Промывочные жидкости и растворы - ПРОМЫВОЧНЫЕ ЖИДКОСТИ С КОНДЕНСИРОВАННОЙ ТВЕРДОЙ ФАЗОЙ

ПРОМЫВОЧНЫЕ ЖИДКОСТИ С КОНДЕНСИРОВАННОЙ 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 труднорастворимые соединения (гидрогели). Растворы на основе гидроге­лей впервые разработаны в нашей стране. Их рекомендуется применять при бурении солей, соленосных пород, а также не­устойчивых глинисто-аргиллитовых пород, не содержащих га­логенную толщу.

Наибольшее распространение получил гидрогель магния. Для получения такого раствора в минерализованную пласто­вую воду, либо раствор хлоридных отходов промышленных предприятий, либо (реже) раствор товарного бишофита с со­держанием ионов магния до 40 г/л добавляют 2% щелочи или извести с последующим активным перемешиванием. В резуль­тате получается взвесь в растворе солей весьма активного ве­щества — гидроокиси магния Mg(OH)2, обладающая структу­рой и высокоингибирующими свойствами. Общая соленость гидрогеля магния может достигать 350 г/л.

Свойства таких растворов легко регулируются введением полимеров, крахмала и лигносульфонатов. На основе гидроге­ля магния используются «чистые гидрогели», глинисто-гидрогелевые, эмульсионные растворы.

Кроме магниевых, применяются растворы гидрогеля алю­миния, например, при обработке жидким стеклом раствора, со­держащего сернокислый алюминий. Здесь твердая фаза пред­ставлена труднорастворимым силикатом алюминия.

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

 

РАСТВОРЫ  НА  НЕВОДНОЙ  ОСНОВЕ

 Растворы на нефтяной основе

 

 

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

Гидрофобно-эмульсионные растворы представляют собой эмульсии II рода. Они используются при бурении в соленосных и неустойчивых глиносодержащих породах, легко переходящих в промывочную жидкость, в многолетнемерзлых породах, а также при борьбе с поглощениями.

Высокая дисперсность, надежная стабилизация водной фазы в углеводородной среде позволяют им обеспечить все преиму­щества углеводородных растворов при более низкой стоимости и сравнительной простоте приготовления и обработки. Зна­чительные преимущества гидрофобных эмульсий — это повы­шенная вязкость, пониженная плотность, нейтральное отноше­ние к солям, возможность регулирования вязкости в широких пределах.

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

Известна гидрофобная эмульсия с соляровым маслом (ке­росином) и нетоксичных стабилизаторов-алкилоламидов синте­тических жирных кислот фракции C10C16. Состав эмульсии: 10% солярового масла, 89% воды, 1% эмульгатора. Плотность такой эмульсии 0,95—0,98 г/см3, вязкость 350 с, статическое на­пряжение сдвига 7 Па. Структурно-механические параметры ее зависят от соотношения гидрофобной жидкости и воды и воз­растают с увеличением количества воды, чем и вызван эффект предотвращения поглощения промывочной жидкости при буре­нии. При контакте с пластовыми водами в трещинах горных пород вязкость эмульсии резко увеличивается, что предупреж­дает поглощение.

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

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

Известково-битумные растворы применяются для вскрытия продуктивных горизонтов с сохранением естественной прони­цаемости, а также для бурения в особо неустойчивых глинис­тых соленосных отложениях. В таких растворах дисперсионная среда представлена дизельным топливом, а дисперсная фаза — тонкоразмолотым окисленным битумом. Частицы битума обла­дают слабой способностью образовывать связнодисперсные си­стемы, поэтому в растворы на нефтяной основе добавляют не­большое 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 окислен­ный битум и негашеную известь с активностью не менее 60% в соотношении от 1:1 до 1:2. На приготовление 1 м3 известково-битумного раствора требуется 0,65 м3 дизельного топлива и 0,5 т известково-битумного порошка (1:1). Раствор получа­ют перемешиванием в глиномешалке исходных компонентов.

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

При отсутствии готовых концентратов используют их компо­ненты с добавкой до 1 % сульфонола. Последовательность при­готовления: дизельное топливо — негашеная известь — вода с сульфонолом, После разогрева смеси до 60—65 °С вводят би­тум. Время приготовления 3—3,5 ч. Растворы на нефтяной ос­нове можно утяжелять, реологические их свойства регулируют­ся введением нефти или смад-1 (до 2%). Фильтрация таких ра­створов практически равна 0. Вязкость и статическое напряже­ние сдвига зависят от концентрации извести и битума.

Растворы на нефтяной основе дороги, пожароопасны, ус­ложняют выполнение спуско-подъемных и вспомогательных операций, разрушают резиновые сальники и шланги. Однако, наряду с обеспечением устойчивости проходимых пород и со­хранением проницаемости продуктивных пластов, они уменьша­ют износ бурильного инструмента, снижают затраты мощности на вращение колонны бурильных труб. Кроме того, при прекра­щении циркуляции в зимнее время растворы на нефтяной ос­нове не замерзают.