Функции буровых растворов и их классификация
Буровой раствор – это многокомпонентная дисперсная система суспензионных, аэрированных и эмульсионных жидкостей, которая предназначена для промывки скважин в процессе бурения.
Область применения буровых растворов в нефтегазовой отрасли достаточно широка, они выполняют следующие функции:
- Удаление продуктов разрушения из скважины.
- Охлаждение бурильных труб и инструментов, которые участвуют в процессе разрушения горной породы.
- Удержание частиц выбуренной горной породы во взвешенном состоянии.
- Облегчение процесса бурения горных пород на забое.
- Способствование улучшению процесса сохранения устойчивости стенок скважин.
- Создание гидростатического равновесия в системе «ствол скважины-пласт» (обеспечение равенства давлений).
- Сохранение и поддержание проницаемости продуктивных пластов.
- Перенос энергии от работающего оборудования к механизмам, работающим в призабойной зоне.
- Создание условий для проведения геофизических исследований.
- Защита используемого оборудования от абразивного износа и коррозии.
- Предупреждение и предотвращение нефте-, водо-, газо проявлений.
- Закупоривание каналов для снижения объема поглощения бурового раствора.
- Способствование сохранению установленных технологических характеристик процессов.
- Снижение коэффициента трения.
- Обеспечение экологической чистоты (так как большинство растворов безвредны для окружающей среды).
Дисперсия – это образования из двух и более веществ, находящихся в разных физических фазах, которые практически не смешиваются с друг другом и не вступают ни в какие химические реакции.
Все буровые растворы принято делить:
- По виду дисперсной фазы (телу) на газожидкостные смеси (пены, аэрированные растворы и т.п.), дисперсии, суспензии, эмульсии и другие.
- В зависимости от обработки реагентами буровые растворы могут быть обработанными и необработанными.
- По способу изготовления буровые растворы могут быть естественные и искусственные.
- По степени минерализации хлоридом натрия буровые растворы могут быть слабоминеральные (до 0,5 %), средней минерализации (от 0,6 до 3,5 %) и высокой минерализации (от 3,5 до 10 %).
- По виду дисперсной среды растворы могут быть газообразными, водными и растворами на основе углеводорода.
- По составу дисперсной фазы. К ним относятся алюминатные, глинистые, гипсовые, хлоркалиевые, хлокальциевые, меловые и селикатно-гуминовые растворы.
- В зависимости от условий применения буровые растворы могут быть растворами для сложных геологических условий разработки и для нормальных геологических условий разработки.
Простейшая схема приготовления бурового раствора
В настоящее время используется огромное количество способов приготовления бурового раствора. Простейшая схема его приготовления изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Простейшая схема приготовления бурового раствора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где, 1 – емкость, в которой перемешиваются составляющие раствора; 2 – насос (поршневой или центробежный); 3 – нагнетательная линия с задвижкой; 4 – смеситель; 5 – загрузочная воронка; 6 – мешок с порошкообразным материалом; 7 – площадка; 8 – шиберный затвор; 9 – перемешиватели (гидравлические или механические).
При такой схеме приготовления сам процесс выглядит следующим образом. В емкость для перемешивания составляющих бурового раствора дисперсионную среду и с помощью насоса, по нагнетательной линии подают ее через смеситель (обычно гидроэжекторный). Данная операция осуществляется по замкнутому циклу. Мешок с порошкообразным материалом с помощью подъемника перемещается на площадку, где специальный сотрудник переносит его к загрузочной воронке. Он вскрывает этот мешок и высыпает порошок в воронку, оттуда он подается к смесителю, где и смешивается с дисперсионной средой. Полученная суспензия сливается в емкость, в которой перемешивается гидравлическими или механическими перемешивателями. Скорость подачи порошка в смеситель может регулироваться с помощью шиберного затвора.
Методы регулирования свойств буровых растворов
Буровой раствор ограничен в количестве функций, который он может выполнять. Набор функций и свойств бурового раствора определяется условиями работы.
Необходимые свойства бурового раствора получают с помощью подбора компонентов для него. В процессе работы буровой раствор постепенно теряет свои свойства, из-за контакта с разрушаемыми горными породами во время бурения, а также воздействия давления, температуры и механических нагрузок, что делает необходимым организацию поддержания и восстановления его свойств.
Для получения растворов с необходимыми свойствами и их поддержания во время работы применяют несколько методов.
К методам физической обработки буровых растворов относят дсипергацию, разбавление, утяжеление, концентрирование и введение наполнителей. К методам химической обработки растворов относится метод введения в раствор различных химических реагентов. Физико-химические методы регулирования свойств бурового раствора представляют собой комбинацию методов физической и химической обработки.
