§ 3. Промывочные жидкости на неводной основе

При разбуривании аргиллитов, сланцевых глин, соленосных пород с промывкой скважины жидкостью на водной основе под воздействием отфильтрованной из раствора воды, как правило, происходят осыпи, обвалы пород и растворение соленосных пород. В этих условиях желательно использовать промывочные жидкости, не имеющие в основе воду. Такие жидкости следует применять и при бурении в продуктивных пластах, так как не следует допускать загрязнение коллекторов отфильтрованной водой.

Промывочные жидкости на неводной основе — сложная многокомпонентная система, в которой дисперсионной средой являются жидкие нефтепродукты, чаще всего дизельное топливо. Поэтому их называют растворами на углеводородной основе.

Наиболее распространены известково-битумные растворы (ИБР), в состав которых входят дизельное топливо, битум, окись кальция, поверхностно-активное вещество и небольшое количество воды. Для повышения плотности ИБР, если это необходимо, в раствор добавляют барит, имеющий большую плотность.

Растворы на углеводородной основе даже при большом перепаде давлений являются практически не фильтрующими жидкую фазу. Выбуренные частицы породы, в том числе глинистые, в таких растворах не распускаются, а частицы соленосных пород не влияют на качество растворов. Они не ухудшают проницаемость коллекторов продуктивных горизонтов.

Однако растворы на углеводородной основе чувствительны к температуре и поэтому их рецептура должна подбираться с учетом ожидаемой температуры на забое скважины.

Бурение с промывкой скважины растворами на углеводородной основе заставляет особо строго соблюдать все правила противопожарной безопасности, а в связи с загрязнением рабочих мест нефтью требования к мероприятиям по охране труда рабочих возрастают. При бурении с промывкой такими растворами ухудшаются условия проведения электрометрических работ в скважине. Растворы на углеводородной основе значительно дороже глинистых.

§ 4. Оборудование для промывки скважин, приготовление и очистка промывочных жидкостей

Буровые насосы. При описании процесса вращательного бурения был рассмотрен путь движения промывочной жидкости, прокачиваемой буровыми насосами. Схема действия буровых насосов показана на рис. 51. Вал 14, получая вращение от двигателя, приводит в движение кривошип 13, который через шатун 12 перемещает возвратно-поступательно крейцкопф И и через шток 10 поршень 5, заключенный в цилиндр 9.

В нижней части цилиндра расположены всасывающие клапаны 4, а в верхней части нагнетательные клапаны 6. Всасывающие клапаны соединены при помощи всасывающего трубопровода 3, снабженного фильтром 2, с приемной емкостью /, заполненной промывочной жидкостью. Нагнетательные клапаны соединены с компенсатором 8 и с нагнетательной линией 7, направляющей промывочную жидкость в стояк.

При движении поршня вправо в левой части цилиндра создается разрежение и под давлением атмосферы жидкость из приемной емкости 1 поднимается по всасывающему трубопроводу 3, открывает всасывающий клапан 4 и поступает в цилиндр насоса. В то же время из правой полости цилиндра жидкость вытесняется через нагнетательный клапан 6 в компенсатор 8 и нагнетательную линию 7. Клапаны 6а и 4а при этом закрыты.

При обратном движении поршня жидкость всасывается в правую полость цилиндра через всасывающий клапан 4а, а вытесняется из левой полости цилиндра через нагнетательный клапан 6а.

Следовательно, при передвижении поршня в какую-либо сторону одновременно происходит всасывание жидкости в цилиндр и вытеснение ее из цилиндра. Такие насосы называют насосами двойного действия.

Буровые насосы имеют не один, а два (или три) цилиндра, расположенных горизонтально. Поэтому буровые насосы являются горизонтальными, поршневыми, двух- и трехцилиндро-выми, двойного действия.

Приготовление промывочной жидкости. Если в скважине имеются толщи коллоидных глин, промывочная жидкость образуется в ней самопроизвольно во время бурения. В этом случае закачиваемая в скважину вода диспергирует глину, выбуриваемую долотом, и образует глинистый раствор. Свойства раствора, полученного в скважине, регулируются изменением количества воды в растворе и добавлением химических реагентов. Этот метод приготовления промывочной жидкости — самый дешевый и легкий.

Если в разрезе скважины нет глин должного качества, глинистый раствор приготовляют в механических или гидравлических мешалках на буровой или на глинозаводе, расположенном в районе буровых работ. В последнем случае глинистый раствор доставляется на буровую по глинопроводам.

Как на буровой, так и на глинозаводе для приготовления глинистого раствора применяют натуральную глину, добытую на ближайших к разбуриваемой площади глинокарьерах, или глинопорошки, доставляемые со специальных заводов.

Рис. 51. Схема действия бурового насоса

В мешалках глинистый раствор получается путем интенсивного перемешивания глины с водой. При необходимости в составляемые растворы добавляются по заранее разработанной рецептуре те или иные химические реагенты.

Очистка промывочной жидкости. Для очистки промывочной жидкости от выбуренной породы от устья скважины к емкостям буровых насосов, из которых они всасывают промывочную жидкость, прокладывается желобная система длиной 50—70 м с уклоном 0,01—0,015° от устья скважины. Ширина желобов обычно равна 0,8 м, высота 0,4 м. Для лучшего отделения частиц выбуренной породы из промывочной жидкости в желобах через каждые 6—8 м устанавливают перегородки высотой около 30 см. По мере накопления выбуренной породы желоба очищают.

Практика показала, что очистка промывочной жидкости от выбуренной породы только в желобной системе не дает нужного эффекта. Значительно лучше очищается раствор, если помимо желобной системы на пути движения жидкости устанавливаются механизмы (сито-гидроциклонные установки), принудительно отделяющие из нее выбуренную породу.

Сито-гидроциклонная установка устроена так, что поступающая в нее промывочная жидкость сначала очищается от крупных частиц выбуренной породы на двух вибрационных ситах, а окончательная очистка жидкости — в четырех гидроциклонах. Корпус каждого гидроциклона имеет форму воронкообразного сосуда 2 (рис. 52). Жидкость в гидроциклон подается через патрубок / специальным насосом, имеющимся в установке.

В связи с расположением патрубка по направлению касательной к корпусу гидроциклона жидкость после выхода из патрубка движется вихреобразно, что создает в потоке центробежные силы. Под влиянием этих сил выбуренные частицы отделяются из движущегося потока жидкости и отбрасываются в направлении к стенке гидроциклона. Сползая со стенки гидроциклона, частицы удаляются через регулируемое заслонкой отверстие 3. Очищенная жидкость концентрируется в центральной части гидроциклона и через патрубок 4 сливается в желобную систему, а затем в приемную емкость насосов.