Функции бурового раствора

К буровому раствору предъявляется много требований. Если обратиться к истории, впервые буровой раствор применили для удаления выбуренной породы из ствола скважины.

Буровой, раствор выполняет следующие основные функции:

1. Разрушение забоя скважины, особенно при разбуривании рыхлых пород, когда их размыв струей бурового раствора из насадок долота вносит не меньший вклад, чем механическое разрушение забоя долотом.

2. Основной функцией бурового раствора является удаление выбуренной породы с забоя, транспортирование ее вверх по кольцевому пространству между бурильной колонной и стволом скважины и обеспечение возможности ее отделения на поверхности.

3. Предотвращение притоков флюидов (нефти, газа, пластовой воды) из разбуриваемых проницаемых пластов.

4. Поддержание устойчивости необсаженных интервалов в стволе скважины.

6. Уменьшение трения между бурильной колонной и стенками ствола скважины.

7. Образование тонкой фильтрационной корки, которая перекрывает поры в разбуриваемых породах.

8. Создание условий для сбора и интерпретации информации, которую можно получить при анализе бурового шлама, кернов и геофизических исследований (ГИС).

Ограничения, предъявляемые к БР и процессу промывки:

1. Не должен наносить вреда членам буровой бригады и ущерба окружающей среде.

2. Не требовать применения необычных или дорогостоящих методов заканчивания пробуренной скважины.

3. Не ухудшать проницаемость продуктивных горизонтов.

4. Не вызывать коррозию или чрезмерный износ бурового оборудования.

5. Не приводить к поглощению бурового раствора и не подвергать гидроразрыву пласты.

Тип бурового раствора, его компонентный состав и границы возможного применения устанавливаются в первую очередь исходя из геологических условий: физико-химических свойств пород и содержащихся в них флюидов; пластового и горного давления; забойной температуры.

Классификация буровых растворов по составу дисперсионной среды, главные компоненты бурового раствора, назначение и условия применения

№ раствора	Буровой раствор	Главные компоненты бурового раствора	Назначение и условия применения
На газовой основе
	Сухой воздух	Сухой воздух	Быстрое разбуривание сухих твердых пород. Приток воды отсутствует. Пылевидный шлам.
	Влажный воздух	Воздух и вода или глинистый буровой раствор	Разбуривание увлажненных пород, но при незначительном притоке воды. Высокая скорость восходящего потока в кольцевом пространстве.
	Пена	Воздух, вода, вспенивающий агент	Разбуривание устойчивых пород.
	Стойкая пена	Воздух, вода, вспенивающий агент, полимерный агент и (или бентонит)	Все условия, требующие бурения при пониженном градиенте давления: значительные объемы притока воды, необходимость удаления крупного шлама при низкой скорости восходящего потока в кольцевом пространстве
На водной основе
	Пресная вода	Пресная вода	Быстрое разбуривание твердых устойчивых пород. Требуются отстойники, флокулянты, обильное водоснабжение и возможность легкого сброса
	Соленая вода	Морская вода	Солевые растворы применяют для повышения вязкости и снижения температуры замерзания. Применяется только для разбуривания пород низкой проницаемости
	Нестабилизированные глинистые суспензии	Образуются в процессе «самозамеса» из разбуриваемых пород	Применяется при бурении в сравнительно устойчивом разрезе, сложенном малопроницаемыми породами. Параметры регулируются путем разбавления водой.
	Лигносульфонатные растворы	Пресная или солоноватая вода, бентонит, каустическая сода, КССБ.	При бурении глинистых отложений, гипсов, ангидритов, карбонатных пород. Термостойкость до 130 °С. рН=8-10
	Хромлигносульфонатные растворы	Пресная или солоноватая вода, бентонит, каустическая сода, хромлигносульфонат	При разбуривании глинистых и аргиллитоподобных пород. Легкость поддержания свойств. Стойкость к загрязнению ангидритом, цементом. Термостойкость до 180 °С. рН=9-10
	Полимерные недиспергирующие растворы	Вода, высокомолекулярные полимеры, малые добавки бентонита или без него, флокулянты.	При бурении любых разрезов. Предупреждают диспергирование разбуриваемых пород. Характеризуются низким содержанием глинистой фазы, что повышает механическую скорость бурения. Термостойкость до 250 °С.
	Ингибирующие растворы: · Алюминатные · Известковые · Гипсоизвестковый · Хлоркальцивые · Калиевые · Силикатные · Гликолевые	Содержат неорганические электролиты или полиэлектролиты: Алюминат натрия Са(ОН)₂ CaSO₄+Ca(OH)₂ СаСl₂ КСl или др. соли калия Жидкое стекло Многоатомные спирты	При разбуривании высоколлоидных глинистых пород и аргиллитов. Снижают гидратацию и диспергированние выбуренных пород. Повышают устойчивость стенок скважины.
	Соленасыщенные растворы:
· Необработанный глинистый соленасыщенный раствор	Вода, глина, соль	Для разбуривания солей без пропластков терригенных отложений. Термостоек до 160 °С.
· Стабилизирован-ный соленасыщенный раствор	Вода, глина, соль, солестойкий полимерный реагент	При бурении в солях с пропластками глинистых отложений. Термостойкость зависит от используемого полимера.
· Раствор на основе гидрогеля магния	Вода, полимерный реагент, соли магния + гидроксид щелочного металла (гидрогель магния)	При разбуривании терригенных пород. Раствор, насыщенный солями магния - для разбуривания соленосных пород: повышают устойчивость ствола, препятствуют быстрому увлажнению глинистых минералов.
Растворы на углеводородной основе
	Нефтяные	Дегазированная необработанная нефть	Для вскрытия и освоения продуктивных пластов, предупреждения осложнений при бурении неустойчивых отложений. Заканчивание и подземный ремонт скважин низкого давления.
	Битумные	Дизельное топливо или нефть, высокоокисленный битум, эмульгаторы, 2-10% воды, барит	Можно разрабатывать любую композицию раствора любой плотности, обеспечивающую устойчивость ствола и термостойкую до 315°С
	Инвертноэмульсион-ные растворы	Дизельное топливо, эмульгаторы, олеофильная глина, модифицированные смолы и мыла, 5-40% воды	Эмульсии II рода: в качестве дисперсионной среды содержат минерализованную воду и твердые компоненты (глина, известь, барит); термостойкость до 200°С, зависит от используемого эмульгатора.