Фазой

Нестабилизированные глинистые суспензии и суспензии из выбуренных пород

Эти растворы представляют собой водные суспензии, образованные в процессе бурения путем "самозамеса" из разбуриваемых пород.

Нестабилизированные глинистые суспензии и суспензии из выбуренных пород применяют в основном при бурении с поверхности в сравнительно устойчивом разрезе, сложенном малопроницаемыми породами. В зависимости от типа исходной глины и состава разбуриваемых пород такие растворы имеют в среднем следующие показатели: плотность 1050-1240 кг/м³, условная вязкость 25-50 с, показатель фильтра­ции, СНС и рН не регламентируются [2].

В процессе бурения показатели не стабилизированных глинистых суспензий из выбуренных пород регулируются раз­бавлением водой.

Применение глинистых растворов обусловлено относительной доступностью и дешевизной сырья для их приготовления, их особыми, в какой-то мере универсальными, свойствами: способностью образовывать малопроницаемую фильтрационную корку на стенках скважины; способностью удерживать во взвешенном состоянии частицы выбуренной породы и утяжелителя; возможностью регулирования реологических, структурно - механических и фильтрационных свойств в широком диапазоне.

Для бурения под кондуктор в мерзлых горных породах разработан и применяется простой по составу специальный раствор. К хорошо прогидратированному бентонитовому раствору добавляют 2-3 кг/м³ КСl (NaCl). От ввода соли в таком малом количестве раствор несколько загустевает без изменения водоотдачи и приобретает, таким образом, мгновенные структурообразующие свойства. Значения СНС данного раствора через 10 сек, 1 минуту и 10 минут покоя являются достаточно высокими и мало отличаются между собой.

При его использовании у стенок скважины, особенно в кавернах, образуются застойные зоны, за счет чего резко снижается темп растепления стенок ствола скважины, уменьшается размер каверн и интенсивность разбавления раствора. Опыт показывает, что при разбуривании толщимерзлых пород почти не требуются дополнительной обработки раствора бентонитом, снижается расход материалов и снижаются затраты времени на осложнения, связанные с кавернообразованием.

Состав раствора в 1 м³ содержится (в кг): бентонита 50, Na₂CO₃- 1, NaOH -1. Свойства раствора: плотность - 1040 кг/м³, пластическая вязкость - 6 сПз, ДНС = 60 дПа, СНС = 0/1/10, 70/100/180 дПа, водоотдача (API) -14,5 см³/30мин, рН = 9,5

Гуматные растворы

К этому виду относится буровой глинистый раствор, стабилизированный углещелочным реагентом (УЩР). Применяют такой раствор при бурении в сравнительно устойчивом разрезе, в котором отсутствуют набухающие и диспергирующиеся глинистые породы. Допустимая минерализация для гуматных растворов не более 3 %, термостойкость их в этих усло­виях не превышает 120 - 140 ⁰С. В отсутствие минерализации фильтрация гуматных растворов остается небольшой даже при температуре 200 ⁰С, однако усиливается загустевание раствора [2].

В зависимости от коллоидальности глины и жесткости воды на приготовление 1 м³ гуматного раствора требуется (в кг): глины 50-200, сухого УЩР 30-50, Na₂CO₃ 3-5 (при необходимости), воды 955-905. Утяжелитель добавляют в случае необходимости увеличения плотности раствора. При этом обеспечивается возможность получения растворов со следующими свойствами: плотность 1030-2200 кг/м³, условная вязкость 20-60 с, СНС₁= 18-60 дПа, СНС₁₀ = 36-120 дПа, показатель фильтрации 4-10 см³/30 мин, рН = 9-10 [2].

На повторные обработки в процессе бурения требуется 3-5 кг УЩР на 1 м³ раствора. УЩР совместим с большинством реагентов (полиакрилатами, лигносульфонатами, КМЦ). для предотвращения загустевания при забойных температу­рах выше 100 °С раствор обрабатывают УЩР в сочетании с хроматами [0,5-1 кг на 1 м³ раствора)[2].

Лигносульфонатные растворы

Лигносульфонатные растворы — буровые глинистые растворы, стабилизированные лигносульфонатными реагентами (иногда в сочетании с УЩР).

Используются при разбуривании глинистых отложений, гипсов, ангидритов и карбонатных пород. Главной функцией лигносульфонатных реагентов является понижение вязкости, основанное на сочетании стабилизирующего и ингибирующего эффектов. Ингибирующее действие кальциевой ССБ в пресных растворах мягче, чем действие извести. Раствор термостоек до 130 ⁰С.

При бурении в глинистых разрезах наиболее эффективно разжижается раствор при комбинированных обработках ССБ и УЩР.

В зависимости от качества исходной глины на приготовление 1 м³ лигносульфонатного раствора требуется (в кг): глины 80-200, ССБ 30-40, УЩР 10-20, NaOH 5-10, пеногасителя 5-10, воды 940-900, утяжелителя - до получения раствора необходимой плотности.

Указанные пределы компонентного состава обеспечивают получение растворов с показателями: плотность 1060 -2200 кг/м³, условная вязкость 18 - 40 с, показатель фильтрации 5-10 см³/30 мин, СНС₁ = 6-45 дПа, СНС₁₀= 12-90 дПа, рН = 8-10 [2].

6.4.4 Хромлигносульфонатные растворы [2]

Это буровые глинистые растворы, стабилизированные хромлигносулъфонатными (феррохромлигносульфонатнымй) реагентами: окзил, ФХЛС, КССБ-4 или указанными реагентами в сочетании с полимерами (КМЦ, М-14, метас, гипан. Они  предназначены для разбуривания глинистых и аргиллитоподобных пород при высоких забойных температурах. Отличаются более высокой по сравнению с гуматными и лигносульфонатныма растворами устойчивостью к загущающему действию глин и более высокой термостойкостью (до 180 ⁰С). Наибольший разжижающий эффект достигается при рН бурового раствора 9 — 10.

На приготовление 1 м³ раствора, только на основе хромлигносулъфонатных реагентов (в пересчете на сухое вещество), необходимо (в кг): глины 80 — 200, окзила (или ФХЛС) 10-20, КССБ-4 40 - 30, NaOH 2-5, Na₂Cr₂O, или (или К₂Сr₂О₇) 0,5-1, пеногасителя 3-5, воды 940-900, утяжелите­ля-до получения требуемой плотности.

Показатели раствора: плотность 1060 - 2200 кг/м³, условная вязкость 18 - 40 с, показатель фильтрации 4-10 см³/30 мин, СНС₁ = 6-45 дПа, СНС₁₀ = 12-90 дПа, рН = 9-10.

Для приготовления 1 м³ хромлигносульфонатного раствора, в состав которого входят полимерные реагенты, в пересчете на сухие вещества необходимо (в кг): глины 40-100, NaOH 3-5, полимерного реагента (КМЦ, М-14, метас и др.) 3-5, окзила 30 - 50, хроматов 0,5-1, воды 965 — 925, утяжелите­ля-до получения раствора необходимой плотности.

Показатели раствора: плотность 1030 — 2200 кг/м³, УВ = 25 - 60 с, показатель фильтрации 3-6 см³/30 мин, СНС₁ = 18-60 дПа, рН = 8-9.

В качестве основы хромлигносульфонатного раствора могут быть использованы глинистая суспензия, приготовленная из предварительно гидратированной и диспергированной глины, или ранее применявшийся раствор.

В хромлигносулъфонатный, как и в лигносульфонатный, можно перевести любой пресный раствор. Регулирование показателей хромлигносульфонатного раствора аналогично лигносульфонатному. Показатель фильтрации регулируется добавками полимерного реагента (0,5— 1 кг реагента на 1 м³ бурового раствора).

Известен и широко применяется полимер – бентонитовый раствор на основе лигносульфонатов, который содержит два полимерных реагента ПАА И КМЦ. Для приготовления 1 м³ раствора требуется в кг : бентонит 30 – 40; Na₂CO₃ - 1,0; NaOH 1,0; КМЦ 3 – 5; СМАЗКА 3 – 5; ФХЛС 1 – 2; ПАА 0,2 - 0,5; СаСО₃   50 – 100.

Получаемый раствор имеет следующие свойства: плотность 1040 - 1100 кг/м³, условная вязкость 20 - 30 сек, пластическая вязкость 10 - 18 сПз; ДНС = 40 – 80 дПа, СНС_1/10 = 10-20/20-40 дПа, водоотдача 7 - 9см³/30мин (API), рН = 8 – 9.