Качество глинистого раствора

Качество глинистого раствора характеризуется рядом параметров: 1)удельным весом (плотностью), 2) вязкостью, 3) водоотдачей, 4) толщиной глинистой корки, 5) статическим напряжением сдвига, 6) стабильностью и суточным отстоем, 7) содержанием песка.

1. Удельный вес (плотность). Чем больше удельный вес глинистого раствора, тем большее давление оказывает он на забой и стенки скважины. Удельный вес глинистого раствора (плотность) определяют на буровой специальным ареометром.

При бурении скважины необходимо, чтобы давление столба жидкости в скважине несколько превышало давление в проходимых нефтеносных, газоносных или водоносных пластах. Поэтому удельный вес применяемого глинистого раствора должен соответствовать этому требованию.

При разбуривании горизонтов, предрасположенных к обваливанию пород, следует увеличивать удельный вес. В случае прохождения трещиноватых, кавернозных пластов надо, наоборот, уменьшить удельный вес глинистого раствора, чтобы предотвратить его уход в эти горизонты (поглощение).

В неосложненных условиях бурения удельный вес глинистого раствора обычно поддерживают в пределах 1,08–1,22 г/см³.

2. Вязкость. Под вязкостью понимают внутреннее трение, существующее между слоями жидкости при их перемещении. Внутреннее трение, возникающее при движении глинистого раствора, слагается из трения между молекулами физически связанной воды, между глинистыми частицами, а так- же между молекулами физически связанной воды и глинистыми частицами.

Из этих трех видов трения наименьшую величину имеет трение между молекулами воды. Поэтому повышение содержания физически связанной воды приводит к уменьшению, а повышение концентрации глинистой фазы – к увеличению вязкости глинистого раствора. Кроме того, величина вязкости глинистого раствора зависит от степени дисперсности глины в воде. В значительной мере влияет на вязкость также химическая обработка глинистого раствора и действие растворимых в воде пород и минеральных солей, находящихся в пластовых водах.

Для определения вязкости существуют специальные приборы – вискозиметры, но из-за сложности конструкции они на буровых не применяются.

Быстро измерить вязкость на буровой можно при помощи упрощенного прибора – стандартного полевого вискозиметра (СПВ). В этом случае вязкость глинистого раствора определяется по времени его истечения через 5-миллиметровую трубочку (условная вязкость в секундах).

При бурении в пористых, трещиноватых породах с малым пластовым давлением, поглощающих промывочную жидкость, высокая вязкость последней способствует снижению интенсивности поглощения.

В нормальных условиях бурения условную вязкость глинистого раствора устанавливают равной 18–22 с (условная вязкость воды – 15 с).

3. Водоотдача. При бурении скважины глинистый раствор под влиянием перепада давления проникает в поры пластов и со временем закупоривает (глинизирует) их. Образовавшаяся на стенках скважины глинистая корка препятствует проникновению в пласты даже очень малых частиц глины, но не полностью задерживает воду, отделяющуюся от глинистого раствора. Величина водоотдачи зависит от свойств глинистого раствора.

Если применяется глинистый раствор низкого качества, то на стенках скважины образуется толстая, рыхлая и неплотная глинистая корка, через которую отфильтровывается вода в пласт. Образование толстой глинистой корки сужает ствол скважины, что может вызвать прилипание (прихват) бурильной колонны. Кроме того, проникновение отфильтрованной воды в породы может привести к их набуханию и обвалам. В связи с этим всегда стремятся максимально снизить водоотдачу глинистого раствора.

4. Толщина глинистой корки. Для определения толщины глинистой корки используют фильтрационную корку, остающуюся на фильтре при замере водоотдачи. В этих целях фильтр вместе с коркой осторожно извлекают из прибора, отмывают от раствора слабой струей воды и помещают на стекло фильтром вверх. Фильтр осторожно снимают и на специальном приборе Вика иглой измеряют толщину глинистой корки.

5. Статическое напряжение сдвига характеризует прочность структуры неподвижного раствора. Эта прочность возрастает с течением времени, прошедшего с момента перемешивания глинистого раствора. Было установлено, что этот параметр целесообразно измерять через 1 мин и 10 мин после окончания перемешивания. Разница в результатах измерений показывает, насколько упрочнилась структура глинистого раствора за 10 мин.

Статическое напряжение сдвига определяют приборами различного типа, однако на практике наиболее распространен прибор СНС-2

При нормальных условиях бурения рекомендуется поддерживать статическое напряжение сдвига не более 20 мг/см². Глинистый раствор с большим статическим напряжением сдвига (до 200 мг/см² и более) применяется для предупреждения поглощения глинистого раствора в пористые пласты.

6. Стабильность и суточный отстой характеризуют коллоидные свойства глинистого раствора.

Под стабильностью понимают способность глинистого раствора сохранять свой удельный вес вдоль оси скважины.

Для измерения стабильности глинистый раствор наливают в цилиндрический сосуд, имеющий отверстия в дне и в средней части. После отстаивания глинистого раствора в течение 24 ч измеряют удельный вес (плотность) верхней и нижней частей раствора. Разница в значениях удельного веса раствора является мерой стабильности. Для неосложненных условий бурения стабильность должна быть не более 0,02, для утяжеленных глинистых растворов – не более 0,06.

Суточным отстоем называют количество воды, выделившейся из глинистого раствора за сутки (в % от общего объема). Для измерения суточного отстоя хорошо перемешанный глинистый раствор наливают в градуированный цилиндр емкостью 100 см³ и оставляют в покое на сутки. Высококачественный глинистый раствор суточного отстоя не имеет.

7. Содержание песка. Этот параметр характеризует содержание в растворе собственно песка, кусочков выбуренной породы, увеличивающих износ деталей насосов, турбобуров, бурильных труб и т. д.

Определяют содержание песка по объему образовавшегося осадка в специальном отстойнике при нахождении в нем разжиженного глинистого раствора. Определять объем осадка следует в растворе, выходящем из скважины, в начале желобной системы и из мерника (емкости) на приеме бурового насоса, т. е. в растворе, поступающем в скважину. Разница содержания песка в этих пробах (в %) характеризует степень очистки раствора от выбуренной породы на поверхности.