Типы буровых растворов и условия их применения в опросы для изучения

• Название: Типы буровых растворов и условия их применения в опросы для изучения
• Дата: 25.10.2022
• Размер: 330.5 Kb.
• Имя файла: file.2008-10-15 (6).doc
• Тип: Документы; #753424
• страница: 3 из 4

6.4.6.2 Известковые растворы [2]

Известковые растворы представляют собой сложные многокомпонентные системы, включающие кроме глины и воды четыре обязательных реагента: известь, каустик, понизитель вязкости, защитный коллоид. В их состав также могут входить нефть или дизельное топливо, утяжелитель и различные добавки специального назначения.

Известковые растворы используют при разбуривании вы-сококоллоидных глинистых пород и аргиллитов. В результате применения известковых растворов повышается их глиноемкость, снижаются пептизация выбуренной глины, набухание вспучивание сланцев, слагающих стенки скважины, уменьшается опасность прихватов.

В отличие от алюминатных известковые растворы ограниченно солестойки (до 5 % по NaCl).

Основной недостаток известковых растворов - невысокая термостойкость (100 - 120 °С).

На приготовление 1 м³ известкового раствора (в пересчете на сухое вещество) требуется (в кг): глины 80— 120, УЩР 5 – 10 сульфоната 50-30, каустика 5-3, воды 913-915, утяжелителя - до получения раствора требуемой плотности.

Снижение фильтрации достигается добавками 1 - 3 кг/м³ КМЦ (или гипана) или 20-30 кг/м³ КССБ-4.

Значения показателей растворов могут изменяться в широких пределах: плотность 1080 - 2200 кг/м³, условная вязкость 18-30 с, показатель фильтрации 4 - 8 см³/30 мин, СНС, = 6-24 дПа, рН = 11-12,5. Содержание извести в растворе должно составлять 3-5 г/л, содержание ионов кальция в фильтрате раствора - 100-300 мг/л.

Для перевода раствора в известковый основное значение имеют концентрация глинистой фазы и ее коллоидность.

Известкование осуществляется в следующем порядке: при наличии в растворе высококоллоидных глинистых минералов сначала вводят щелочной раствор лигносульфоната (2 - 5 %) _ч при необходимости — воду. После получения вязкости 25-30 с (по СПВ-5) раствор обрабатывают известью (0,5 -1 %) в сочетаний с щелочным раствором лигносульфоната (2-3 %) Если после известкования показатель фильтрации повышает­ся, то вводят 0,1-0,3 % КМЦ, 1-3 % КССБ или другие добавки.

Применяют несколько способов известкования:

1. Последовательный ввод в глинистый раствор щелочного раствора лигносульфоната (два-три цикла), а затем известко­вого молока плотностью 1100-1120 кг/м³. Недостаток этого способа — длительность процесса.

2. Одновременный, но раздельный ввод реагентов - лигносульфоната, каустика и известкового молока. На первичную обработку расходуется 1-2 % ССБ (50 %-ной концентрации), 0,3-1 % каустической соды (плотностью 1420 кг/м³) и 1-2% известкового молока (плотностью 1100-1120 кг/м³); за первый цикл вводят каустическую соду и 1/3 количества ССБ, за последующие два-три цикла добавляют известь и остальное кол-во ССБ.

3. Обработка раствора реагентом БКИ. В 1 м³ такого реагента содержится 625 л ССБ плотностью 1260 кг/м³, 150 л каустической соды плотностью 1420 кг/м³, 225 л известкового молока плотностью 1100 - 1120 кг/м³; соотношение между ком­понентами может меняться в зависимости от состава разбу­риваемых пород.

Известковые растворы с высоким рН применяют до температуры 100-120°С.

Известковый раствор с низким рН — кальциевый буровой раствор, содержащий в качестве ингибитора-носителя ионов кальция гидроксид кальция, более высокая растворимость которого обеспечивается пониженным значением рН раствора (9-9,5). Этот раствор предназначен для разбуривания глинистых отложений; температурный предел 160 ⁰С. В процессе бурения контролируют содержание кальция в фильтрате, содержание извести в растворе и рН раствора.

На приготовление 1 м³ известкового раствора с низким рН требуется (в кг): глины 80-200, лигносульфонатного реагента 20-30, пеногасителя 3, полимерного реагента 5-10, воды 915-867, известкового молока (плотностью 1,100-1120 кг/м³) 3-6, утяжелителя — до получения раствора необходимой плотности.

Технологические показатели могут изменяться в широких пределах: плотность 1,04 — 2,2 г/см³, условная вязкость 25 — 40 с, показатель фильтрации 4 — 8 см³/мин, СНС₁ = 12-60 дПа, СНС₁₀ = 30-90 дПа, рН = 8,5-9,5.

Содержание извести должно поддерживаться в пределах 0,5—1 г/л, содержание ионов кальция в фильтрате — 500 — 600 мг/л.
6.4.6.3 Безглинистые солестойские растворы (БСК)[2]

БСК состоят из бурого угля, каустической соды, воды, гидроксида поливалентного металла; применяются при проводке скважин, осложненных наличием хемогенных отложений, осыпающихся и склонных к обвалам терригенных пород.

Крепящее действие основано на образовании в определенных температурных условиях нерастворимых в воде цементирующих веществ — гидросиликатов и гидроалюминатов двухвалентных металлов. При отсутствии двухвалентных катионов в буровом растворе и разбуриваемых породах происходит только химическое разрушение щелочью глинистых минералов без связывания продуктов разрушения в нерастворимые соединения. При отсутствии каустической соды и наличии только ионов кальция буровой раствор превращается в разновидность кальциевого раствора.

Крепящий эффект раствора БСК лучше проявляется при достаточно высокой концентрации каустической соды (не менее 0,2 %) и избытке в жидкости нерастворенного гидроксида двухвалентного металла — Са(ОН)₂, Ва(ОН)₃ и др.

Недостатки этих растворов — низкая термостойкость и высокая щелочность. Так как при использовании данного раствора не исключен переход в него выбуренной породы, то возможно сильное загустевание и даже затвердение раствора.

Для приготовления 1 м³ БСК требуется (в кг): бурового угля 300 — 400, каустической соды 15 — 20, известкового молока (плотностью 1100-11200 кг/м³) 90-100, воды 750-700.
6.4.6.4 Кальциевые растворы

Кальциевые растворы — ингибирующие глинистые промывочные растворы, содержащие кроме глины, воды, нефти и утяжелителя, реагентов-понизителей вязкости, фильтрации и регуляторов щелочности специальные вещества — носители ионов кальция.

Действие их заключается в основном в предотвращении перехода выбуренной глины в натриевую форму, в переводе натриевой глины в кальциевую, в результате чего снижаются гидратация и набухание сланцев.
6.4.6.5 Гипсоизвестковый раствор

Гипсоизвестковый раствор - ингибирующий кальциевый раствор, содержащий в качестве носителя ионов кальция гипс и гидроксид кальция.

Добавка гипса (алебастра) в раствор составляет 20-25 кг/м³. Содержание растворимого кальция зависит от каче­ства гипса, используемых лигносульфонатов, рН бурового раствора и может быть в пределах 700 — 3000 мг/л.

Гипсовые растворы предназначены для разбуривания вы-сококоллоидных глинистых пород в условиях высоких забойных температур (до 160 ⁰С).

На приготовление 1 м³ гипсоизвесткового раствора необходимо (в кг): глины 80-200, воды 950-900, окзила (или ФХЛС) 5-10, Са(ОН)₂ (или КОН) 2-3, КМЦ 3-5, Na₂Cr₂O₇ (или К₂Сr₂О₇) 0,5-1, гипса (или алебастра) 15-20, пеногасителя 3 - 5, утяжелителя - до получения раствора необходимой плотности.

Показатели раствора: плотность 1040 – 2200 кг/м³, условная вязкость 25 - 40 с, показатель фильтрации 3 - 6 см³/30 мин, СНС₁ = 12-60 дПа, СНС₁₀ = 30-90 дПа, рН = 8,5-9,5.
6.4.6.6 Хлоркальциевые растворы

Хлоркальциевый раствор (ХКР) — ингибирующий кальциевый раствор, содержащий в качестве ингибирующей добавки хлорид кальция.

Установлено, что оптимальное содержание катионов кальция, при котором достигается ингибирование, составляет 3000-5000 мг/л. Хлоркальциевые растворы наиболее эффективны при разбуривании аргиллитов. Присутствие в фильтрате бурового раствора ионов кальция способствует значительному сокращению осыпей и обвалов при разбуривании неус­тойчивых аргиллитоподобных отложений.

Вследствие отсутствия эффективных кальциестойких реагентов термостойкость его ограничена (100 °С).

В процессе бурения контролируют содержание кальция в фильтрате и общую минерализацию.

Готовят глинистую суспензию на пресной воде, которую обрабатывают КМЦ и КССБ. Одновременно с КССБ в раствор добавляют пеногаситель. После получения оптимальных показателей (вязкость 25-30 с, СНС, = 12+24 дПа, СНС₁₀ = = 30+60 дПа, показатель фильтрации 3 — 5 см³/30 мин) раствор обрабатывают хлоридом кальция и известью.

На приготовление 1 м³ раствора требуется (в кг): глины 80-200, КССБ 5-70, КМЦ (или крахмала) 10-20, СаС1₂ 10-20, Са(ОН)₂ 3-5, NaOH 3-5, воды 920-870, пеногасителя 5-10.
6.4.6.7 Калиевые буровые растворы

Калиевые буровые растворы содержат в качестве ингибирующих электролитов соединения калия. Действие калиевых растворов обусловлено насыщением ионами калия глинистых минералов. Наиболее быстрое насыщение глин ионами калия происходит при рН = 9-10.

Калиевые растворы эффективны при бурении неустойчи­вых глинистых сланцев. Существует ряд разновидностей калиевых растворов, отличающихся составом и некоторыми свойствами.

Хлоркалиевые растворы

Хлоркалиевые растворы содержат в качестве ингибирующего электролита хлорид калия, а в качестве регулятора щелочности - гидроксид калия. Раствор предназначен для эффективного повышения устойчивости стенок скважины при бурении в неустойчивых глинистых сланцах различного состава. На приготовление 1 м³ хлоркалиевого раствора требуется (в кг): глины 50-100, КС1 30-50, полимера (КМЦ, М-14, метас, крахмал) 5-10, КССБ 30-50, КОН 5-10, пеногасителя 2 - 3, воды 940 - 920, утяжелителя - до получения раствора необходимой плотности.

Показатели раствора: плотность 1080-2000 кг/м³, условная вязкость 25-40 с, показатель фильтрации 4 — 8 см³/30 мин СНС₁ = 12-60 дПа, СНС₁₀ = 36-120 дПа, рН = 9-9,5.

Калиево-гипсовый раствор

Калиево-гипсовый раствор содержит в качестве ингибирующих электролитов соединения калия и кальция, в частности гипс. В отличие от хлоркальциевого такой раствор менее подвержен коагуляционному загустеванию, его ингибирующее действие сильнее.

Калиево-гипсовые растворы используют для разбуривания высококоллоидальных глин, когда хлоркалиевый раствор недостаточно эффективен. Термостойкость зависит от используемого защитного реагента, но не превышает 160 ⁰С.

На приготовление 1 м³ калиево-гипсового раствора требуется (в кг): глины 60-150, окзила (КССБ-4) 30-50, КМЦ (крахмала) 5-10, КС1 10-30, КОН 5-10, гипса (CaSO₄ 10-15, пеногасителя 2 - 3, воды 930 - 890, утяжелителя — до получения раствора необходимой плотности.

Показатели раствора: плотность 1080-2200 кг/м³, условная вязкость 20-30 с, показатель фильтрации 4 — 8 см³/30 мин, СНС₁ = 6-36 дПа, СНС₁₀ = 12-72 дПа, рН = 8-3.

Основные показатели качества, определяющие назначение раствора, — содержание хлорида калия в фильтрате (30-70 г/л) и ионов кальция (1000-1200 мг/л).

Калиевый-глинистый буровой раствор - это наиболее простая модификация глинистого калиевого раствора, который широко применяется в массовом бурении в неустойчивых глинах. Одновременно, в таком растворе выбуренная глина ингибируется, следовательно, меньше наработка раствора. В состав раствора кроме глины, соды и каустика входят: ЭКОПАК R - высокоэффективный регулятор вязкости и водоотдачи; ЭКОПАК SL - высокоэффективный регулятор вязкости и водоотдачи, в калиевом растворе - эффективный разжижитель; ИКЛУБ - смазывающая добавка, ИКДЕФОМ – пеногаситель, ИКСИН-О (1) – разжижитель, ИКД - буровой детергент для предупреждения сальникообразований, ИККАРБ-75/150 – карбонатный утяжелитель.

Состав раствора, кг/м³: бентонит 30 – 40; Na₂CO₃ 0,5; NaOH 1; KCl 50; ЭКОПАК R 2; ЭКОПАК SL 8; ИКЛУБ 3 – 5; ИКДЕФОМ - 0,2; ИКСИН - О (1) 1; ИКД 1; ИККАРБ-75/150 50.

Показатели раствора: плотность 1060 – 1100 кг/м³, условная вязкость 25 - 40 сек, ппластическая вязкость 8 - 30 сПз, ДНС 60 - 100 дПа, СНС_0/10 10 - 20/20 - 50 дПа, водоотдача, см³/30мин (API) 6 – 8, рН - 9 – 10, содержание KCl в фильтрате не менее 4%.

Ингибирущий калиевый раствор на основе лигносульфонатов

В этом растворе в качестве основного реагента - регулятора свойств (водоотдачи и вязкости) - используется поликонденсированный лигносульфонатный реагент ИКЛИГ-2. Отличительная особенность этого раствора состоит в том, что реагент ИКЛИГ-2 обладает универсальным действием: умеренно разжижает раствор и снижает водоотдачу. Особенно эффективна комбинация ИКЛИГ-2 с полисахаридным реагентом ЭКОПАК. Глинистая корка раствора, содержащего лигносульфонатный реагент отличается низким напряжением сдвига, что очень важно для предупреждения затяжек и прихватов, особенно в наклонных и горизонтальных стволах. Кроме того, этот раствор отличается повышенной термостойкостью (130-140^оС) и стабильностью свойств во времени.

Состав раствора, кг/м³: бентонит 20 – 30; NaOH 1 – 2; KCl - 50; ИКЛИГ-2 30 – 40; ЭКОПАК-R(SL) 3 – 5; ИКДЕФОМ 0,3; ИКЛУБ 3 – 5.