Промывочные растворы и их основные параметры

Периодическую промывку скважин начали применять со второй половины XIX столетия, т. е. с того времени, когда широкое распространение получил ударный способ бурения и было обнаружено, что наилучшая очистка забоя от выбуренной породы достигается при доливании в скважину небольшого количества воды.

Изобретение вращательного способа бурения привело к необходимости непрерывной промывки скважины во время ее бурения. Вода была первой промывочной жидкостью и при вращательном бурении.

Развитие технологии бурения показало, что при разбуривании глин и глинистых отложений образующийся в скважине глинистый раствор значительно облегчает процесс выноса породы и проходки скважины. Поэтому стали не только сохранять глинистый раствор, образовавшийся в скважине, но и искусственно приготовлять его на поверхности.

При вращательном бурении промывочная жидкость должна выполнять следующие функции:

1) очищать забой скважины от выбуренной породы, вынося ее на поверхность;

2) создавать противодавление на стенки скважины для предотвращения обвалов породы и проникновения в скважину пластовых флюидов – газа, нефти и воды из разбуриваемых пластов;

3) охлаждать долото, турбобур, электробур и бурильную колонну;

4) смазывать все трущиеся детали долота, турбобура, уменьшать трение бурильной колонны о стенки скважины;

5) передавать энергию турбобуру (при турбинном способе бурения);

6) удерживать выбуренные частицы горной породы во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции;

7) обеспечивать глинизацию стенок скважины для повышения их устойчивости.

Первым пяти требованиям удовлетворяет как вода, так и глинистый раствор, однако две последние очень важные функции выполняют только глинистые растворы, которые и получили наиболее широкое применение в буровой практике.

Кроме воды и глинистого раствора, в особых условиях бурения (в продуктивных горизонтах, в набухающих сланцевых отложениях, при отборе керна) применяются другие промывочные жидкости:

• глинисто-известковые растворы,

• растворы на углеводородной (нефть, дизтопливо) основе,

• эмульсионные растворы,

• аэрированные растворы,

• воздух, газ.

2. Вода

Вода, как пресная, так и минерализованная, в том числе и морская, может с успехом быть применена в качестве промывочной жидкости при проходке устойчивых и неразмывающихся горных пород – в районах, где геологический разрез сложен твердыми породами, не обваливающимися в скважину без глинизации ее стенок, в условиях, когда пластовое давление не превышает гидростатического. В этих условиях промывка скважины водой становится наиболее выгодной из-за ее большой подвижности, малой вязкости и относительно небольшого удельного веса. В результате уменьшаются гидравлические сопротивления в бурильной колонне, турбобуре, долоте и затрубном пространстве. Применение воды вместо глинистого раствора в благоприятных условиях позволяет увеличить механическую скорость бурения и проходку на долото до 50 %, достичь экономии за счет сокращения расхода долот и коронок, глины, химреагентов, за счет улучшения условий работы буровых насосов, повышения их производительности и мощности турбобура.

Однако вода как промывочная жидкость имеет два существенных недостатка. Во-первых, возникает опасность прихвата бурильной колонны, так как вода неспособна удерживать во взвешенном состоянии обломки выбуренной породы при прекращении циркуляции. Во-вторых, вода может быть причиной обвалообразований, т. к. она не обеспечивает должного гидростатического давления на стенки скважины. Кроме того, обвалы объясняются физико-химическими воздействиями воды на породу, слагающую стенки скважины.

Следует отметить, что нельзя осуществлять промывку скважины водой при разбуривании продуктивного нефтеносного горизонта, т. к. интенсивная фильтрация воды в продуктивный горизонт затрудняет вызов притока нефти из пласта в скважину после окончания бурения.