Что представляют собой буровые растворы для бурения нефтяных и газовых скважин?
При бурении скважин и в процессе работы на нефтяных и газовых промыслах используются специальные буровые растворы для бурения нефтяных и газовых скважин. Их готовят на месторождении, непосредственно перед началом добычи этих полезных ископаемых.
- Что из себя представляет буровой раствор?
- Основные характеристики и свойства таких составов
- Составы применяемых растворов
- Основное назначение буровых составов
- Классификация буровых растворов
Использование таких растворов дает возможность решать широкий спектр производственных задач – от обеспечения очистки и фильтрации ствола скважины и её забоя до обеспечения выполнения основных требований техники промышленной безопасности.
В связи с этим, применение буровых растворов обязательно как в процессе бурения скважины, так в процессе эксплуатации любого промысла.
Современные буровые растворы отличаются по своим составам, весу, вязкости и прочим характеристикам, поэтому их приготовление производится с учетом таких факторов, как индивидуальные особенности разрабатываемых залежей, применяемые технологии, финансовые параметры и так далее.
Что из себя представляет буровой раствор?
Буровой раствор – это сложная дисперсионная система, состоящая из эмульсионных, аэрационных и суспензионных жидкостей, которые используются с целью промывки скважинных стволов в процессе их бурения.
Циркуляция этого раствора внутри ствола позволяет очищать его стенки от различных наслоений, вымывать остатки пробуренной породы и выводить их на поверхность. Кроме того, такой раствор стимулирует разрушение породы буровым инструментом, дает возможность качественно вскрыть продуктивный горизонта, а также используется для решения иных рабочих задач.
В процессе бурения, как правило, применяют составы на водной основе с добавлением углеводородных частиц (к примеру, растворы известняка и битума, инвертные эмульсии и так далее). Если бурение производится в хемогенных отложениях, то чаще всего готовятся буровые растворы на основе насыщенных солями глинистых материалов (гидрогелей).
Если существует повышенный риск обвала, используются специальные растворы-ингибиторы, а если работы проводятся в условиях высоких температур, то используются глинистые составы с повышенной термостойкостью. Если работы ведутся в условия повышенного пластового давления, то применяют утяжеленные буровые растворы.
Основные характеристики и свойства таких составов
От качества используемого раствора напрямую зависит продуктивность выполняемых с его помощью работ. Главными свойствами таких составов являются:
- плотность;
- вязкость;
- напряжение сдвига;
- водоотдача.
Плотность буровых растворов измеряют специальным прибором – ареометром. Этот параметр колеблется в пределах от одной до двух с половиной тысяч килограмм на кубический метр.
Условная вязкость определяют по времени, в течение которого определенный объем готового состава протекает через воронку классического типа. Эффективная вязкость измеряется прибором, который называется вискозиметр. Этот показатель отображает соотношение скоростного градиента и напряжений, возникающих в общем потоке.
Напряжение сдвига также измеряется при помощи вискозиметра. Стандартное значение этого параметра варьируется от нуля до двадцати Па.
Что измерить такой показатель, как водоотдача, нужно знать, какой объем фильтрата выделяется через оборудование для очистки, если перед давлений за половину часа составляет от 100 кПа и более.
Для обеспечения максимальной эффективности бурения, свойства таких растворов держат под постоянным контролем с помощью посредством ввода в них особых реагентов для повышения качественных характеристик.
К примеру, чтобы уменьшить водоотдачу, в буровой раствор добавляют углещелочные или сульфитно-спиртовые материалы, а также целлюлозные добавки или модифицированный крахмал. Реологические свойства получают путем добавления в состав веществ, понижающих вязкость (к примеру, фосфат, полифенол, нитролигнин и так далее).
Чтобы избежать нефтяных, газовых и водяных проявлений в условиях работы при повышенном давлении, необходимо увеличить плотность используемого бурового раствора. Для этого в его состав вводятся специальные утяжелители (гематит, мел, бармит).
Кроме того, в состав таких смесей могут добавляться пенообразователи или может применяться аэрирование раствора. Антифрикционные свойства растворов можно улучшить добавлением смазочных материалов на основе нефти, графита или гудрона.
Чтобы сохранить необходимые качественные характеристики в процессе работы в условиях повышенной температуры, буровой раствор, как правило, обогащается антиоксидантами или хроматами натрия или кальция. Для пеногашения в состав может быть добавлена резиновая крошка, кислота или спиртовые частицы.