Введение химических реагентов наряду со стабилизацией системы содействует диспергированию частиц твердой фазы в процессе ее движения по циркуляционной системе скважины. Растет механическая скорость бурения, повышается стойкость породоразрушающего инструмента.

Не вся разбуренная порода переходит в активную твердую фазу естественного раствора. Крупные частицы осаждаются в желобной системе и отстойниках.

Так как при разведочном бурении используется породораз­ рушающий инструмент небольшого диаметра, причем бурят преимущественно колонковым способом, то относительно не­ большой объем материала может служить твердой фазой. Од­ нако широкое применение алмазных и твердосплавных коро­ нок приводит к тому, что значительная масса этого материала измельчается в процессе бурения до размеров, не требующих дополнительной диспергации.

Для примера приведем некоторые составы промывочных жидкостей на основе выбуренных пород.

сочетаниями поверхностно-активных веществ и реагентов обра­ зуется карбонатный раствор плотностью 1,2 г/см3, вязкостью 16— 23 с, с водоотдачей 3—8 см3.

Мергелисто-меловые и мергелистые промывочные жидкости

Сульфатные и сульфатно-галоидные растворы

1.1,5—2,5% ССБ и 1—2% крахмала.

2.1— 1,5% ССБ, 1% КМЦ и 1—2% крахмала.

При обработке этими реагентами сульфатных и сульфатно­ галоидных суспензий в процессе бурения в скважине создают­ ся буровые растворы плотностью 1,2— 1,3 г/см3 при вязкости 16—25 с и водоотдаче 3—8 см3.

Аргиллитовые растворы

1.Д ля неминерализованных суспензий: а) 10—20% УЩР; б) 1,5—2% крахмала; в) 1,5—2% КМЦ.

2.Д ля минерализованных суспензий:

а) 1—2% ССБ и 0,5— 1,5% крахмала; б) 1—2% ССБ и 1—2% КМЦ;

в) 1,5—2% гидролизованного полиакриламида РС-2.

Такие растворы при плотности 1,2— 1,25 г/см3 имеют вяз­ кость 20—25 с и водоотдачу 6— 7 см3.

Вследствие образования высокодисперсного шлама при бу­ рении алмазными коронками имеется возможность получения естественных промывочных жидкостей на основе песчаников,

уточняться в лабораториях и в процессе производственного ис­ пользования с учетом конкретных геолого-технических условий. Накопление дисперсной фазы при получении раствора проис­ ходит постепенно в процессе углубления скважины. Поэтому подготовительные работы по переходу на естественный раствор следует проводить до вскрытия зон возможных осложнений.

Естественные промывочные жидкости легко поддаются утя­ желению. Кроме того, повышенная плотность до 1,7 г/см3 таких растворов может быть без существенного изменения реологи­ ческих и структурно-механических свойств достигнута увеличе­ нием содержания твердой фазы.

§ 6. ПРОМЫВОЧНЫЕ ж и д к о с ти с ко н д ен си р о ван н о й ТВЕРДОЙ ФАЗОЙ

Промывочные жидкости с конденсированной твердой фазой представляют собой коллоидные системы, которые получаются путем введения в истинный раствор электролитов (рассолов) различных щелочей, в результате чего образуются труднораст­

воримые соединения (гидрогели). Растворы на основе гидроге­ лей впервые разработаны в нашей стране. Их рекомендуется применять при бурении солей, соленосных пород, а такж е не­ устойчивых глинисто-аргиллитовых пород, не содержащих га­ логенную толщу.

держанием ионов магния до 40 г/л добавляют 2% щелочи или извести с последующим активным перемешиванием. В резуль­

полимеров, крахмала и лигносульфонатов. На основе гидроге­ ля магния используются «чистые гидрогели», глинисто-гидроге­ левые, эмульсионные растворы.

Кроме магниевых, применяются растворы гидрогеля алю­ миния, например, при обработке жидким стеклом раствора, со­ держащего сернокислый алюминий. Здесь твердая фаза пред­ ставлена труднорастворимым силикатом алюминия.

Гидрогели можно использовать также в качестве структури­ рованных промывочных жидкостей при бурении в северных районах страны, а также в зоне многолетнемерзлых пород.

§ 7. РАСТВОРЫ НА НЕВОДНОЙ ОСНОВЕ Растворы на нефтяной основе

Сюда относятся гидрофобно-эмульсионные и известково­ битумные (И БР) растворы.

Гидрофобно-эмульсионные растворы представляют собой эмульсии II рода. Они используются при бурении в соленосных и неустойчивых глиносодержащих породах, легко переходящих

впромывочную жидкость, в многолетнемерзлых породах, а также при борьбе с поглощениями.

Высокая дисперсность, надежная стабилизация водной фазы

вуглеводородной среде позволяют им обеспечить все преиму­ щества углеводородных растворов при более низкой стоимости и сравнительной простоте приготовления и обработки. Зна­

чительные преимущества гидрофобных эмульсий — это повы­ шенная вязкость, пониженная плотность, нейтральное отноше­ ние к солям, возможность регулирования вязкости в широких пределах.

Агрегативная устойчивость гидрофобно-эмульсионных раст­ воров зависит от стабилизирующих свойств ПАВ, поэтому они обязательно должны содержать ПАВ-стабилизатор.

Известна ■гидрофобная эмульсия с соляровым маслом (ке­ росином) и нетоксичных стабилизаторсв-алкилоламидов синте­ тических жирных кислот фракции Сю—Сю, Состав эмульсии: 10% солярового масла, 89% воды, 1% эмульгатора. Плотность такой эмульсии 0,95—0,98 г/см3, вязкость 350 с, статическое на­ пряжение сдвига 7 Па. Структурно-механические параметры ее зависят от соотношения гидрофобной жидкости и воды и воз­ растают с увеличением количества воды, чем и вызван эффект предотвращения поглощения промывочной жидкости при буре­ нии. При контакте с пластовыми водами в трещинах горных пород вязкость эмульсии резко увеличивается, что предупреж­ дает поглощение.

Диспергирование глинистых пород в эмульсии происходит медленно, вязкость эмульсий при этом уменьшается.

При бурении в отложениях ангидрита и соли, а также в по­ родах с высоким содержанием кальция применяются нефте­ эмульсионные растворы, эмульгатором и стабилизатором кото­ рых служит крахмал. Один из составов такого раствора следу­ ющий: 76% воды, 20% нефти, 4% крахмала, 0,5% каустической соды (от массы крахмала). Вода может быть насыщена NaCl. Эмульсия имеет плотность около 1 г/см:;, вязкость 30 с, водо­ отдачу 2 см3. Готовят нефтеэмульсионный гидрофобный раствор в глиномешалке путем размешивания в воде крахмального реагента с последующим введением нефти. Общее время при­ готовления эмульсии 20—30 мин.

Известково-битумные растворы применяются для вскрытия продуктивных горизонтов с сохранением естественной прони­ цаемости, а такж е для бурения в особо неустойчивых глинис­ тых соленосных отложениях. В таких растворах дисперсионная среда представлена дизельным топливом, а дисперсная фаза — тонкоразмолотым окисленным битумом. Частицы битума обла­ дают слабой способностью образовывать связнодисперсные си­ стемы, поэтому в растворы на нефтяной основе добавляют не­ большое количество структурообразователей: окиси кальция, мыл жирных кислот, катионоактивных ПАВ.

Растворы на нефтяной основе готовят из порошкообразных концентратов, получаемых на нефтеперерабатывающих заводах или специальных установках. Концентрат содержит окислен­ ный битум и негашенную известь с активностью не менее 60% в соотношении от 1 : 1 до 1 : 2. На приготовление 1 м3 извест­

ют перемешиванием в глиномешалке исходных компонентов.

Известь в этой рецептуре выполняет следующие функции: диспергирует битум, усиливая его коллоидную активность, об­ разует соли и мыла, взаимодействуя с жирными нафтеновыми кислотами, является структурообразующим и утяжеляющим ма­ териалом.