Классификация буровых растворов

Дисперсной называется система, в которой в среде одного вещества распределено в виде очень мелких частиц другое вещество. В зависимости от агрегатного состояния распределенного вещества и среды выделяются 9 типов дисперсных систем, например, «жидкость – твердое вещество», «жидкость – газ», «жидкость – жидкость» и др. Среду называют дисперсионной средой, распределенное вещество – дисперсной фазой.

Свойства дисперсных систем, их устойчивость против расслоения среды и фазы, зависят во многом от размеров частиц дисперсной фазы. Если дисперсная фаза представлена молекулами (ионами, атомами), то дисперсная система является высокоустойчивой и представляет собой молекулярные (истинные) растворы. Малоустойчивые дисперсные системы имеют размер частиц 100 нм и более, называют их взвесями. Дисперсные системы, занимающие промежуточную область между молекулярными растворами и взвесями, относятся к коллоидным растворам.

Буровые растворы имеют сложный состав, многокомпонентны и включают в себя, как правило, все виды дисперсных систем. Дисперсионной средой в буровых растворах является полярная или углеводородная жидкость с молекулярно (ионно) растворенными солями и (или) ПАВ, а дисперсная фаза представлена частицами горных пород, газа, жидкостей, часть из которых имеет коллоидные размеры, а часть, как правило большая по массе, имеет размеры, характерные для взвесей и грубых дисперсий. В управлении свойствами буровых растворов большая роль принадлежит регулированию литологического и фракционного состава, а также содержания и активности частиц дисперсной фазы.

В зависимости от геолого-технических условий и целей бурения применяют различные по составу и свойствам растворы и продувочные агенты. Существуют разные классификации буровых растворов в зависимости от вида и состава дисперсионной среды, состава и содержания твердой фазы, облегчающие их выбор, нормирование расхода компонентов, выбор оборудования для приготовления и очистки их.

Для промывки скважин применяют в основном четыре группы сред:

1) жидкости на водной основе – вода, рассолы, суспензии и коллоидные растворы глин, карбонатов и сульфатов, гидрофильные эмульсии; 2) жидкости на углеводородной основе – растворы на основе углеводородов, гидрофобные эмульсионные растворы; 3) аэрированные жидкости – вода, аэрированные глинистые растворы, пены; 4) газообразные агенты – воздух, природные газы, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, смеси выхлопных газов с воздухом или природным газом.

Применение того или иного бурового раствора при строительстве нефтяных и газовых скважин в различных районах зависит от того, насколько полно отвечает он требованиям, предъявляемым технологией бурения к промывке скважин в конкретных условиях.

Наиболее широко используются в бурении жидкости на водной основе. Жидкости на углеводородной основе применяют значительно реже, хотя они дают очень хорошие результаты при вскрытии нефтяных пластов, при разбуривании неустойчивых глинистых и хемогенных пород и др. Объем применения аэрированных жидкостей в последние годы несколько увеличился, хотя в целом он остается еще недостаточно большим.

Применение газообразных агентов ограничивается геологическими условиями и глубиной бурения. Их нельзя использовать при разбуривании неустойчивых горных пород, при проявлениях пластовых флюидов и др.