Реактивные грунты требуют тактического подхода к буровым растворам.
Многие бурильщики скажут вам, что самая сложная для бурения почва — это реактивная: маслянистая глина, сланец и аргиллит. Эти породы могут набухать, вызывая проблемы с затягиванием обсадных труб, бурильной колонны и инструмента.
Разбухающие глины создают слишком большое гидростатическое давление в скважине и могут вызвать гидроразрывы или выбросы. Потеря возврата на поверхность является явным признаком проблемы. Основная проблема? Большинство глин лежат в состоянии покоя, просто ожидая, когда кто-то предложит им попить воды. Добавьте буровой раствор, и вечеринка началась!Поэтому буровик должен заранее учитывать условия бурения, возможные риски и способы их предотвращения. Грамотно подобранный состав бурового раствора поможет эффективно справиться с агрессивными породами.
Основные принципы работы с буровыми растворами в реактивных грунтах
- Базовый буровой раствор.
Первая составляющая любого раствора — бентонит. Он необходим для получения суспензии с низкой вязкостью (не более 35-40 с, измеряемой воронкой API Marsh). В процессе бурения бентонит смешивается с глинистыми частицами, повышая плотность и утяжеляя раствор. - Контроль скорости нагнетания раствора.
Для эффективного удаления шлама из скважины скорость прокачки должна быть в 3-5 раз выше, чем в нормальных условиях. Например, для инструмента диаметром 254 мм при обычных условиях требуется 49,3 л/м. В реактивных породах этот показатель увеличивается до 148–246 л/м, что соответствует соотношению 3:1 или 5:1. - Дополнительные добавки.
Бентонит сам по себе не решает всех проблем, связанных с реактивными глинами. Для борьбы с их набуханием и липкостью применяют различные химические модификаторы:
Вязкостные полимеры (PHPA)Полимеры на основе частично гидролизованного полиакриламида (PHPA) инкапсулируют частицы глины, снижая их гидратацию и улучшая смазывающие свойства раствора. В зависимости от типа бурения PHPA выбирают с учетом сертификации NSF-60 (для водозаборных скважин) или без нее (для ГНБ). Эти полимеры бывают жидкими и сухими. Сухие обладают 100% концентрацией и легко диспергируются, тогда как жидкие могут содержать различный процент активных веществ. Если применяется система рециркуляции бурового раствора, важно выбирать PHPA с низкой вязкостью, чтобы избежать засорения сит очистных систем.
Ингибиторы набухания глин ("разрушители связей")
Эти добавки изменяют электрические заряды на поверхности глинистых частиц, препятствуя их увлажнению и, как следствие, набуханию. Большинство таких ингибиторов не сертифицированы по NSF-60 и не подходят для водозаборных скважин. Кроме того, некоторые из них не рекомендуются для рециркуляционных систем, так как могут образовывать сверхмелкие частицы, повышающие плотность раствора.
Поверхностно-активные вещества (ПАВ, детергенты)
ПАВ улучшают смачивающие свойства бурового раствора, снижая эффект "прилипания" глины к инструменту и уменьшая её гидратацию. Это способствует лучшему распределению глинистых и сланцевых частиц. Часто такие добавки используются совместно с PHPA-полимерами. Однако далеко не все детергенты подходят для водозаборного бурения, поэтому стоит уточнять наличие сертификата NSF-60.
Преимущества использования буровых добавок
Применение правильного бурового раствора и добавок позволяет:
- минимизировать налипание глины на инструмент;
- предотвратить набухание глин и сланцев;
- улучшить смазку бурильной колонны;
- увеличить скорость бурения и возврат бурового раствора на поверхность;
- снизить крутящий момент и усилие протяжки;
- ускорить осаждение шлама в отстойниках и системах очистки.
Вывод
Для успешного бурения в реактивных грунтах важно грамотно подбирать состав бурового раствора. Начните с качественного бентонита и корректируйте смесь в зависимости от условий. Все рассмотренные добавки можно вводить "на лету", если во время бурения в песчаных грунтах неожиданно встречается глинистый пласт. Главное — не забывать повышать скорость прокачки раствора, чтобы эффективно удалять глинистые выбуренные породы из скважины.
Компания «Адамант» — ведущий производитель бентонитовых глин в России, предлагает качественные материалы для бурения скважин. Наша продукция гарантирует успешное бурение даже в реактивных грунтах!
Еще больше новостей для бурильщиков вы найдете на нашей странице Вконтакте⚡️