Лекция 17.Буровые растворы на углеводородной основе

При вскрытии продуктивных пластов, разбуривании горных пород, склонных к обвалам и осыпям, и в ряде других случаев хорошие результаты дает применение растворов на углеводородной основе, которые условно можно разделить на две груп­пы: растворы с небольшим содержанием воды или безводные; гидрофобные эмульсии,

содержание воды в которых может до­стигать 50- 80%.

Растворы первой группы часто называют растворами на неф­тяной основе (РНО), а второй—инвертными (обращенными) эмульсионными растворами (ИЭР) типа вода в масле.

Безводные растворы на углеводородной основе

В отечественной практике из растворов на нефтяной основе наиболее широко применяются известковые битумные растворы (ИБР). ИБР всего содержат 45 – 65%

Дизельного топлива, 12 – 20% высокоокисленного битума, 20 – 30% негашеной извести, 0,8 – 1,5% каустической соды, 0,75 – 1,5% ПАВ типа сульфонола или петролатума и 4 – 10% воды для гашения извести.

В качестве дисперсионной среды используется не только дизельное топливо, но и отбензиненная нефть или смесь дизтоплива с нефтью. Дисперсную фазу ИБР составляют в основном коллоидных размеров частицы битума. Для того, чтобы битум не растворялся в дисперсионной среде до молекулярного состояния, содержание ароматических углеводородов в ней не должна превышать 18 – 20%, а в битуме должно содержаться 43 – 48% асфальтенов и 15 – 17% смол. С этой целью битум окисляют продувкой через расплав воздуха. Растворенный в дисперсионной среде битум до коллоидного состояния способен создавать на стенках скважины фильтрационную корку, кольматировать приствольную часть горных пород и, тем самым, уменьшать потребности в ИБР для бурения скважин.

Для того, чтобы битум растворить до требуемого состояния дисперсионную среду подогревают до 70 – 80⁰ С. В летнее время раствор подогревается до указанной температуры в результате гашения извести, в зимнее время дополнительно емкость с раствором подогревают острым паром.

Известь вместе с каустической содой образует мыла жирных кислот, содержащихся в ПАВ, с целью структурообразования и стабилизации ИБР. Показатель фильтрации за счет этого удается снизить практически до нуля.

Благодаря извести удается поднять плотность ИБР практически до 1000 кг/м³, для дальнейшего повышения плотности, если есть такая необходимость, вводится гидрофобизированный барит.

Особенностями технологических свойств растворов на нефтяной основе являются:

низкие или даже нулевые значения показателя фильтрации в статических условиях; достаточно высокие тиксотропные свой­ства; низкая плотность в неутяжеленном виде; углеводородный состав фильтрата; хорошая прокачиваемость, несмотря на срав­нительно высокие значения вязкости; нерастворимость горных пород в дисперсионной среде; высокие противоизносные и сма­зочные свойства.

В целом растворы на нефтяной основе обеспечивают высокое качество вскрытия продуктивных пластов, практически не снижая естественной проницаемости их в процессе бурения, при подземном ремонте скважин и их консервации; позволяют обычно без осложнений бурить скважину в неустойчивых поро­дах, различных по составу солях; позволяют отбирать керн, со­став и проницаемость которого почти такие же, как в пласто­вых условиях; обладают высокой стабильностью в минерали­зованных средах и при высоких температурах; уменьшают прихватоопасность; имеют достаточно высокие противоизносные и смазочные свойства, обеспечивают рост показателей работы долот.

К недостаткам РНО относятся: более высокая стоимость рас­твора; разрушение резиновых деталей оборудования (буровых шлангов, поршневых колец насосов, резиновых уплотнений превенторов), поэтому должно применяться оборудование, имеющее соответствующие детали из нефтестойких материалов (нефри­товая резина, пластмассы): повышенная пожароопасность; боль­шая трудоемкость приготовления и обслуживания; дополнитель­ные затруднения при определении электрического сопротивле­ния пластов, при установлении геологических характеристик разбуриваемых пород; необходима закрытая система циркуля­ции: возможны нарушения санитарно-гигиенических норм, за­грязнение буровых вышек, наземного оборудования, территории.