24. Промывка скважин. Виды буровых растворов.

Промывка скважин - одна из самых ответственных операций, выполняемых при
бурении. Первоначально назначение промывки ограничивалось очисткой забоя от
частичек выбуренной породы и их выносом из скважины, а также охлаждением
долота. Однако по мере развития бурового дела функции бурового раствора
расширились. Теперь сюда входят:

1) вынос частиц выбуренной породы из скважины;

2) передача энергии турбобуру или винтовому двигателю;

3) предупреждение -поступления в скважину нефти, газа и воды;

4) удержание частичек разбуренной породы во взвешенном состоянии при
прекращении циркуляции;

5) охлаждение и смазывание трущихся деталей долота;

6) уменьшение трения бурильных труб о стенки скважины;

7) предотвращение обвалов пород со стенок скважины;

8) уменьшение проницаемости стенок скважины, благодаря кор-кообразованию.

Соответственно буровые растворы должны удовлетворять **ряду
требований:**

1) выполнять возложенные функции;

2) не оказывать вредного влияния на бурильный инструмент и забойные
двигатели (коррозия, абразивный износ и т.д.);

3) легко прокачиваться и очищаться от шлама и газа;

4) быть безопасными для обслуживающего персонала и окружающей среды;

5) быть удобными для приготовления и очистки;

6) быть доступными, недорогими, допускать возможность многократного
использования

При вращательном бурении нефтяных и газовых скважин в качестве промывочных
жидкостей используются:

- агенты на водной основе (техническая вода, естественные буровые растворы,
глинистые и неглинистые растворы);

- агенты на углеводородной основе;

- агенты на основе эмульсий;

- газообразные и аэрированные агенты.

**Глинистые буровые растворы** получили наибольшее
распространение при бурении скважин. Для бурового дела наибольший интерес
представляют три группы глинистых минералов: бентонитовые (монтмориллонит,
бейделлит, нонтронит, сапонит и др.), каолиновые (каолинит, галлуазит, накрит и
др.) и гидрослюдистые (иллит, бравиазит и др.). Наилучшими качествами с точки
зрения приготовления бурового раствора обладают монтмориллонит и другие
бентонитовые минералы. Так, из 1 тонны бентонитовой глины можно получить около
15 м3 высококачественного глинистого раствора, тогда как из глины
среднего качества - 4...8 м1, а из низкосортных глин - менее 3 м'.

Глинистые растворы глинизируют стенки скважины, образуя тонкую плотную
корку, которая препятствует проникновению фильтрата в пласты. Их плотность и
вязкость таковы, что растворы удерживают шлам разбуренной породы даже в покое,
предотвращая его оседание на забой при перерывах в промывке. Утяжеленные
глинистые растворы, создавая большое противодавление на пласты, предупреждают
проникновение пластовых вод, нефти и газа в скважину и открытое фонтанирование
при бурении. Однако по этим же причинам затруднено отделение частиц породы в
циркуляционной системе бурового раствора.

Применяются также другие буровые растворы на водной основе: малоглинистые
(для бурения верхней толщи выветрелых и трещиноватых горных пород),
соленасыщенные (при бурении в мощных толщах соленосных пород), ингибированные
(обработанные химреагентами для предупреждения набухания разбуриваемых пород и
чрезмерного обогащения раствора твердой фазой) и т.д.

**К неглинистым** относятся буровые растворы, приготовленные без
использования глины. *Безглинистый буровой раствор с конденсированной твердой*
фазой *готовится на водной основе. Дисперсная фаза в нем получается*
химическим путем, в результате взаимодействия находящихся в растворе ионов
магния с щелочью NaOH или Са(ОН)г Химическая реакция приводит к
образованию в растворе микроскопических частиц гидрооксида магния Mg(OH)2.
Раствор приобретает гелеобразную консистенцию и после химической обработки
превращается в седиментационно устойчивую систему. Такой раствор сохраняет свои
структурно-механические свойства при любой минерализации. Поэтому его применяют
в случаях, когда требуется обеспечить высокую устойчивость стенок скважины, но
обеспечить контроль и регулирование минерализации раствора сложно.

Другим типом неглинистых буровых растворов являются *биополимерные*
растворы. *Биополимеры получают при воздействии некоторых штаммов бактерий*
на полисахариды. Свойства биополимерных растворов регулируются так же легко,
как свойства лучших буровых растворов из бентонитовых глин. Вместе с тем,
некоторые из них оказывают флокулирующее воздействие на шлам выбуренных пород,
предупреждая таким образом образование суспензии. Кроме того, растворы
биополимеров термоустойчивы. Сдерживает их применение относительно высокая
стоимость.

**Буровые растворы на углеводородной основе**представляют собой
многокомпонентную систему, в которой дисперсионной (несущей) средой является
нефть или жидкие нефтепродукты (обычно дизельное топливо), а дисперсной
(взвешенной) фазой - окисленный битум, асфальт или специально обработанная
глина (гидрофобизи-рованный бентонит).

Буровые растворы на углеводородной основе не оказывают отрицательного
влияния на свойства коллекторов нефти и газа, обладают смазывающей
способностью: при их использовании уменьшается расход мощности на холостое
вращение бурильной колонны в стволе скважины и снижается износ бурильных труб и
долот. Однако стоимость приготовления таких буровых растворов довольно высока,
они пожароопасны, трудно удаляются с инструмента и оборудования.

Применяют буровые растворы на углеводородной основе для повышения
эффективности бурения в породах-коллекторах и сохранения их нефтегазоотдачи на
исходном уровне, а также для проводки скважин в сложных условиях при
разбуривании мощных пачек набухающих глин и растворимых солей.

**У эмульсионных буровых растворов** дисперсионной средой
является эмульсия типа «вода в нефти», а дисперсной фазой - глина.

Буровой раствор, приготовленный на основе эмульсии типа «вода в нефти»,
называется обращенным эмульсионным или инверт-ной эмульсией. Жидкая фаза такого
раствора на 60...70 % состоит из нефти или нефтепродуктов, остальное - вода.
Однако содержание воды в инвертной эмульсии может быть доведено до 80 % и выше,
если в нее ввести специальные эмульгаторы.

Эмульсионные буровые растворы используются при бурении в глинистых
отложениях и солевых толщах. Они обладают хорошими смазочными свойствами и
способствуют предупреждению прихвата инструмента в скважине.

Сущность **бурения с продувкой газом** заключается в том, что
для очистки забоя, выноса выбуренной породы на дневную поверхность, а также для
охлаждения долота используют сжатый воздух, естественный газ или выхлопные газы
двигателей внутреннего сгорания. Применение газообразных агентов позволяет
получить большой экономический эффект: увеличивается механическая скорость (в
10...12 раз) и проходка на долото (в 10 раз и более). Благодаря высоким
скоростям восходящего потока в затрубном пространстве, ускоряется вынос
выбуренных частиц породы. Использование газообразных агентов облегчает
проведение гидрогеологических наблюдений в скважинах. Кроме того, увеличивается
коэффициент нефтегазоотдачи пласта.

**Аэрированные буровые растворы**представляют собой смеси
пузырьков воздуха с промывочными жидкостями (водой, нефтеэмуль-сиями и др.) в
соотношении до 30:1. Для повышения стабильности аэрированных растворов в их
состав вводят реагенты - поверхностно-активные вещества и пенообразователи.

Аэрированные буровые растворы обладают теми же свойствами, что и жидкости,
из которых они приготовлены (для глинистых растворов - образуют глинистую
корку, обладают вязкостью и напряжением сдвига, сохраняют естественную
проницаемость призабойной зоны пласта при его вскрытии). Вместе с тем, большим
преимуществом аэрированных жидкостей является возможность их применения в
осложненных условиях бурения, при катастрофических поглощениях промывочных
жидкостей, вскрытии продуктивных пластов с низким давлением.