Дисперсные системы и промывочные жидкости

Дисперсные системы и промывочные жидкости

ВВЕДЕНИЕ

 

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года предусматривается обеспечить дальнейшее укрепление и рас­ширение минерально-сырьевой базы страны, повышение эффек­тивности и качества подготовки к освоению разведанных запасов полезных ископаемых.

Выполнение задач, стоящих перед геологоразведочной служ­бой нашей страны, невозможно без дальнейшего развития буро­вых работ, совершенствования техники и технологии бурения разведочных скважин. Технико-экономические показатели бу­рения во многом определяются правильным выбором промы­вочной жидкости.

Первые скважины с промывкой бурили с применением воды. В процессе бурения вода нередко насыщалась мельчайшими частицами выбуриваемых горных пород, которые, оставаясь в  жидкости во взвешенном состоянии, придавали ей новые свой­ства, и в частности, способствовали укреплению стенок сква­жин, снижению фильтрующей способности и др. При разбуривании глин образовывались высококачественные промывочные жидкости со стабильной структурой. Со временем промывочные жидкости, содержащие глину (они получили название глини­стых растворов), начали приготовлять искусственно. Для регули­рования их качества стали добавлять различные вещества, что существенно расширило область применения глинистых растворов.

Однако наряду с положительными свойствами глинистые рас­творы имеют ряд недостатков. При промывке не всегда сохра­няется устойчивость стенок скважин, уменьшается механическая скорость бурения, увеличиваются энергетические затраты на про­мывку скважин и т. д. Поэтому в последние годы появились и все более широко применяются жидкости, не содержащие глини­стой составляющей. Это — вода с небольшими добавками раз­личных активных веществ, приобретающая либо свойства, при­сущие глинистым растворам, либо новые свойства, меняющие характер взаимодействия с породами. Применяются и промы­вочные жидкости с менее активной неглинистой твердой средой.

Происходит постепенное вытеснение глинистых растворов. С другой стороны, в безглинистые промывочные жидкости при­ходится вводить небольшое количество высококоллоидальных глин, которые, существенно не влияя на механическую скорость бурения, сохраняют ряд положительных свойств глинистых рас­творов. Многообразие геолого-технических условий бурения скважин, развитие техники и технологии бурения, химии и хи­мических производств, повышение требований к экономике буровых  работ и охране окружающей   среды - все   это ведет к совершенствованию качества промывочных жидкостей.

Одновременно с распространением промывки скважин разви­валось и их тампонирование. Сначала оно ограничивалось при­менением цементных растворов и цементированием обсадных труб. Затем появились и более сложные тампонажные составы, которые со временем совершенствовались. Необходимость охра­ны окружающей среды обусловила повышение требований к ка­честву материалов для приготовления промывочных жидкостей и тампонажных составов, к качеству тампонирования скважин на всех этапах работ.

В разработку рецептур промывочных жидкостей и тампонажных смесей большой вклад внесли советские ученые и инжене­ры. Теоретические основы дисперсных и коллоидных систем, применения понизителей твердости горных пород в бурении бы­ли разработаны в АН СССР академиком П. А. Ребиндером, Н. Н. Серб-Сербиной, Н. В. Михайловым и др., ряд важных во­просов исследования и использования глинистых растворов ре­шен в Институте коллоидной химии и химии воды АН УССР.

Теория и практика использования промывочных жидкостей и тампонажных смесей успешно разрабатываются в ВНИИКР-нефти, ВНИИБТ, ВИТР, ИМР, БелНИГРИ, УкрНИГРИ, УфНИИ и др. Необходимо отметить работы В. С. Баранова, А. И. Булатова, С. Ю, Жуховицкого, В. И. Крылова, А. X. Мирзаджанзаде, В. И. Рябченко, Р. И. Шищенко и др.

Специфика бурения разведочных скважин во многом опреде­ляет возможности и особенности использования тех или иных промывочных жидкостей и тампонажных смесей, пути совершен­ствования их рецептур. У истоков исследований по разработке и применению промывочных жидкостей и тампонажных смесей в разведочном колонковом бурении стоят Б. И. Воздвиженский, С. А. Волков, А. В. Марамзин, Ф. А. Шамшев. В настоящее время такие работы проводятся практически на всех кафедрах, выпускающих инженеров по специальности «Технология и техни­ка разведки полезных ископаемых». Теоретические и приклад­ные исследования Б. Б. Кудряшова, Е. Л. Лиманова, С. С. Су­лакшина, Л. В. Макарова, И. И. Рафиенко, Н. Т. Туякбаева, А. М. Яковлева и других специалистов направлены на решение актуальных задач промывки и тампонирования скважин в раз­ведочном бурении.

Большой вклад в разработку прикладных вопросов примене­ния промывочных жидкостей и тампонажных смесей вносят кол­лективы опытно-методических партий геологических объедине­ний.

Знание методов приготовления и применения, принципов под­бора рецептур, регулирования свойств промывочных жидкостей крайне необходимо инженеру по специальности «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых» в его повседневной деятельности.