Буровий розчин

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Бурови́й ро́зчин (рос. буровой раствор; англ. drilling fluid, drilling mud; нім. Spülung, Bohrschlamm, Spülflüssigkeit) — складна багатокомпонентна дисперсна система суспензійних, емульсійних і аерованих рідин, які застосовуються для промивання свердловин у процесі буріння.

Використання бурових розчинів для буріння свердловин запропоновано вперше у 1833 році французьким інженером Фловілем, який, спостерігаючи операцію канатного буріння, під час якої апарат буріння натрапив на воду, помітив, що фонтануюча вода дуже ефективно видаляє буровий шлам із свердловини. Він задумав апарат, в якому передбачалося закачувати воду під бурову штангу, звідки буровий шлам виштовхувався водою на поверхню між буровою штангою і стовбуром свердловини. Принцип залишився незмінним до цих пір.

Зміст 1 Призначення 2 Склад бурових розчинів 2.1 Властивості та їх регулювання 2.2 Сировина 3 Обіг бурового розчину в свердловині 4 Цікаві факти 5 Див. також 6 Література 7 Посилання

[ред.] Призначення

Під час циркуляції у свердловині буровий розчин:

• очищає вибій від вибуреної породи;
• транспортує вибурену породу із свердловини і утримує її в завислому стані після припинення циркуляції;
• активізує процес руйнування гірської породи долотом;
• попереджає осипи, обвали та інше;
• забезпечує якісне розкриття продуктивних пластів;
• виявляє змащувальну і антикорозійну дію на буровий інструмент;
• охолоджує буровий інструмент;
• обертає вибійні двигуни;
• запобігає можливості виникнення ускладнень на бурових (сальнико- і каверноутворення, диференціального прихвата, поглинань і нафтогазопроявів);
• дозволяє відстежувати появу порожнин у масиві порід, зон підвищеної тріщинуватості тощо шляхом вимірювання витрат розчину під час буріння.

[ред.] Склад бурових розчинів

В практиці буріння застосовують бурові розчини на водній (технічна вода, розчини солей і гідрогелі, полімерні, полімер-глинисті і глинисті розчини) і вуглеводневій (вапняно-бітумний розчин, інвертна емульсія) основах.

При бурінні в хемогенних відкладах застосовують соленасичені глинисті розчини, гідрогелі, у випадках можливих осипань і обвалів стінок свердловини — інгібіторні розчини, при впливі високих температур — термостійкі (термосолестійкі) глинисті розчини і розчини на вуглеводневій основі, які є ефективними також при розкритті продуктивних пластів і при розбурюванні теригенних і хемогенних нестійких порід.

При бурінні в умовах, що характеризуються аномально високими тисками, застосовують обважнені бурові розчини, в неускладнених умовах — технічну воду, полімерні безглинисті і полімерглинисті розчини з низьким вмістом твердої фази.

[ред.] Властивості та їх регулювання

Ефективність застосування бурових розчинів залежить від їх властивостей, до яких належать густина, в'язкість, водовіддача, статична напруга зсуву, структурна однорідність, вміст газів, піску; тиксотропія, вміст йонів Na, K, Mg.

Водовіддача бурового розчину характеризується об'ємом фільтрату (від 2 до 10 см³), який відділився від розчину через стандартну фільтрувальну поверхню при перепаді тиску ~100 кПа протягом 30 хв. Товщина осаду на фільтрі (фільтраційна кірка), яка утворюється під час визначення водовіддачі, змінюється в межах 1—5 мм.

Вміст твердої фази в буровому розчині характеризує концентрацію глини (3—15 %) і обважнювача (20—60 %). Для забезпечення ефективності буріння (залежно від конкретних геолого-технічних умов) властивості бурового розчину регулюють зміною співвідношення вмісту дисперсної фази і дисперсійного середовища та введенням в них спеціальних матеріалів і хімічних реагентів. Для попередження водонафтогазопроявів при аномально високих пластових тисках збільшують густину бурового розчину шляхом введення спеціальних обважнювачів (наприклад, крейдою до 1500 кг/м³, баритом і гематитом до 2500 кг/м³ і більше) або зменшують її до 1000 кг/м³ за рахунок аерації бурового розчину чи додавання до нього піноутворювачів (сульфанолу, лігносульфонату). Вміст твердої фази бурового розчину регулюється триступінчастою системою очищення на вібраційних ситах, пісковідділювачах і муловідділювачах; газоподібні агенти відділяють у дегазаторах. Крім того, для регулювання вмісту твердої фази в розчин вводять селективні флокулянти.

Особливий клас реагентів застосовують при регулюванні властивостей розчинів на вуглеводневій основі. До них належать емульгатори (мила жирних кислот, емультал та інші), гідрофобізатори (сульфонол, четвертинні аміни, кремнійорганічні сполуки), знижувачі фільтрації (органогумати).

Готують бурові розчини безпосередньо перед бурінням і в його процесі при допомозі гідрозмішувачів та диспергаторів.

[ред.] Сировина

Для приготування бурових розчинів використовуються тонкодисперсні, пластичні глини з мінімальним вмістом піску, здатні утворювати з водою в'язку, довго не осідаючу суспензію. Кращі властивості мають істотно лужні (натрові) різновиди монтморилонітових (бентонітових глин), глинопорошки з яких застосовуються головним чином під час буріння нафтових і газових свердловин і для приготування глинистих розчинів із низькою щільністю.

Хороші солестійкі властивості мають палигорськітові глини, які застосовуються під час буріння соленосних порід. Високодисперсні бейделітові, каолінітові і гідрослюдисті глини характеризуються задовільними властивостями.

Шкідливими домішками у глинах, що погіршують стабільність глинистих розчинів, є гіпс, розчинні солі, вапняк.

Відповідно до технічних умов (ТУ У 39-688-81^[1]) основним показником якості глинистої сировини і глинопорошків, призначених для приготування бурових розчинів, є вихід розчину — кількість кубометрів розчину (суспензії) заданої в'язкості, одержуваного з 1 т глинистої сировини. Крім того, регламентуються щільність розчину і вміст піску.

[ред.] Обіг бурового розчину в свердловині

Більшість бурових розчинів при бурових операціях рециркулюють по наступному циклу:

1. Буровий розчин замішується і зберігається в спеціальній «коморі»-відстійнику.
2. Спеціальний насос виштовхує його з відстійнику і направляє через бурильну трубу в свердловину.
3. Буровий розчин по трубі доходить до вибою свердловини, де бурове долото розбиває породу.
4. Потім буровий розчин починає повертатися на поверхню, виносячи при цьому частинки породи (шлам), які були відокремлені долотом.
5. Буровий розчин піднімається по затрубу — простору між стінками свердловини і бурильною трубою. Типовий діаметр бурової труби близько 10 см. У нижній частині глибокої свердловини її діаметр може складати близько 20 см.
6. На поверхні буровий розчин проходить через лінію повернення — трубу, яка веде до вібраційного сита.
7. Сито складається з низки вібруючих металевих ґрат, які використовуються для відділення розчину від шламу. Розчин протікає через ґрати і повертається у відстійник.
8. Частинки шламу потрапляють в жолоб для видалення. Перед викидом вони можуть бути очищені, виходячи з екологічних і інших міркувань. Деякі частинки шламу відбираються геологами для досліджень стану усередині свердловини.

[ред.] Цікаві факти

При бурінні велику роль грає якість глинистого розчину. Приготувати хороший розчин, що відповідає необхідним вимогам, буває деколи досить складно. Для досягнення якісних характеристик бурильники додають в нього спеціальні присадки, вливають нафту, кидають обривки паперів. Американські фахівці, наприклад, встановили, що властивості глинистого розчину значно поліпшуються, якщо додати в нього... паперові грошові знаки. З'ясувалося це випадково. Агентство з охорони довкілля США в цілях захисту повітряного басейну від сажі заборонило спалювати паперові долари, що вийшли з вживання. Спробували старі банкноти різати, перемелювати в спеціальних машинах і додавати отримувану масу в буровий розчин. Результати перевершили всі очікування: «грошовий допінг» надійно захистив промивальну рідину від коагуляції при нагріванні, понизив в'язкість розчину і додав йому ще ряд цінних якостей. Це особливо важливо при бурінні надглибоких свердловин, коли у вибої температура сягає понад 170—200 °С. Вітчизняні буровики для аналогічних цілей використовують відходи целюлозно-паперової промисловості (нітролігнін, суніл, ігетан). ^[2]

[ред.] Див. також

• Глинистий розчин
• Глушіння свердловин
• Аналіз бурового розчину
• Бурильні труби
• Глиномішалка
• Буровий полімерний розчин

[ред.] Література

• Мала гірнича енциклопедія: В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. ISBN 966-7804-14-3

• Гірничий енциклопедичний словник: в 3 т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2001—2004. ISBN 966-7804-19-4

• Наказ «Про затвердження Інструкції із застосування Класифікації запасів і ресурсів корисних копалин державного фонду надр до родовищ глинистих порід» 17 грудня 2004.
• The Oilfield Glossary^(англ.) — Глосарій термінів з нафтовидобування.
• Буровий розчин: Кров свердловини^(рос.)

[ред.] Посилання

1. ↑ ТУ 39-688—81 Глинопорошок
2. ↑ http://www.prompages.ru/article.php?id_ar=286&param=show