2. Глинистые буровые растворы получили наибольшее распространение при бурении скважин. Для бурового дела наибольший интерес представляют три группы глинистых минералов: бентонитовые (монтмориллонит, бейделлит, нонтроиит, сапонит и др.), каолиновые (каолинит, галлуазит, накрит и др.) и гидрослюдистые (иллит, бравиазит и др.). Наилучшими качествами с точки зрения приготовления бурового раствора обладают монтмориллонит и другие бентонитовые минералы. Так, из 1 тонны бентонитовой глины можно получить около 15 м3 высококачественного глинистого раствора, тогда как из глины среднего качества - 4...8 м3, а из низкосортных глин - менее 3 м3. Глинистые растворы глинизируют стенки скважины, образуя тонкую плотную корку, которая препятствует проникновению фильтрата в пласты. Их плотность и вязкость таковы, что растворы удерживают шлам разбуренной породы даже в покое, предотвращая его оседание на забой при перерывах в промывке. Утяжеленные глинистые растворы, создавая большое противодавление на пласты, предупреждают проникновение пластовых вод, нефти и газа в скважину и открытое фонтанирование при бурении. Однако по этим же причинам затруднено отделение частиц породы в циркуляционной системе бурового раствора. Применяются также другие буровые растворы на водной основе: малоглинистые (для бурения верхней толщи выветрелых и трещиноватых горных пород), соленасыщенные (при бурении в мощных толщах соленосных пород), ингибированные (обработанные химреагентами для предупреждения набухания разбуриваемых пород и чрезмерного обогащения раствора твердой фазой) и т.д.

3. Дегазатор буровой-устройство для дегазации буровых растворов с целью восстановления их плотности. Различают вакуумные (циклич. или непрерывного действия), центробежно-вакуумные и атмосферные Д. б.          Вакуумный Д. б. циклического действия (напр., ДВС-3) - автоматическая установка, состоящая из двухкамерной герметичной ёмкости, вакуум в к-рой создаётся вакуум-насосом. Камеры включаются в работу поочерёдно с помощью золотникового устройства. Производительность по раствору достигает 25-60 л/с, мощность 30 кВт, давление в камере 0,02 МПа.          Вакуумный Д. б. непрерывного действия представляет собой горизонтальную цилиндрич. ёмкость с помещёнными в её верх. части наклонными пластинами. Аэрированный буровой раствор поступает в камеру под действием вакуума, создаваемого вакуум-насосом, и дегазируется, растекаясь тонким слоем по пластинам.          В нек-рых модификациях Д. б. создание вакуума и откачка дегазир. раствора производятся с помощью эжектора. Производительность Д. б. до 40-60 л/с, давление в камере 0,02-0,035 МПа, потребляемая мощность до 100 кВт.          Центробежно-вакуумный Д. б. состоит из цилиндрич. вертикального корпуса, на стенки к-рого спец. крыльчаткой разбрызгивается буровой раствор, поступающий в подводящий трубопровод под действием вакуума. Производительность Д. б. 50,5 л/с, давление в камере 0,032 МПа, потребляемая мощность 15 кВт. Атмосферный Д. б. состоит из цилиндрич. вертикальной камеры, в центр. части к-рой буровой раствор разбрызгивается радиально на стенки корпуса с помощью кольцевого пружинного дросселя. Выделившийся в результате удара и распыления газ уходит в атмосферу или отсасывается воздуходувкой низкого давления.          Производительность Д. б. 38 л/с, давление в камере 0,087 МПа, потребляемая мощность 6,5 кВт. Д. б. этого типа недостаточно эффективны при обработке растворов с повыш. структурно-механич. показателями.

Газирование бурового раствора препятствует ведению нормального процесса бурения. Во-первых, вследствие снижения эффективной гидравлической мощности уменьшается механическая скорость проходки, во-вторых, возникают осыпи и проявления пластовой жидкости и газа в результате снижения эффективной плотности бурового раствора, т. е. гидравлического давления на пласты, в-третьих, возникает опасность взрыва или отравления ядовитыми пластовыми газами (например сероводородом). Пузырьки газа препятствуют удалению шлама из раствора, поэтому оборудование для очистки от шлама работает неэффективно. Газ в буровом растворе может находиться в свободном, жидком и растворенном состояниях. Свободный газ легко удаляется из бурового раствора в поверхностной циркуляционной системе путем перемешивания в желобах, на виброситах, в емкостях. При устойчивом газировании свободный газ из бурового раствора удаляют с помощью газового сепаратора. Очищенный от свободного газа буровой раствор обычно поступает на вибросито. Однако при наличии в буровом растворе жидкости токсичного газа, например сероводорода, поток из сепаратора по закрытому трубопроводу сразу подается на дегазатор для очистки от газа. Только после окончательной дегазации буровой раствор очищают от шлама. Наибольшее распространение в отечественной практике получили вакуумные дегазаторы. Они представляют собой двухкамерную герметичную емкость, вакуум в которой создается насосом. Камеры включаются в работу поочередно при помощи золотникового устройства. Производительность дегазатора при использовании глинистого раствора достигает 45 л/с; остаточное газосодержание в буровом растворе после обработки не превышает 2%. Регенерация утяжелителей. Утяжелители - дорогие и дефицитные материалы, поэтому их экономное и повторное использование - весьма важная задача работников бурения. Существуют следующие способы повторного использования утяжеленного раствора. 1. При близком расположении бурящихся скважин утяжеленный раствор перекачивают из одной буровой в другую по трубопроводу. 2. При отсутствии трубопровода утяжеленный раствор из буровой в буровую перевозится в автоцистернах. 3. Утяжелитель извлекают из раствора при помощи специальных устройств. Регенерацию утяжелителей из отработанных растворов производят осаждением в желобах, в гидроциклонных установках или в специальных регенерационных установках.

4. Тиксотропия (от греч. thíxis — прикосновение и tropé — поворот, изменение), способность некоторых структурированных дисперсных систем самопроизвольно восстанавливать разрушенную механическим воздействием исходную структуру. Т. проявляется в разжижении при достаточно интенсивном встряхивании или перемешивании гелей, паст, суспензий и др. систем с коагуляционной дисперсной структурой и их загущении (отвердевании) после прекращения механического воздействия. Тиксотропное восстановление структуры — механически обратимый изотермический процесс, который может быть воспроизведён многократно. В более широком смысле Т. — временное понижение эффективной вязкости вязко-текучей или пластичной системы в результате её деформирования независимо от физической природы происходящих в ней изменений.

Т. имеет важное практическое значение. Тиксотропные материалы используют в технологии силикатов, пластических масс, пищевых продуктов. Тиксотропными свойствами обладают некоторые водоносные грунты (плывуны), биологические структуры, различные технические материалы (промывочные глинистые растворы, применяемые при бурении нефтяных скважин, краски, смазки и др.)

5. 4.6.1. При бурении горизонтально-направленных скважин должен применяться бентонитовый раствор, приготовленный из глинопорошка, воды и химических реагентов. Буровой раствор должен выполнять следующие основные функции:

 очищать забой от выбуренной породы и выносить ее на дневную поверхность;

 удерживать частицы разрушенных или осыпавшихся пород во взвешенном состоянии при прекращении промывки и предотвращать осаждение шлама;

 охлаждать и смазывать трущиеся поверхности долот, забойных двигателей, бурильной колонны, трубопроводов;

 препятствовать проявлениям неустойчивости пород стенок скважины;

 передавать мощность от насосного агрегата к забойному двигателю;

 кольматировать поры и трещины в стенках скважины, создавать в них непроницаемую корку;

 сохранять стабильность свойств в процессе бурения и химической обработки.

4.6.2. Требования к бентониту регламентируются данными, приведенными вприложениях 2 и 5.

4.6.3. Для поддержания стабильности свойств бурового раствора на протяжении всего процесса бурения следует применять различные добавки, согласно требованиямПриложения 5.

4.6.4. Перед началом работ необходимо произвести гидравлический расчет промывки скважины с учетом режима бурения.

4.6.5. Для выбора типа бурового раствора и определения его параметров необходимо руководствоваться пособием: «Технология приготовления и очистки буровых растворов, промывки скважин, утилизации отходов при бурении горизонтально-направленных скважин на предприятиях ОАО «Газпром».

4.6.6. Ответственность за попадание бурового раствора в русло реки несет подрядная организация, выполняющая буровые работы.

6. Химические реагенты для обработки буровых растворов

1 Реагенты–стабилизаторы

Реагенты–стабилизаторы представляют собой высокомолекулярные органические вещества, высокогидрофильные, хорошо растворимые в воде с образованием вязких растворов. Механизм действия заключается в адсорбции на поверхности коллоидных частиц и гидрофилизации последних.

Реагенты-стабилизаторы 1-ой группы используют как понизители фильтрации, 2-ой группы – понизители вязкости (разжижители). Чем больше молекулярная масса, тем эффективнее реагент. Когда структура молекулы представлена переплетающимися цепочками, реагент является понизителем фильтрации, но вязкость при этом повышается. Глобулярная форма молекулы присуща реагентам второй группы.

Крахмальный реагент получают путем гидролиза в щелочной среде. Он является понизителем фильтрации соленасыщенных буровых растворов.

Крахмальный реагент «Фито-РК» - модифицированный водораство-римый реагент.

Лигнопол - полимерный реагент, продукт термической сополимеризации акрилового полимера (полиакрилонитрила - ПАН) с лигносульфонатами (ССБ). Применяется как понизитель фильтрации пресных и соленасыщенных буровых растворов.

Сульфит-спиртовая барда (ССБ) является отходом при получении целлюлозы сульфатным способом. Эффективно снижает вязкость и СНС соленасыщенных буровых растворов, стабилизированных крахмальным реагентом. Недостаток - пенообразующая способность.

2 Реагент, связывающий двухвалентные катионы

Двухвалентные катионы находятся в пластовых водах и разбуриваемых породах и, поступая в буровой раствор, ухудшают его качество. Источником Са⁺⁺ является цемент (при разбуривании цементного стакана после установки цементного моста). Для связывания ионов кальция применяютуглекислый натрий (кальцинированную соду).

3 Регуляторы щелочности

По мере увеличения щелочности скорость распускания глины и ОМС сначала возрастает, а затем уменьшается. Большинство применяемых реагентов-стабилизаторов имеют рН 9-13. Суспензия глины имеет рН 7-8. Величина оптимальной щелочности – 9-11.

Едкий натр (гидрат окиси натрия, каустическая сода).

4 Смазочные добавки

В основе смазывающего действия, уменьшающего трение, лежит адсорбционный эффект. Действие реагента как смазывающей добавки зависит от его способности адсорбироваться на металле и сопротивляться выдавливанию при сближении трущихся поверхностей деталей инструмента. Смазки применяют для снижения трения между бурильными трубами и фильтрационной коркой при вращении.

Смазки ЗГВ-205, АКС-303, СК, нефть и др.

5 Пеногасители

Пеногасители относятся к ПАВ. Состоят из двух компонентов - собственно ПАВ и носителя, в котором ПАВ растворено. Носитель -органический растворитель, обладающий высокой подвижностью. Основной принцип механизма пеногашения сводится к тому, что ПАВ обладает высокой адсорбционной способностью. Границей раздела фаз, на которой адсорбируется пеногаситель, является поверхность пузырька, образующего пену, и поверхность коллоидной частицы. Пеногаситель вытесняет реагент-пенообразователь.

Если пена находится на поверхности, она сама быстро разрушается, если она внутри жидкости, только наиболее крупные пузыри способны всплыть, преодолевая прочность структуры. Но при перемешивании пузырьки встречаются в глубине и слабая поверхностная пленка, из которой ПАВ вытеснил пенообразователь, не может противостоять слиянию пузырьков. Они увеличиваются в размерах, всплывают и лопаются.

Вспененный раствор обладает высокими значениями структурно-механических характеристик. Ухудшается работа насосов.

Пеногасители: оксаль(Т-80), сивушное масло (применялось ранее), АКС-20.