РАСТВОРАМИ

Качество бурового раствора и его соответствие геолого-техническим условиям бурения является важным фактором, от которого зависят скорость бурения, предупреждение осложнений, качественное вскрытие продуктивных пластов, расход материалов и стоимость строительства скважины.

· Одним из основных современных технологических требований к буровому раствору является требование обеспечения высоких скоростей бурения и проходки на долото, т. е. создание максимально благоприятных условий для работы долота.

Следовательно, основными критериями качества раствора, призванного решать задачу получения высокой скорости бурения и максимальной проходки на долото, должны быть те показатели, которые характеризуют свойства раствора, способствующие эффективной работе долота.

Уже давно бесспорно установлено, что решающим фактором, определяющим скорость проходки, является давление, развиваемое столбом бурового раствора, точнее разность между гидростатическим давлением бурового раствора и пластовым давлением ( Р_б.р. - Р_пл.), удерживающая шлам на забое скважины.

Если буровой шлам из-под долота не удаляется так же быстро, как образуется, он подвергается дополнительному перемалыванию: между долотом и забоем скважины нарастает слой разрушенной породы, т. е. образуется шламовая подушка.

Таким образом плотность  является свойством бурового раствора, оказывающим наибольшее влияние на скорость проходки.

Еще одним свойством бурового раствора, значительно влияющим на скорость проходки, является вязкость. Низкая вязкость способствует высоким скоростям, главным образом, благодаря хорошей очистке забоя от шлама под долотом.

Объемная доля твердой фазы - свойство бурового раствора, от которого зависит скорость проходки. Высокая объемная доля твердой фазы вызывает снижение скорости проходки, так как при этом повышаются плотность и вязкость бурового раствора.

Для оптимизации содержания и состава твердой фазы, а также методов управления свойствами растворов, обеспечивающих эффективную работу долот, важным является контроль диспергирующей способности раствора. Оценка фракционного состава выбуренной породы при бурении скважин в Западной Сибири, показала, что около 70 % выбуренной глины в растворе переходит во фракции размером менее граничного зерна разделения в гидроциклонном пескоотделителе. При повторных циклах циркуляции она переходит в коллоидную составляющую, что приводит к росту реологических показателей раствора и снижению механической скорости бурения.

· При бурении в сложных геологических условиях (наличие зон АВПД, значительных толщ потенциально неустойчивых глинистых и хемогенных отложений) на первый план выдвигается задача предупреждения осложнений и обеспечения успешной безаварийной проводки скважины. При выборе растворов для этих условий, помимо регламентирования плотности, должна решаться задача физико-химической механики приствольной зоны, которая находится в напряженном состоянии и взаимодействует с фильтратом бурового раствора.

Наряду с требованием агрегативной и кинетической устойчивости в условиях высоких температур и в присутствии электролитов в количествах, необходимых для регулирования активности водной фазы, а также достаточной для компенсации поровых давлений плотности, буровой раствор для бурения в неустойчивых отложениях должен оказывать на них минимальное разупрочняющее действие.

Правильный выбор бурового раствора для бурения в потенциально неустойчивых сланцах и обоснованное регламентирование его свойств тесно связаны с методом качественной и количественной оценки способности буровых растворов регулировать направление и интенсивность влагопереноса.

В качестве критерия для оценки влияния раствора на устойчивость глинистых пород наиболее эффективно использовать показатель увлажняющей способности раствора ( П₀ ), комплексно учитывающий влияние капиллярной пропитки, диффузии, осмотического массопереноса, ионного и полимерного ингибирования на процессы гидратации и диспергирования глинистых пород .

Чрезмерный вращающий момент и трение бурильной колонны.

Поскольку бурильная колонная обладает гибкостью, она при вращении касается стенки скважины во многих точках. Возникающее при этом сопротивление трения может потребовать значительного увеличения вращающего момента бурильной колонны. Повышенное сопротивление трения может возникнуть также при СПО. Это осложнение называется затяжками. В некоторых условиях - значительные отклонения ствола скважины от вертикали, частые изменения азимута угла - вращающий момент и сопротивление трения могут стать настолько большими, что потери мощности окажутся недопустимо высокими.

Ситуацию можно исправить введением смазочных добавок.

Прихват бурильной колонны под действием перепада давления

Прихват бурильной колонны - это одно из наиболее распространенных осложнений при бурении скважин. Иногда это осложнение возникает при спуске или подъеме бурильной колонны в интервале ствола, диаметр которого меньше номинального, в интервалах, где образовалась желобная выработка или образовалась пробка. В этих случаях обычно удается освободить инструмент. Более сложным является прихват из-за перепада давления, который обычно возникает после временного прекращения промывки и вращения, например, при наращивании.

Особенно высока вероятность прихвата из-за перепада давления при бурении скважин с большим углом отклонения ствола от вертикали.

Одним из путей предотвращения прихвата из -за перепада давления является уменьшение до минимума контактной поверхности за счет правильного выбора конструкции бурильной колонны. Для этой цели используются некруглые УБТ и УБТ с продольной или спиральной канавкой.

Другим способом предотвращения такого прихвата является обеспечение подходящих свойств бурового раствора:

· Экспериментальные и промысловые исследования показали, что возникновение прихватов под действием перепада давления связано с высокой фильтрацией раствора в забойных условиях. Поэтому в целях прогнозирования потенциальной опасности прихватов и их предупреждения в качестве критерия оценки качества раствора должен регламентироваться показатель водоотдачи раствора при температуре и перепаде давления ( Ф_втвд ), соответствующих забойным. На заключительной стадии бурения главными становится требования и показатели, обеспечивающие максимальное сохранение естественной проницаемости продуктивных пластов при их вскрытии. В практике заканчивания скважин важное значение имеют процессы взаимодействия фильтрата бурового раствора с жидкими углеводородами продуктивного пласта в призабойной зоне на гидродинамическое совершенство скважины. Основой этого взаимодействия являются физико -химические процессы, протекающие в призабойной зоне пласта при вытеснении нефти фильтратом бурового раствора. В этом случае определяющим критерием является коэффициент восстановления проницаемости      ( b, % ), представляющий собой отношение нефтепроницаемости пласта после воздействия бурового раствора к первоначальной нефтепроницаемости.

В последнее время много внимания обращается на воздействие, которое оказывают буровые работы в целом и компоненты буровых растворов на окружающую среду.

Стремление предотвратить загрязнение источников наземных и подземных вод и ущерб морским организмам, а также отрицательное воздействие на плодородие почв стимулировали работы по этой проблеме.

При работе с материалами для буровых растворов необходимо проявлять осторожность, чтобы они не стали причиной загрязнения экологической системы. Буровой шлам с остатками бурового раствора являются отходами, которые должны удаляться приемлемыми с точки зрения охраны окружающей среды методами.