возрастала в прошлом, не ослабла эта тенденция и в настоящее время. Современные методы бурения скважин различного профиля и назначения, включая бурение горизонтальных скважин для прокладки трубопроводов и линий связи под водоемами и градостроительными объектами, требуют новых технических решений и технологических разработок.
1. ФУНКЦИИ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН.
Функция промывочных жидкостей:
1. Удаление продуктов разрушения из скважины;
2. Охлаждение породоразрушающего инструмента и бурильных труб;
3. Удержание частиц выбуренной породы во взвешенном
4. Создание гидростатического
5. Сохранение проницаемости продуктивных
6. Перенос энергии от насосов к забойным
7. Обеспечение проведения геофизических
8. Предохранение бурового инструмента и
9. Закупоривание каналов с целью снижения
и водопритоков;
10. Предотвращение газо-, нефте-, водо проявлений;
11. Снижение коэффициента трения.
Классификация промывочных
В практике бурения в качестве буровых растворов используются:
1) вода;
2) водные растворы;
3) водные дисперсные системы на основе:
Дипломная работа поглощение бурового раствора
... в скважину бурового раствора, способ бурения, скорость проведения спускоподъемных операций и др. К этой группе относятся такие факторы, как техническая оснащенность и организация процесса бурения. С работами по ликвидации поглощений бурового раствора связаны ...
- добываемой твердой фазы (глинистые, меловые, сапропелевые, комбинированные
растворы)
- жидкой дисперсной фазы (эмульсии);
- конденсированной твердой фазы;
- выбуренных горных пород (естественные промывочные жидкости);
4) дисперсные системы на углеводородной
В исключительных условиях для промывки скважин используются углеводородные жидкости
(дизельное топливо, нефть);
Все дисперсные системы с твердой фазой могут быть с малым (до 7%), нормальным (до 20
- 22%) и повышенным содержанием (более 20 – 22%) твердой фазы.
Буровые растворы в определенных условиях могут искусственно насыщаются воздухом и
переходят в категорию аэрированных. В воде и водных растворах воздух в зависимости от
его содержания может выступать в качестве дисперсной фазы или дисперсионной среды.
Классификация промывочных жидкостей приведена в таблице:
|
Основной признак, Характеризующий раствор |
Характеристика |
|
Дисперсионная среда |
Водная неводная |
|
Состав активной (коллоидной) дисперсной фазы |
Безглинистая Малоглинистая (до 10% глины) Глинистая Глинистая-органофильная Битумная |
|
Степень минерализации |
Слабоминерализованная (<3%) Среднеминерализованная (<10%) Высокоминерализованная (>10%) |
|
Состав минерализации |
Хлорнатриевая (солевая) Хлоркалиевая Хлормагниевая Сульфатномагниевая Хлоркальциевая (высококальциевая) Гипсовая (ангидритовая) Известковая Силикатная (малосиликатная) Алюминатная |
|
Состав наполнителей |
Аэрированная Эмульсионная (нефть в воде и наоборот) Утяжелённая Карбонатная (мел, известняк) Минералы выбуренных пород |
|
Величина рН |
Высокощелочная (>11,5) Среднещелочная (8,5 – 11,5) Слабощелочная (7,0 – 8,5) Нейтральная (7,0) Кислая (<7,0) |
|
Химическая обработка |
Обработанные Необработанные |
|
Способ приготовления |
Искусственно приготовленные Естественные (из выбуренной породы) |
Очистка забоя скважины от обломков выбуренной породы и вынос их на поверхность.
Важнейшим условием успешного бурения является современное и полное удаление с забоя
скважин обломков выбуренной породы. Выполнение этого условия зависит от количества и
качества прокачиваемого через скважину раствора. Чем больше поступает в скважину
бурового раствора в единицу времени, тем лучше и своевременнее очищается
скважины, тем эффективнее работает долото при разрушении горной породы на забое и
тем выше механическая скорость бурения.
Большое значение имеет вязкость прокачиваемого бурового раствора. Маловязкий раствор
лучше очищается на поверхности от шлама и эффективнее очищает забой по сравнению с
высоковязким. Вязкость бурового раствора обычно оценивается условно по времени
истечения определённого объёма его из стандартной воронки.
Удержание частиц выбуренной породы во взвешенном состоянии.
В процессе бурения скважины в затрубном пространстве находится большое количество
частиц выбуренной породы, поднимаемой буровым раствором с забоя. При вынужденном
прекращении циркуляции раствора эти частицы могут оседать, образуя пробки в стволе
скважины, что часто приводит к прихвату бурильной колонны, т. е. к невозможности
извлечения бурильных труб из скважины.
Для предотвращения этих осложнений буровой раствор должен быть таким, чтобы
частицы выбуренной породы не оседали в нём, а могли длительное время удерживаться во
взвешенном состоянии. Для выполнения этой функции раствор должен обладать
тиксотропными свойствами, т. е. способностью загустевать при прекращении
прокачивания, образуя структуру, а при механическом воздействии (взбалтывании,
перемешивании, циркуляции) вновь приобретать хорошую
Для оценки тиксотропных свойств буровых растворов
напряжение сдвига, характеризующее усилие, необходимое для того, чтобы разрушить
структуру находящегося в покое бурового раствора.
которого играют важную роль в предотвращении поглощений.
Обеспечение эффективной работы турбобура.
При турбинном способе буровой раствор является источником энергии, обеспечивающим
работу турбобура и долота. Буровой раствор, подаваемый через трубы на лопатки
турбобура, приводит во вращение вал турбобура, который в свою очередь вращает долото.
При движении раствора внутри труб, долота и турбобура возникают местные
гидравлические сопротивления, которые снижают эффективность работы турбобура, так
как не позволяют использовать
максимальную производительность буровых насосов, прокачивающих раствор в
Одним из способов снижения гидравлических сопротивлений является применение
маловязких буровых растворов со специальными добавками. Наименьшие гидравлические
сопротивления возникают при бурении с промывкой забоя водой.
Предупреждение водо-, нефте- и газопроявлений и поглощений бурового раствора.
Газ, вода и нефть находятся в пласте под определённым давлением. При вскрытии пласта
жидкость или газ, заключённые в нём, под действием пластового давления стремятся
проникнуть в скважину, но для этого они должны преодолеть давление со стороны
бурового раствора. Если пластовое давление превышает давление бурового раствора,
жидкость или газ из пласта будет проникать в скважину, что при высоком перепаде
давлений может приводить к тяжёлым авариям.
Предотвращение этих осложнений может быть достигнуто увеличением
гидростатического давления столба бурового раствора с целью уравновешивания
пластового давления. Для этого с помощью
вес бурового раствора. Если это противодавление оказалось недостаточным, газ из
пласта начинает проникать в скважину и, попадая в раствор, снижает его удельный вес,
таким образом ещё более уменьшая давление гидростатического столба бурового
раствора и противодавление его на проявляющий пласт. В результате создаётся
положение, когда давление пласта намного превышает противодавление, создаваемое
буровым раствором. Пласт начинает интенсивно проявлять себя, что часто приводит к
выбросу раствора из скважины и открытому фонтанированию.
Для предотвращения этих явлений буровой раствор при вскрытии газовых пластов должен
обладать соответствующим удельным весом, а также иметь такую вязкость, чтобы в
случае проникновения газа пузырьки его могли проскакивать в растворе, подниматься на
поверхность и уходить из него в желобной системе.
При разбуривании зон с пониженным пластовым давлением возможно обратное явление –
бурового раствора в пласт, т. е. поглощение раствора, что нарушает режим
промывки и может привести к прекращению циркуляции и связанным с этим осложнением в
скважине.
При поглощении бурового раствора снижается уровень его в скважине, при этом
уменьшается давление гидростатического столба жидкости на продуктивные пласты, что
часто приводит к газо-водо-нефтепроявлениям, осыпям и обвалам неустойчивых пород.
Величина поглощения бурового раствора зависит от разности давлений скважина –
пласт, состояния поглощающего пласта (пористости, наличия трещин и каверн).
В
зависимости от размера поглощений предъявляются различные требования к буровому
раствору, свойства которого играют важную роль в предотвращении поглощений.
Обеспечение эффективной работы турбобура.
При турбинном способе буровой раствор
работу турбобура и долота. Буровой раствор, подаваемый через трубы на лопатки
турбобура, приводит во вращение вал турбобура, который в свою очередь вращает долото.
При движении раствора внутри труб, долота и турбобура возникают местные
гидравлические сопротивления, которые снижают эффективность работы турбобура, так
как не позволяют использовать максимальную производительность буровых насосов,
прокачивающих раствор в скважину. Одним из способов снижения гидравлических
сопротивлений является применение маловязких буровых растворов со специальными
добавками. Наименьшие гидравлические сопротивления возникают при бурении с промывкой
забоя водой.
Облегчение процесса разрушения породы.
Буровые растворы в зависимости от содержания в них специальных химических добавок
