Основные функции и свойства буровых промывочных жидкостей
При вращательном способе бурения в скважине постоянно циркулирует поток промывочной жидкости – Бурового раствора, который удаляет частички разрушенной горной породы (шлама) из призабойной зоны, охлаждает долото, промывает ствол скважины, выносит шлам на поверхность и обеспечивает эффективность всего процесса углубления.
Функции промывочной жидкости
· полностью очищать забой скважины от частиц разбуриваемых пород и выносить их на поверхность;
· создавать противодавление на стенку скважины для предотвращения притока пластовых жидкостей и газов;
· удерживать частицы разрушенных пород во взвешенном состоянии при прекращении промывки скважины;
· препятствовать проявлениям неустойчивости пород, слагающих стенку скважины;
· охлаждать и смазывать трущиеся поверхности долот, забойных двигателей, бурильной колонны и др. узлов оборудования;
· передавать энергию от источника на поверхности к забою;
· способствовать сохранению естественных коллекторских свойств продуктивных пластов.
Свойства промывочной жидкости
Плотность – масса единицы объема жидкости, кг/м3 (г/см3), характеризует гидростатическое давление столба жидкости в скважине и определяет гидравлические потери при циркуляции.
Реологические свойства – Характеризуют подвижность (текучесть) жидкости под действием приложенной нагрузки: условная вязкость, УВ, с; динамическое напряжение сдвига; структурная вязкость.
Тиксотропные свойства – характеризуют способность жидкости структурироваться в покое и вновь становиться подвижной при перемешивании: статическое напряжение сдвига, СНС.
Фильтрационные свойства – характеризуют способность жидкости проникать в породы, слагающие стенку скважины, через фильтрационную корку: фильтроотдача; толщина корки.
Водородный показатель pH – характеризует качество жидкости.
Электрические свойства — характеризуют способность жидкости препятствовать прохождению электрического тока.
Седиментационная устойчивость — характеризует отстой жидкости после пребывания в покое.
Термостабильность — характеризует способность жидкости не изменять свойства после нагрева.
Газосодержание – характеризует содержание газовых примесей в жидкости.
Содержание твердой фазы – характеризует содержание сухого остатка.
Требования к буровым растворам
-Жидкая основа буровых растворов должна быть маловязкой и иметь низкое поверхностное натяжение на границе с горными породами,
— В твердой фазе бурового раствора концентрация глинистых частиц должна быть минимальной, а средневзвешенная по объему плотность твердой фазы максимальной.
— Буровые растворы должны быть недиспергирующимися под влиянием изменяющихся термодинамических условий в скважинах. Они должны обладать стабильными показателями технологических свойств.
-Буровые растворы должны быть химически нейтральными по отношению к разбуриваемым горным породам, не вызывать их диспергирование. ( Диспергирование — тонкое измельчение твердых, жидких тел в какой-либо среде, в результате чего получают порошки, суспензии, эмульсии. Диспергирование применяют для получения коллоидных и вообще дисперсных систем.)
-Буровые растворы не должны быть многокомпонентными системами, а используемые для регулирования их свойств химические реагенты, наполнители и добавки должны обеспечивать направленное изменение каждого технологического показателя при неизменных других показателях.
-Желательно, чтобы буровые растворы содержали достаточное количество смазывающих добавок.
Состав промывочной жидкости
Промывочная жидкость состоит из:
-дисперсионной среды, жидкой, газообразной или газожидкостной;
— дисперсной фазы, равномерно распределенной в дисперсионной среде;
— химических реагентов, растворенных в дисперсионной среде для регулирования свойств бурового раствора.