Всех приветствую на канале!! В этой статье расскажу о назначении бурового раствора, из чего он состоит и какова его работа в скважине.
Буровой раствор (Рис.1) - многокомпонентный раствор полимеров, эмульсий на водной основе (иногда на основе углеводородов). Его основное назначение - очистка скважины от шлама (выбуренная горная порода) в процессе бурения.
Немного исторической справки. В 1833 году французский инженер Фовелль наблюдал за процессом бурения ударно-канатным способом. При вскрытии водоносного горизонта вода начала фонтанировать и инженер обратил внимание как изливающая из скважины вода эффективно выносит частицы разрушенной породы. Фовелль изобрел аппарат (насос), с помощью которого вода доставлялась по буровым штангам к забою скважины и омывая породоразрушающий инструмент поднималась по скважине на поверхность (Рис.2), вынося шлам. Этот принцип не изменился и по сей день.
Итак, для чего нужен буровой раствор:
- охлаждает и смазывает породоразрушающий инструмент (в процессе бурения происходит нагрев инструмента из-за трения)
- выносит шлам из скважины
- стабилизирует стенки скважины, добавки в растворе образуют водонепроницаемую корку на стенках, тем самым препятствуя обрушению породы из-за проникновения водной основы раствора.
- при бурении на нефть и газ при вскрытии нефтегазоносных пластов компенсирует пластовое давление, препятствуя фонтанированию скважины. Для этого в состав раствора вводятся утяжелители (баритовая глина и т.д.) повышая тем самым плотность раствора.
Пример - давление нефтяного пласта на глубине 4000 м = 400 атмосфер,(в большинстве нефтяных месторождений пластовое давление находится в прямой зависимости от глубины залегания пластов и ориентировочно его можно подсчитать, разделив глубину залегания пласта на 10) чтобы его преодолеть давление столба бурового раствора в скважине должно быть выше этого показателя. Здесь играют роль плотность раствора и высота столба. Высота нам известна, следовательно, технологи увеличивают плотность бурового раствора и нефть или газ не могут подняться на поверхность.
Состав бурового раствора
Существуют основные составы растворов:
- Глинистый раствор - водная основа, бентонитовые глины
- Полимерный раствор - водная основа, полимерные реагенты
- Глинисто-полимерный раствор - водная основа, бентонитовые глины, полимерные реагенты
- Раствор на углеводородной основе - несущая среда обычно нефть или дизельное топливо. В них добавляют окисленный битум или специально обработанная глина
- Аэрированные буровые растворы - Растворы на водной основе с насыщением воздушной среды, по своей сути пена. В составе таких растворов присутствуют ПАВ (поверхностно-активные вещества) и пенообразователи.