Статьи о буровых растворах

Предлагаем Вашему вниманию несколько хороших статей по вопросам буровых растворов. Мы специально не стали перерабатывать эти тексты. В этих текстах всё написано понятно и доходчиво. Ссылка на автора статей приводится внизу страницы.

Приятного чтения:

******************************************************************************************.

Monday, 26 July 2010 12:07
Краткая информация для тех, кто не любит читать инструкции и вникать в подробности.Промывочные растворы для технологий ГНБ — назначение, состав, и регулирование свойств

Типичные рекомендации касательно пропорций различных составляющих для
приготовления промывочного раствора на основе бентонито-полимерной
смеси приведены в таблице 1. Общая закономерность состоит в увеличении
вязкости раствора по мере увеличения зерна обломочных пород от глин до
галечников.

При проходке в глинистых грунтах в раствор добавляют реагенты группы
полиакриламида для предотвращения разбухания глин, а также
поверхностно-активные вещества (ПАВы, детергенты) для снижения
налипания.

Проходка в песчаных грунтах требует введения добавок целлюлозных
реагентов для снижения водоотдачи раствора. Они же улучшают смазывающие
свойства промывочной жидкости.

Бурение в грубозернистых отложениях требует увеличения выносной
способности раствора путем ввода биополимеров. Эти же реагенты
целесообразно применять при проходке очень длинных скважин, а также при
расширениях скважины в несколько проходов. Для растворов с
биополимерами наиболее характерно так называемое сдвиговое расжижение:
низкая вязкость при высоких скоростях сдвига (в насосе, в буровых
штангах, в соплах породоразрушающего инструмента) и высокая вязкость в
затрубном пространстве, при расширении скважины, при остановках бурения.

Таблица 1. Типичная таблица смешивания для приготовления раствора.

Тип грунта

Усл. вязкость по воронке Марша, сек.

ПБА-22 + «готовая смесь в одном мешке», кг/м.3

Полимерные добавки, в кг./м.3

Загустители

Детергенты

(ПАВ),

Смазки

Глина вязкая

35-40

5 — 15

0,5 – 0,8 кг. BentoPlus – для предотвращения разбухания глин

При

необхо- димости

Суглинок

40-45

15 — 30

-//-

Песок

45-65

25 — 40

0,3-1,0 кг. AquaPAC для снижения водоотдачи и улучшения устойчивости скважины.

-//-

Гравийно-галечные   отложения

60-90

35 — 50

0,5-1,2 кг. Биополимер типа Duo-Vis — для увеличения выносной способности раствора,   и улучшения устойчивости скважины.

-//-

 

Приведенные нормы являются ориентировочными, поскольку в природе нет
грунтов со стабильно одинаковыми свойствами на протяженных участках и
поэтому не может быть точных дозировок реагентов. Важно понимать, что
искусство управления свойствами промывочного раствора во многом зависит
от опыта оператора, его информированности о геологии участка бурения, а
также его способности предугадать изменение условий проходки скважины на
основании текущих данных об изменениях режимов бурения, таких как
расход промывочной жидкости, скорость проходки, тяговое усилие и т.д.

Целесообразно контролировать вязкость раствора каждые 30 мин. (по
воронке Марша), а значения предела текучести YP и пластической вязкости
PV (по ротационному вискозиметру) – дважды в смену и вести записи
параметров бурового раствора в журнале. На основании этих записей и
данных о расходе жидкости через насос, Вы быстро поймете, какие
концентрации бентонита нужно использовать для различных условий бурения
Вашей установкой.

 

Правильная рецептура раствора еще не гарантирует успеха бурения,
поскольку это только расходный материал для определенного процесса,
результативность которого зависит от многих факторов. Точно так же, как
заправщик не бензоколонке, заливая бензин в бак Вашего авто, не может
гарантировать Вам своевременного прибытия в намеченный пункт в
намеченное время – так и качественный раствор для ГНБ является
необходимым, но недостаточным условием достижения ожидаемого
результата. Успех бурения, кроме оптимального раствора, также зависит от
квалификации оператора, состояния и технических характеристик буровой
установки и их соответствия решаемой задаче, вариабельности свойств
грунтов, наличия случайных предметов на траектории бурения и т.п.

Тем не менее, понимание роли раствора в процессе бурения и знание
способов и средств регулирования его свойств значительно повышает шансы
на успех при прочих равных условиях.

 

Дополнительная информация для тех, кто уже
имеет опыт проходки скважин методом горизонтально направленного
бурения и поэтому понимает роль параметров промывочной жидкости для
результативности ГНБ.

 

РАСТВОРЫ ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОГО БУРЕНИЯ И ГНБ — ОБЩИЕ ЧЕРТЫ И РАЗЛИЧИЯ, СТАНДАРТЫ.
На бентонито-полимерные смеси для ГНБ отсутствуют общепринятые
стандарты качества этой продукции — в отличие от бентопродукции для
нефтегазового бурения, для литейного производства, для окомкования
железорудного сырья.

Показатели качества, которые декларируют для своих продуктов
производители бентонито-полимерных смесей, официально никем не оформлены
в виде общепризнанного стандарта или методики соответствующего
научно-технического общества. Иначе говоря, бентонито-полимерная смесь
для ГНБ по состоянию на сегодняшний день является скорее произведением
искусства, чем стандартизиро-ванным техническим продуктом.

Аналогичная ситуация имела место около 100 лет тому назад и в
нефтегазовом бурении. Практика производства буровых работ за несколько
десятилетий накопила значительный объем фактических данных о влиянии
свойств промывочной жидкости на успех бурения в разных типах
геологических формаций. Эти данные требовали осмысления и разработки
стандартизированных методик испытаний буровых растворов.

В 1936 г. Хьюстонский филиал отдела добычи Американского нефтяного
института приступил к разработке стандартных методов измерений свойств
промывочных жидкостей. В результате был подготовлен доклад, который стал
основой для принятия впоследствии нормативного документа по
стандартизации испытаний свойств буровых растворов, известный позже как
«Рекомендуемая практика 13В» Американского нефтяного института.
Несколько позже было издано учебное руководство «Принципы регулирования
свойств буровых растворов», выдержавшее более 10 изданий и ставшее
главным пособием при обучении тысяч людей, непосредственно связанных с
практическим применением буровых растворов.

Принципы измерений и регулирования свойств промывочных растворов,
сформулированные в этих документах, в большинстве своем являются
актуальными и по отношению к растворам для горизонтально направленного
бурения. Водоотдача, содержание песчаной фракции, условная вязкость,
вязкость раствора определенной концентрации при определенной скорости
сдвига, кажущаяся вязкость, пластическая вязкость, динамическое
напряжение сдвига (или YP в американской практике), статическое
напряжение сдвига, тиксотропные свойства, толщина фильтрационной корки –
эти показатели в той или иной мере актуальны и для характеристики
промывочных жидкостей в технологии ГНБ.

 

Все производители работ методом ГНБ требуют качественной
бентонито-полимерной смеси для бурового раствора, но никто не определил
однозначно, какие его параметры наиболее важны для безаварийной работы и
каковы методики их измерения. Разработка такого стандарта – насущная
задача для ассоциаций ГНБ.

Обычно на практике при производстве ГНБ контролируется условная
вязкость, удельный вес, выносная способность и гельность раствора. Эти
показатели далеко не в полной мере характеризуют действительно важные
реологические свойства промывочной жидкости, а методика определения
показателя гельности неоднозначна. Поэтому заключение о качестве той или
иной смеси для ГНБ делается потребителем обычно на основе отзывов
коллег об опыте использования порошка того или иного производителя.

 

ФУНКЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА. Промывочная жидкость при бурении
скважин различного назначения выполняет ряд важнейших функций, без
которых проходка скважины была бы невозможной. Основными среди них
являются следующие:

  1. Очистка ствола скважины от выбуренной породы;
  2. Обеспечение устойчивости стенок скважины в процессе бурения;
  3. Охлаждение бурового инструмента;
  4. Разрушение породы за счет гидромониторного эффекта;
  5. Передача мощности к буровому инструменту;
  6. Смазка для снижения крутящего момента при бурении;
  7. Смазка при затяжке трубы обратным ходом (в технологиях ГНБ);
  8. Предотвращение налипания вязких пород на буровой инструмент;
  9. Другие функции.

Условия очистки ствола скважины от выбуренной породы существенно
различаются в зависимости от ее конструкции и ориентировки в
пространстве. В горизонтально ориентированной скважине очень короткий
путь осаждения шлама по сравнению с вертикально ориентированной и
поэтому требования к свойствам промывочной жидкости существенно
отличаются в этих двух случаях.

При проходке скважин методом ГНБ буровой раствор работает в
существенно других условиях касательно скоростей сдвига раствора. На
установках ГНБ скорости вращения бурових штанг даже при проходке
пилотной скважины на порядок-два ниже, чем при бурении нефтегазовых
скважин. А при расширениях под трубы большого диаметра и при затяжке
труб обратным ходом буровой раствор работает часто при скоростях сдвига
намного ниже 1с-1. Это находится за пределами диапазона
измерений наиболее распространенного вискозиметра Fann 35, нижний предел
измерений которого составляет 3 об./мин, что соответствует скорости
сдвига 5,1 с-1. Отсюда понятно, что показатели качества
бурового раствора, используемые в нефтегазовом бурении, не в полной мере
отражают свойства бурового раствора для горизонтально-направленного
бурения в технологиях безтраншейной прокладки коммуникаций.

Особенности конструкции насосов для бурового раствора в установках
для горизонтального бурения предопределяют жесткие требования в части
минимального содержания песчаной фракции в бентоните. Если для
нефтегазового бурения содержание песчаной фракции 4% считается нормой,
то для глинопорошков для ГНБ этот показатель должен быть ниже 0,5%, а
при содержании песка более 1% прокачивать такой раствор нельзя,
поскольку это приведет к выходу из строя насосов.

Особые требования предъявляются и к скорости распускания бентонита.
Раствор для ГНБ должен быть готов через 15-20 минут после начала его
приготовления, тогда как в практике нефтегазового бурения приготовленный
раствор обычно выдерживается до двух суток до начала его использования
для максимального набухания бентонита.

В нефтегазовом бурении в последние десятилетия наработан большой опыт
проходки не только вертикальных глубоких скважин, но и горизонтальных
участков ствола скважины по продуктивному нефтегазоносному пласту. При
этом обычно используются полимерные буровые растворы без бентонита, не
загрязняющие продуктивный пласт, но имеющие высокую стоимость из-за
высоких затрат на полимерные реагенты. Опыт регулирования реологических
свойств растворов для этих целей в последнее время эффективно
используется многими сервисными компаниями нефтегазовой специализации в
технологиях горизонтально-направленного бурения (ГНБ) для гражданского
строительства. Именно поэтому, такие компании традиционно нефтегазового
сектора как «MI Swaco», «Baroid», «Phrikolat» и другие, первыми
предложили наиболее оптимальные рецептуры бентонито-полимерных составов
для технологий ГНБ строительного сектора.

При бурении скважин в нефтегазовом секторе используются промывочные
растворы с более высоким содержанием бентонита, чем при бурении
горизонтальных скважин по технологии ГНБ. Так в соответствии со
стандартом API качество бентопорошка для нефтегазового бурения
определяется при концентрации бентонита 6,4 %, тогда как в технологиях
ГНБ используются растворы с низким содержанием твердой фазы – обычно не
более 3 % бентонита. Необходимые реологические свойства такого
промывочного раствора достигаются введением значительного количества
полимерных составляющих, которые и формируют основную часть
себестоимости этого продута. По сути, основные свойства таких растворов
обеспечиваются полимерными реагентами, а бентонитовая составляющая
позволяет существенно снизить затраты на приготовление промывочного
раствора и создать фильтрационную корку на стенках скважины.

 

ОПТИМАЛЬНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ГНБ И ЕГО СВОЙСТВА.

Учитывая вышеизложенное, уместно задаться вопросом, а какими же
свойствами должен обладать оптимальный промывочный раствор для ГНБ и как
их контролировать?

В отличие от вертикальной скважины, путь оседания выбуренного шлама в
горизонтальной скважине очень короткий. Поэтому при проходке такой
скважины чрезвычайно важным свойством промывочного раствора является его
способность удерживать выбуренную породу во взвешенном состоянии при
низких скоростях течения и при полной остановке движения раствора.
Поэтому высокая несущая способность (высокий предел текучести YP)
является необходимым условием успешного бурения. Высокий показатель YP
промывочного раствора предотвращает оседание бурового шлама на нижнюю
стенку, обеспечивает чистый канал и легкое затягивание трубы в скважину.

Кроме того, промывочный раствор должен укреплять стенки скважины,
которая как правило, проходится в рыхлых, слабо устойчивых грунтах. В
таких условиях образование первичной фильтрационной корки, образуемой
бентонитом, оказывается недостаточным и в этом случае обеспечить
стабильность стенок скважины можно только при использовании раствора с
высоким пределом текучести. Такой раствор выходит с большой скоростью из
сопел бурового инструмента и внедряется в окружающий рыхлый грунт, где
его скорость движения резко замедляется и он переходит в гелеобразное
состояние. Таким образом формируется вторичная фильтрационная корка
гелеобразной природы, плотно сцепленная с частицами рыхлого грунта. В
результате канал скважины предохраняется от разрушения фактически
двойной фильтрационной оболочкой, в которой первичная бентонитовая
глинистая корка ложится на гелеобразную подложку, сформированную
вследствие проникновения бурового раствора в рыхлую основу грунта и
превратившегося в гель, сцепленный с частичками грунта.

Высоковязкие растворы с недостаточным пределом текучести (низкое
соотношение YP/PV) не могут столь эффективно укреплять стенки скважины в
рыхлых грунтах. Кроме того, они теряют много энергии в форсунках и
поэтому недостаточно эффективно размывают породу. При высокой вязкости
раствора нередко приходится повышать давление, создаваемое насосом в
буровой системе, что увеличивает вероятность появления прорывов буровой
жидкости на поверхность земли – а это является недопустимым явлением для
технологии ГНБ. Поэтому работа на высоковязком растворе — это скорее
вынужденная мера в некоторых случаях, чем технически обусловленная
необходимость.

Оптимальный раствор для проходки горизонтальной скважины должен иметь
умеренную вязкость при высоком пределе текучести. Такой раствор
является достаточно жидким, чтобы легко прокачиваться по буровым штангам
и форсункам на породоразрушающем инструменте, сохраняя при этом энергию
гидравлической струи для разрушения грунта за счет гидромониторного
эффекта. Производительность работ при использовании таких растворов
возрастает — по сравнению с работой на высоковязких растворах. При
потере скорости движения в затрубном пространстве скважины этот тип
растворов увеличивает свою вязкость – вплоть до превращения в гель
(твердообразное тело) при полной остановке движения раствора, когда
скорость сдвига стремиться к нулю. Это предотвращает обвал стенок
скважины даже при продолжительных остановках процесса бурения. Такие
растворы на языке профессиональной реологии называются системами с
высокой псевдопластичностью и именно они являются наиболее эффективными
промывочными системами при проходке горизонтальных скважин.

Всеми практиками отмечается, что основными показателями качества
промывочных растворов для ГНБ, которые можно измерить на ротационном
вискозиметре, является высокое динамическое напряжение сдвига (YP) при
как можно более низкой пластической вязкости (PV).

Чаще всего встречаются следующие значения, определяемые для 3 % -ной
суспензии на ротационном вискозиметре FANN 35: YP=22-30 фунтов/100фут2
(от 18 до 55) при пластической вязкости PV=5-10 мПа*с (от 5 до 15).
Суспензия с такими параметрами имеет хорошую выносную способность для
эффективной очистки забоя даже длинной горизонтальной скважины, хорошо
укрепляют стенки выработки и не приводит к потерям давления в системе
из-за высокой вязкости раствора. Соотношение YP/PV должно составлять 2-3
единицы, а при проходке очень длинных скважин – и более 3. При снижении
соотношения YP/PV ниже 2 необходимо предпринимать меры для его
увеличения путем дополнительного введения бентонита или соответствующих
полимерных реагентов.

Анализ свойств растворов, приготовленных на основе лучших образцов
бентонито-полимерных смесей для ГНБ показывает, что кроме указанных выше
параметров раствора YP и PV, которые вычисляются по результатам
измерений при 600 и 300 об./мин., также целесообразно измерять
эффективную вязкость при минимально возможной скорости сдвига, при
которой обычно работает раствор в горизонтальной скважине большого
диаметра. Высокие значения именно этого показателя характерны для лучших
образцов бентопорошков для ГНБ, наиболее широко используемых
потребителем.

 

Вискозиметр Fann 35
Рис.1 Вискозиметр Fann 35

В нефтепромысловой практике контроля свойств промывочных жидкостей,
обработанных полимерами, применяют показатель ВНСС — вязкость при
низких скоростях сдвига. ВНСС обычно определеляют с помощью
вискозиметров Brookfield модели LVDV II+, OFITE модели 900 или
аналогичных.

Для наиболее распространенного вискозиметра с прямым отсчетом Fann 35
(рис.1) такой замер можно сделать при скорости сдвига 5,1 с-1 , что соответствует минимальной скорости вращения 3 об./мин. По показателю эффективной вязкости при скорости сдвига 5,1 с-1 (3
об./мин. на вискозиметре Fann35 при измерительной ячейке R1B1) растворы
высококачественных бентонито-полимерных смесей для ГНБ наиболее
контрастно отличаются от низкокачественных.

Для получения значения вязкости (в сантипуазах — сР) необходимо ее вычислить по формуле:

 

Вязкость = (?N *511) / (N*1,7),

где:

?n — показания шкалы вискозиметра Fann 35 при скорости вращения N;

N – скорость вращения ротора Fann 35;

 

Исходя из этой формулы, для получения значения вязкости при скорости
вращения 3 об./мин., считанное значение по шкале прибора необходимо
умножить на 100.

Таким образом, четыре показателя – содержание песчаной фракции,
предел текучести YP, пластическая вязкость PV и эффективная вязкость
при 3 об./мин по Fann 35 – достаточно полно характеризуют качество
раствора для ГНБ.

Схема измерения реологических показателей YP и PV промывочной жидкости представлено на рис.2

Схема измерения реологических показателей
Рис. 2 Схема измерения реологических показателей

 

Весы рычажные
Рис.3 Весы рычажные

В настоящее время при производстве работ методом ГНБ в большинства
буровых бригад отсутствуют ротационные вискозиметры для контроля таких
параметров раствора как предел текучести YP, пластическая вязкость PV,
кажущаяся вязкость AV, статическое напряжение сдвига, прочность
структуры геля.

Обычно на практике оценивают качество раствора по условной вязкости,
определяемой при помощи воронки Марша, а также выносной способности,
которую определяют по удельному весу раствора, выходящего со скважины.
Чем выше удельный вес этого раствора – тем большее количество выбуренной
породы он способен удержать во взвешенном состоянии и транспортировать,
а значит — очистить скважину от шлама и обеспечить затяжку трубы.

Удельный вес раствора определяют при помощи специальных рычажных весов – рис. 3.

 Цилиндр стабильности ЦС-2
Рис.4 Цилиндр стабильности ЦС-2

Значительно повысить информативность таких измерений можно, используя
простое приспособление, известное в нефтепромысловой практике как
цилиндр стабильности ЦС-2. Он представляет собой цилиндр со сливной
трубкой ровно посредине (рис.4). Если в него налить промывочный раствор,
содержащий некоторое количество грубозернистой фракции и выдержать
определенное время – то с течением времени происходит оседание твердой
фазы и увеличение удельной плотности раствора в нижней части цилиндра.
Сливая отдельно раствор с верхней и нижней части ЦС-2 и определяя
отношение их удельных весов – можно оценить выносную способность
промывочного раствора до начала бурения и при необходимости увеличить ее
до требуемого уровня путем ввода дополнительного количества бентонита
или реагентов, усиливающих выносную способность раствора.

Важными показателями бурового раствора также являются величина
водоотдачи (фильтрация), показатели тиксотропии, скорость распускания в
воде.

Водоотдача промывочного раствора характеризуется количеством
жидкости, отфильтрованной через проницаемую перегородку определенной
площади под действием перепада давления за 30 минут. Величина водоотдачи
является весьма важной характеристикой промывочного раствора, особенно
при проходке в песчаных грунтах. Высокая водоотдача в этом случае будет
приводить к потере устойчивости грунта.

Фильтр-пресс
Рис. 5 Фильтр-пресс

 

Обычно величину водоотдачи определяют при помощи прибора фильтр-пресс
(рис.5) в соответствии с методикой Американского нефтяного института,
или приборов российского производства ВМ-6 или ФЛР-1. При отсутствии
приборов (в полевых условиях) водоотдачу бурового раствора
приблизительно можно оценить по скорости впитывания раствора, вылитого в
углубление на песчаной почве. Такой способ не дает количественной
характеристики фильтрационных свойств раствора, но позволяет наглядно
оценить водоотдачу при разных концентрациях бентонита и ее изменение при
добавлении полимерных реагентов типа полианионной целлюлозы,
карбоксиметилцеллюлозы или производных крахмала, которые являются
наиболее эффективными понизителями водоотдачи раствора.

 

СОСТАВ БЕНТОНИТО-ПОЛИМЕРНЫХ СМЕСЕЙ. Получение высоких
реологических показателей раствора для ГНБ невозможно на чистом
бентоните даже природно-натриевого типа – поэтому к бентонитовому
порошку необходимо добавлять полимерные реагенты, которые широко
используются для регулирования свойств промывочных растворов при бурении
нефтегазовых скважин. Таким образом, в составах для ГНБ выделяется две
составляющие – бентонитовая и полимерная, от исходного качества которых и
их взаимной совместимости зависит эффективность получаемого
промывочного раствора.

Производители бентонито-полимерных смесей для ГНБ в качестве основы
для таких смесей стремятся использовать природную натриевую форму
бентонита, хотя часто используют и кальциевую. При использовании
кальциевого бентонита перед вводом полимерных модификаторов его
необходимо перевести в натриевую форму для максимального
диспергирования. Обычно применяют активацию натриевыми солями –
карбонатом натрия (сода), полифосфатом натрия, акрилатом натрия, иногда с
добавкой оксида магния. Использование только соды для активации часто
не позволяет получить необходимой дисперсности бентонита. А
недостаточное диспергирование бентонитовой основы требует увеличения
расхода полимерных модификаторов для получения необходимых реологических
показателей раствора.

 

ПОЛИМЕРНЫЕ РЕАГЕНТЫ. В мире работает более сотни химических
предприятий, которые производят более 1500 реагентов для нефте- и
газодобычи. В журнале «Нефтегазовые технологии» периодически публикуется
достаточно обширный перечень фирм-производителей реагентов для
регулирования свойств промывочных жидкостей – список за 2007 г. можно
скачать по адресу http://narod.ru/disk/48252000/106.pdf.

С некоторой долей условности полимерные водорастворимые реагенты для
регулирования свойств промывочных жидкостей можно разделить на несколько
групп по функциям, которые они играют в промывочном растворе:

  1. Регуляторы водоотдачи
  2. Ингибиторы разбухания глин
  3. Модификаторы реологических свойств
  4. Смазывающие агенты
  5. Загустители
  6. Разжижители
  7. Детергенты (моющие средства)
  8. Специальные добавки

Обилие реагентов под торговыми марками различных производителей,
часто без детальной информации о свойствах данного продукта, существенно
усложняет выбор нужного реагента для потребителя. Здесь необходимо
помнить, что среди разных групп полимерных реагентов есть разновидности
анионоактивные и катионоактивные, при смешивании которых может произойти
разрушение структуры раствора с потерей или существенным ухудшением его
свойств. Кроме того, иногда совместный ввод в раствор реагентов одного
типа (касательно анионо- или катионоактивности) может приводить к
взаимодействию между ними и существенному отличию от ожидаемых
параметров раствора. Поэтому перед вводом того или иного реагента в
раствор необходимо протестировать его в лабораторных условиях на
ротационном вискозиметре и фильтр-прессе.

Практически все производители бентонито-полимерных композиций для ГНБ
типа «готовая универсальная смесь в одном мешке» вместе с ними
предлагают и ряд реагентов, которые используются для регулирования
свойств раствора при бурении в различных условиях.

Типичный набор выглядит следующим образом:

  1. Бентонито-полимерная смесь универсальная (низкое содержание песка,
    высокий YP, низкая PV и высокой вязкостью при низких скоростях сдвига);
  2. Полианионная целлюлоза, производные крахмала и т.д. — для снижения водоотдачи раствора при проходке в песчаных грунтах;
  3. Полиакриламиды — для ингибирования глин при проходке в глинистых грунтах;
  4. Биополимер ксантановой группы — для изменения реологических
    показателей с целью усиления выносной способности раствора и повышения
    устойчивости ствола скважины. MI Swaco также предлагает свой
    патентованный продукт –загуститель неорганической природы DRILLPLEX,
    который очень эффективно меняет реологический профиль раствора в сторону
    усиления его псевдопластичности.
  5. Смазывающие реагенты – для уменьшения крутящего момента;
  6. Детергенты – для снижения налипания глин на инструмент.
  7. Сода кальцинированная Na2CO3 – для повышения щелочности раствора (pH).

Регенты второй, третьей и четвертой групп являются загустителями
бурового раствора, но они по разному влияют на его реологические
характеристики.

Кроме этих продуктов некоторые производители расходных материалов для
ГНБ также предлагают под разными торговыми марками бентонитовую основу
без полимерных добавок — для самостоятельного приготовления
бентонито-полимерного раствора под специфические условия бурения: Max
Gel (MiSWACO), Bor Gel (BAROID), Phrikolate W (PHRIKOLATE) и т.д.

Специалисты компании BAROID IDP справедливо утверждают, что нет
универсальных грунтов, и именно поэтому нет универсальных полимеров и
тем более не может быть готовых смесей в одном пакете на все случаи.
Правильно было бы составлять рецептуру раствора под конкретные условия
бурения, но такой подход требует наличия у потребителя серйозного
лабораторного оборудования и специалистов соответствующей квалификации.
Поэтому на сегодняшнем рынке расходных материалов для ГНБ
востребованными оказались продукты типа «готовая смесь в одном мешке»,
свойства которых можно подрегулировать в каких-то пределах путем
дополнительного ввода того или иного реагента.

Целлюлозные реагенты в основном используются для снижения
показателя водоотдачи раствора, но при этом они выполняют также роль
загустителей и смазывающих агентов, а также частично улучшают
реологические показатели раствора – увеличивают предел текучести YP
Содержание этих реагентов в растворе целесообразно увеличивать при
проходке в песчаных грунтах в тем большей мере, чем более грубозернистый
песок. Примерами реагентов этой группы являются Antisol, Filter Control
(PHRIKOLAT); Platinum PAC (MiSWACO); AquaPAC (Aqualon); Rel-PАС
(CETCO) и др.

Реагенты группы полиакриламида применяются для снижения
разбухания глинистых пород и предотвращения таким образом сужения ствола
скважины, а также чрезмерного загущения раствора вследствие наработки
глинистой фазы из вмещающих пород. При этом полиакриламиды в небольших
концентрациях могут выполнять функцию загустителя, но чрезмерное
количество этих реагентов приводит к резкому росту водоотдачи раствора и
снижению предела текучести YP. Обычно эти реагенты применяют при
проходке глинистых, интенсивно разбухающих пород. При проходке
высоковязких глин бывает достаточно приготовить раствор полиакриламида в
воде – без использования универсальной бентонито-полимерной смеси.
Примерами реагентов этой группы являются Poly-Plus (MiSWACO); BentoPlus
(Lamberti); Insta-Vis (CETCO); Agripol (PHRIKOLAT)

Биополимеры ксантанового ряда являются очень эффективными
загустителями как в пресной, так и в соленой воде, но основная их
ценность состоит в корректировке реологического профиля раствора. Их
ввод в раствор увеличивает его выносную способность без увеличения
вязкости при высоких скоростях течения (в насосе, буровых штангах,
соплах) и значительно улучшает условия очистки горизонтально
ориентированной скважины от выбуренного шлама, особенно при остановках
проходки и при расширениях скважины. Эти реагенты наиболее эффективны
для увеличения показателя YP. Главным недостатком реагентов этой группы
является их склонность к биологическому разложению, вследствие чего
могут ухудшится реологические показатели раствора. Для предотвращения
этого процесса в раствор добавляют защитные бактерициды или же
предварительно обрабатывают ими биополимеры. Примерами реагентов этой
группы являются: NO-SAG (BAROID); Modivis 900 (PHRIKOLAT); Duo-Tec,
Duo-Vis, Super-Vis (MiSWACO); Suspend-It (CETCO);

Смазывающие добавки являются обязательным компонентом
промывочных жидкостей при проходке нефтегазовых скважин и все шире
используются при технологиях ГНБ. Ввод в раствор этих компонентов
позволяет значительно уменьшить крутящий момент при расширении скважины,
а такуже облегчить затяжку трубы в скважину. Примерами реагентов этой
группы являются Rod Ease (MiSWACO);

Детергенты (Поверхностно-активные вещества или ПАВ, моющие
средства) позволяют уменьшить налипание грунта на буровой инструмент и
штанги, что в комплексе с использованием смазывающих добавок приводит к
значительному снижению скручивающих усилий при бурении и тяговых усилий
установки при затяжке трубы. Примерами реагентов этой группы являются
RingFree (MiSWACO); Drill-Terge (CETCO) и т.п.

Сода кальцинированная – используется для увеличения щелочности
раствора до уровня рН=8-9 единиц, поскольку такой уровень щелочности
является наиболее оптимальным для большинства полимерных реагентов
используемых при бурении. Ввод соды блокирует активность ионов Са2+.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. На рынке существует большое разнообразие
бентонито-полимерных смесей и полимерных водорастворимых реагентов,
свойства которых для технологии ГНБ однозначно не определены в виде
набора обязательных параметров и стандартизированной методики их
определения.

Для успеха бурения и минимизации затрат на расходные материалы
целесообразно для контроля свойств бурового раствора использовать данные
ротационной вискозиметрии, а не ограничиваться только оценкой
показателей условной вязкости по воронке Марша, гельности и выносной
способности раствора.

 

 

Вопросы автору

v.snisar@mail.ru

 

 

Горизонтальное направленное бурение

Прокладка коммуникаций бестраншейным методом