И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

Конесев Г.В.

КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«БУРОВЫЕ ПРОМЫВОЧНЫЕ И ТАМПОНАЖНЫЕ РАСТВОРЫ»

Объем – 48 часов

Лекция 1. НАЗНАЧЕНИЕ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

При современных способах бурения основными и общими технологическими функциями буровых растворов являются очистка забоя и ствола скважин от шлама, охлаждение породоразрушающего инструмента. Буровые растворы должны выполнять и специфические функции по сохранению устойчивости стенок скважины, предупреждению проявлений пластовых флюидов, затяжек, прихватов и коррозии инструмента. При бурении с гидравлическими забойными двигателями буровые растворы обеспечивают подвод энергии к ним.

Частицы горной породы, отделяемые от забоя в процессе бурения (буровой шлам), должны быть сразу вынесены в кольцевое пространство. В противном случае шлам будет дополнительно перемалываться долотом, что снижает эффективность бурения, особенно при образовании шламовой прослойки на забое. Необходимо, чтобы буровой раствор своевременно удалял этот шлам и куски осыпающейся породы из кольцевого пространства. Для сего следует поддерживать определенные скорости восходящего потока раствора в кольцевом пространстве.

Опыт бурения показывает, что достаточны скорости 0,5-0,6 м/с. Излишние высокие скорости нежелательны в связи с ростом давления на забое и гидродинамического давления в кольцевом пространстве, которые могут привести к раскрытию трещин в слабых пластах и поглощению бурового раствора. При низких скоростях восходящего потока плохо выносится шлам, часто возникают сальникообразования, затяжки бурильной колонны, возможны ее прихваты.

Для повышения долговечности долот и забойных двигателей буровой раствор должен обладать высокими смазочными и противоизносными свойствами. При этом уменьшатся потери энергии в узлах трения, большая часть энергии реализуется вооружением долота, уменьшится отрицательное влияние тепла трения на износостойкость рабочих элементов долота, будет обеспечена лучшая защита поверхностей трения от износа адсорбционными пленками среды. Поверхностно-активные молекулы среды, адсорбируясь на обнажениях породы забоя и проникая в микротрещины зоны предразрушения, способствуют повышению буримости горных пород. Высокие смазочные свойства раствора необходимы и для уменьшения затяжек, предотвращения прихвата бурильной колонны в скважине.

В процессе проводки скважины не исключены также внезапные прекращения циркуляции бурового раствора (отключение электроэнергии, неисправность насоса). Поэтому раствор должен удерживать шлам в скважине во взвешенном состоянии. В противном случае образуется шламовая пробка в затрубном пространстве, что может привести к затяжкам и прихватам колонны. В то же время очень важно, чтобы буровой раствор легко освобождался от шлама и газа на поверхность, так как при неудовлетворительной очистке его возрастает абразивный износ оборудования и инструмента, работающих в растворе, ухудшается разрушение горных пород на забое, а при содержании газа в растворе ухудшается всасывание и снижается подача буровых насосов, противодавление в скважине.

Следует отметить, что содержание твердой фазы в буровом растворе должно быть минимальным, лишь достаточным для регулирования его технологических свойств в заданных пределах. Очень важно, чтобы буровой раствор при разбуривании продуктивного пласта не влиял отрицательно на его естественную проницаемость.

Буровой раствор должен способствовать предотвращению обвалообразований, водо-, газо-, нефтепроявлений и поглощений в скважинах. Для предупреждения обвалообразований раствор должен не уменьшать, а по возможности увеличивать силы сцепления в породах. Чтобы сохранить устойчивость ствола, предотвратить проявления, выбросы пластовых флюидов и поглощение, раствор должен иметь прежде всего требуемую плотность, регулируемую путем изменения содержания и состава его твердой, жидкой и газообразной фаз.

При бурении в раствор поступают шлам, пластовые флюиды, он подвергается воздействию высоких и низких температур, но раствор должен быть стабильным, т.е. сохранять заданные свойства при воздействии различных факторов. Кроме того, он должен быть химически не агрессивным, неопасным по отношению к обслуживающему персоналу, соответствовать правилам охраны окружающей среды, безопасным в экологическом и в пожарном отношении, быть достаточно экономичным.