Раздел 7. Промывочные жидкости для строительства скважин (стр. 17 )

Регулировать свойства можно либо изменением концентрации и дисперсности твер­дой фазы либо обработкой специальными химическими реагентами, либо при одновремен­ном использовании этих способов. Прежде чем вводить дополнительное количество или но­вый компонент дисперсной фазы (либо химреагент), следует удалить из промывочной жид­кости излишнюю твердую фазу, в том числе тонкодисперсную, сверх того количества, кото­рое необходимо для сохранения стабильности системы, удержания тяжелых частиц во взве­шенном состоянии при остановках циркуляции и формирования малопроницаемой фильтра­ционной корки в стенках скважины. Дополнительные компоненты необходимо вводить в циркулирующую жидкость равномерно в течение одного или нескольких полных циклов циркуляции и лишь после того, как она прошла через механизмы очистной системы.

Для химической обработки используют большое число веществ - реагентов, при ма­лых добавках которых существенно изменяются свойства промывочной жидкости. Большин­ство реагентов способствуют изменению одновременно нескольких свойств, хотя и в разной степени.

В таблице 7.4 приведены наиболее часто применяемые при бурении скважин химические реагенты.

Таблица 7.4. Материалы и химические реагенты, применяемые при бурении скважин

Шифр	Наименование реагентов	Основное назначение	ГОСТ, ОСТ, ТУ	Внешний вид
КМЦ-700 КМЦ-600 КМЦ-500 Tylose VHR Gabrosa и др.	Карбоксиметилцеллюлоза и ее импортные аналоги	Понизитель фильтрации глинистых растворов. Доп. назначение: повышение структурно-механических и реологических показателей (для высоковязких марок)	ОСТ 6-05-386-80	Мелкозернистый порошкообразный материал
KEM PAS Saypan и др.	Среднемолекулярный сополимер полиакрилата натрия и импортные аналоги	Снижение водоотдачи. Доп. назначение: повышение вязкости пресных глинистых растворов, флокулянт.		Порошок светло-желтого цвета
ГИВПАН-Г ГИВПАН-Н	Гидролизованное волокно полиакрилнитрильное	Повышение вязкости пресных глинистых растворов. Дополн.: снижение водоотдачи	ТУ 49560-04-02-90	Вязкая жидкость от светло-желтого до серого цвета
НТФ	Нитрилотриметилфосфоновая кислота	Снижение структурно-механических и реологических показателей глинистых растворов	ТУ 6-09-5283-86	Порошок белого цвета
	Графит	Смазочная добавка	ГОСТ 17022-79	Порошок серебристого цвета
ГКЖ	Гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость	Гидрофобизирующая добавка, предотвращающая диспергирование, гидратацию и переход глин в глинистый раствор. Дополн.: регулятор щелочности глинистых растворов		Жидкость от светло-желтого до коричневого цвета
POLY KEM D, DK - drill	Высокомолекулярный полиакриламид и импортные аналоги	Селективный флокулянт, стабилизатор сланцев		Порошок белого цвета

Продолжение таблицы 7.4

Каустик	Гидроксид натрия (натр едкий технический)	Регулирование рН глинистого раствора	ТУ 6-01-1306-85	Гранулированный материал белого цвета
ВНИИЖ	Смазочная добавка на основе рыбожировых отходов	Смазочная добавка к глинистому раствору	ТУ 6-04-53-82	Коричневая пастообразная масса
СРЖН	Жир рыбий сульфированный нейтральный	Смазочная добавка к глинистому раствору	ТУ 6-01-868-79	Пастообразная масса от светло-коричневого до темно-коричневого цвета
ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ, ПБА, ПБВ, ПБГ	Бентонитовый глинопорошок	Для приготовления глинистых растворов, регулирования коллоидной составляющей, увеличения структурно-механических и реологических показателей	ОСТ 39-202-86	Порошкообразный материал
ППГ, ППВ	Порошок палыгорскитовый	Для приготовления глинистых растворов	ТУ 480-1-334-91	Порошкообразный материал
Na2CO3	Кальцинированная сода	Модифицирующая добавка к глинопорошку, регулятор рН раствора		Порошкообразный материал белого цвета
ЭКОС-Б-3	Смазочная добавка	Для улучшения смазочной характеристики глинистого раствора	ТУ 3850722-87	Однородная жидкость от светло - до темно - коричневого или черного цвета
ПКД 515 марки А, Б	Поверхностно-активные вещества	Сохранение коллекторских свойств пласта	ТУ 39-0576670-ОП-211-95	жидкость от светло - до темно - коричневого цвета
Барит	Баритовый концентрат	Утяжелитель глинистых растворов	ОСТ 39-128-87	Порошок светло-серого цвета
ЖРК-1	Железно-рудный концентрат титанованадиевый	Утяжелитель глинистых растворов	ТУ 0803-22-0158754-95	Порошок стального цвета

7.5.2. Регулирование агрегативной устойчивости буровых растворов

При бурении скважин в глинистый раствор могут попадать соли щелочных и щелочноземельных металлов, значительно изменяющие свойства раствора. Соли могут поступать в раствор из состава разбуриваемых пород или вместе с минерализованными пластовыми жидкостями. Наиболее распространенными представителями их являются хлористый кальций, гидроксид кальция, гипс, хлористый натрий, хлористый калий, бишофит и др. Вместе с тем эти соли применяются в практике бурения как реагенты-ингибиторы гидратации и диспергирования глин и сланцев. Химические реагенты-электролиты или посторонние электролиты, попадающие в глинистый раствор при бурении, изменяют строение и размеры двойного электрического слоя мицелл глинистых час­тиц. Тем самым электролиты влияют на один из факторов, обеспечивающих агрегативную устойчивость глинистой суспензии.

Изменение агрегативной устойчивости глинистого раствора сопровождается изменением и его технологических свойств.

Характер действия электролитов на свойства глинистых растворов зависит от вида катионов и анионов электролита. Кати­оны электролита играют роль коагулирующих ионов для глинистой суспензии. Степень понижения агрегативной устойчивости суспензии зависит от вида катиона и его концентрации. При увели­чении концентрации электролита агрегативная устойчивость по­нижается и, следовательно, увеличивается степень коагуляции глинистого раствора.

По возрастанию коагулирующей способности одновалентные катионы располагают в следующий ряд:

Li+ < Na+ < K+ < NH4+ < Rb+ < Cs+

Это называется рядом Гоффмейстера, или лиотропным рядом.

Коагулирующая способность двухвалентных катионов на два порядка выше, чем у одновалентных, и возрастает в следующей последовательности:

Mg++ < Ca++ < Ba++

Коагулирующая способность трехвалентных катионов на по­рядок выше, чем у двухвалентных.

Поскольку частицы глины заряжены отрицательно, а катионы образуют слой противоионов, адсорбция ионов на поверхности глинистой частицы увеличивает ее отрицательный заряд. Увели­чение заряда поверхности глинистых частиц, в свою очередь, способствует увеличению заряда противоионов и повышению агрегативной устойчивости глинистой суспензии. Анионы могут способствовать катионному обмену на поверхности глинистых частиц, если анион электролита образует с противоионами глинистых частиц нерастворимые соединения.

Коагуляция, как следствие понижения агрегативной устой­чивости, приводит к повышению статического и динамического напряжений сдвига глинистого раствора, загустеванию его и постепенному росту водоотдачи (гидрофильная коагуляция). При высокой концентрации электролита и ограниченном содержании твердой фазы в растворе может наступить коагуляционное раз­жижение, характеризующееся понижением статического и динами­ческого напряжений сдвига, потерей седиментационной устойчивости и резким увеличением водоотдачи (гидрофобная коагуля­ция).

Повышение агрегативной устойчивости глинистой суспензии при добавлении малых количеств некоторых реагентов-электро­литов сопровождается понижением статического и динамического напряжений сдвига, разжижением глинистого раствора, пониже­нием его водоотдачи.

Характеристика реагентов-электролитов

Хлористый калий

Хлористый калий KCI (сильвин) – представляет собой серовато-белый кристаллический продукт или мелкие зерна различных оттенков красно-бурого цвета, хорошо растворимые в воде, нейтральный электролит, мало меняющий щелочность среды. В зависимости от метода получения, технический KСI выпускают двух ма­рок: Ф - продукт, получаемый флотационным обогащением ка­лийных руд, К - продукт, кристаллизации из раствора. Технический KCl выпускается в виде мелкокристаллического порошка или спрессованных гранул.

Хлористый калий применяется в качестве ингибитора внутрикристаллического набухания глинистых пород, склонных к осыпям и обвалам, как основа для хлоркалиевых, гипсо-калиевых и известково-калиевых растворов. Использование хлористого калия в растворах для вскрытия продуктивных пластов снижает негативные последствия контакта водной фазы с глинистым цементом пласта. Кроме того, KCl может применяться в качестве добавки в минераллизованные по NaCl растворы для снижения растворимости горных пород, сложенных галитом и карналлитом.

При приготовлении хлоркалиевых растворов оптимальные добавки KCl составляют 3-7% по массе от объема раствора и выбираются из условия получения достаточной степени ингибирования. Ввод реагента производится после обработки раствора реагентами – понизителями вязкости и фильтрации. Раствор, обработанный KCl, имеет более низкое значение рН, чем исходный, поэтому раствор дополнительно обрабатывается едким калием. При вводе KCl раствор загустевает, однако через 1-2 цикла циркуляции происходит выравнивание его реологических параметров.