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.

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.

Как вы думаете, что будет с нефтью в 2022 году?

• Подорожает
• Подешевеет

Просмотреть результаты

 Загрузка ...

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:

Читать также: Виды насосов для добычи нефти и их характеристики

• 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.

Составы применяемых растворов

Владимир Хомутко

Задать вопрос автору

Для приготовления большинства буровых растворов необходимо применение  тонкодисперсных глинистых веществ, обладающих высокой пластичностью и небольшим содержанием частиц песка.

Они способны создавать с водой  вязкую суспензию, которая обладает способностью долгое время не приводить к выпадению осадка. Самыми лучшими качествами  обладают глиняные  порошки, основу которых составляют  щелочные  составы. Растворы на основе таких порошков отличаются  низким значением плотности.

Читать также: Как выбирают обсадные трубы для нефтяных скважин?

Различные рецептуры бурового раствора для разных типов грунтов

В процессе создания бурового раствора очень важно проследить, чтобы в него не попали нежелательные примеси, такие, как известковые частицы, гипс и разного рода растворимые в воде соли.

Согласно требованиям технических нормативов, основным качественным  показателем  сырья для приготовления бурового состава, представлено в порошкообразном виде, является так называемый конечный  выход раствора. Другими словами, какое количество кубических метров раствора с нужным показателем вязкости можно получить из тонны сухого сырья. Кроме этого, к важным качественным показателям также относятся содержание в составе песка и  плотность.

Основное назначение буровых составов

Такие растворы готовят, исходя из целей их дальнейшего использования. Примеры таких целей таковы:

• охлаждение и смазывание поверхностей бурильного долота. Так как  работа этого инструмента всегда связана с  появлением большого трения, для повышения износостойкости необходимо использовать смазывающие составы, которые одновременно снижают температуру инструмента;
• очистка забоя скважины. Многие буровые растворы дают возможность  эффективно вымывать выбуренные  породы из скважины и выносить их на поверхность. Качество такой очистки зависит от  физических и химических свойств конкретного состава, а также от геологических особенностей пробуриваемых горных пород, вследствие чего в процессе приготовления необходимо учитывать  состав горных пород конкретного месторождения;
• образование  на стенках ствола скважины очистного слоя. Формирующаяся на стенках ствола  корка отличается низкой проницаемостью, что дает возможность обеспечить устойчивость в верхней песчаной зоне геологического разреза и отделить скважину от слоев с высокой проницаемостью;
• предупреждение водяных, газовых и нефтяных  проявлений;
• защита стенок скважины от обвалов, которые возникают при бурении пород на основе неустойчивой глины;
• особняком стоит такая важная сфера применения буровых составов, как обеспечение качественного вскрытия продуктивных  горизонтов. Многие из существующих сейчас буровых растворов позволяют не допустить загрязнения продуктивного пласта во время его вскрытия и дают возможность  избежать его полной закупорки, в случае которой его разработка становится очень  трудной;
• уменьшение затрат, идущих  на фиксацию скважины с помощью колонн;
• получение данных, необходимых  для анализа, в процессе работы разведывательных скважин. Это также одна из вспомогательных функций таких составов, поскольку вместе с ними на поверхность выносится шлам и частички горных пород, которые являются предметом изучения;
• повышение устойчивости к коррозионному воздействию оборудования и труб;
• обеспечение выполнения требований техники промышленной  безопасности и сведение к минимуму вреда, наносимого  экологии окружающей среды.

Читать также: Состав комплекса буровой установки для бурения нефтяных скважин

Классификация  буровых растворов

В настоящее время выделяют следующие виды таких составов:

1. безглинистые буровые составы, такие, как обычная техническая вода, разного рода суспензии и растворы на полимерной основе и так далее;
2. глинистые растворы на основе минерализованной или пресной  воды, а также растворы, в составе которых присутствуют  гипс, глинистые частицы и хлорные элементы.

• Растворы на неводных основах:

1. углеводородные составы;
2. нефтепродукты, содержание газа в которых минимально.

• Пены и аэрированные жидкости.
• Реагенты, находящиеся в газообразном состоянии.