Основные свойства буровых растворов

Свойства бурового раствора могут быть распределены на пять основных категорий:

• Вязкость;
• Плотность;
• Водоотдача;
• Химические свойства;
• Содержание твердой фазы;

Вязкость

Высокая вязкость требуется для:

• Очистки ствола скважины (т.е. транспортировки шлама на поверхность);
• Поддержания барита (или утяжелителя) и твердой фазы во время СПО.

Однако, если вязкость слишком высокая, то это вызывает следующие эффекты:

• Скорость бурения может понизиться;
• Давление насоса будет высоким и при проведении СПО будет происходить сильная пульсация давлений и свабирование;
• Ухудшение работы оборудования по контролю за твердой фазой.

Измерения:

• на воронке Марша — условная вязкость;
• на вискозиметре Фанн
  — AV (кажущаяся вязкость);
  — PV (пластическая вязкость);
  — YP (ДНС), СНС Вязкость бурового раствора также оказывает влияние на модель потока (ламинарный или турбулентный).

Плотность

Плотность бурового раствора (удельный вес) устанавливается для контроля за давлением пластовых флюидов. Некоторые пласты, такие как соли или сланцы, могут также требовать установления плотности бурового раствора для предотвращения выпучивания в скважину.

Если удельный вес бурового раствора слишком высок, то это может привести к обратным эффектам:

• Понижение скорости проходки;
• Увеличение вероятности дифференциального прихвата;
• Увеличение вероятности превышения градиента разрыва пласта и потери циркуляции при обсаживании скважины;
• Увеличение стоимости бурового раствора.

Удельный вес бурового раствора также имеет важное влияние на очистку ствола скважины (эффект плавучести). Чем ближе значения плотности бурового раствора к значениям плотности шлама, тем проще очистить ствол скважины.

Измерительные приборы:

• Весы для измерения плотности раствора;
• Весы для определения плотности раствора под давлением;
• Ареометр.

Водоотдача

Прежде всего водоотдача контролируется для предотвращения нарастания фильтрационной корки и снижения вероятности дифференциального прихвата. Таким образом необходимость регулировать водоотдачу связана с удельным весом бурового раствора.

Поддержание низких значений водоотдачи в продуктивных пластах для минимизации проникновения твердой фазы и фильтрата и тем самым минимизировать нарушения коллекторских свойств пласта, является общепринятой практикой.

Измерительные приборы:

• Прибор для измерения водоотдачи по спецификации АНИ (35 атм. температура окружающей среды);
• Прибор для измерения «горячей» водоотдачи ( 35 атм. температура до 176 градусов);
• Динамическая водоотдача (только в лаборатории).

Химические свойства

Химические свойства влияют на:

• Стабильность ствола скважины

Состав бурового раствора (нефть, вода, соленость, тип катионов и т.д.) оказывает влияние на гидратацию и дисперсность глин.

Химический состав также определяет будут ли разбуриваемые соленосные отложения (например ангидриды, галиты) растворяться.

• Состав бурового раствора

Во многих системах, химические свойства должны быть контролируемы должным образом для того, чтобы быть уверенными в эффективном использовании продуктов.

Например:

Бентонит : Негативное влияние солей;
Полимеры : Негативное влияние pH и кальция;
Диспергаторы : Негативное влияние pH и солей;

• Коррозия

Усиливается содержанием солей, pH и наличием растворенных газов таких как кислород, углекислый газ и сероводород.

Измерения (химические анализы фильтрата):

pH, Pf/Mf (щелочность по фенолфталеину — до 8,3/ щелочность по метилоранжу — до 4), Рм (общая щелочность для бурового раствора), общая жесткость и т.д.

Содержание твердой фазы

Твердая фаза часто квалифицируется как твердая фаза высокой плотности (HGS), или как твердая фаза низкой плотности (LGS).

Барит (или другие утяжелители) относятся к твердой фазе высокой плоскости. Глины и выбуренная твердая фаза относятся к твердой фазе низкой плотности.

Количество и тип твердой фазы содержащейся в буровом растворе будут влиять на:

• Вязкость

Высокое содержание твердой фазы будет увеличивать пластическую вязкость и СНС. Глинистая твердая фаза (LGS) имеет большее воздействие, чем инертная твердая фаза, такая как барит.

• Фильтрационную корку и водоотдачу

Буровые растворы с высоким содержанием твердой фазы имеют более толстые фильтрационные корки и контроль за водоотдачей становится более дорогостоящим.

• Скорость проходки

Высокое содержание твердой фазы снижает скорость проходки.

• Абразивность

Крупные частицы кварца (песка) делают буровой раствор абразивным, например: для цилиндровых втулок насоса, центробежных насосов и т.д.

Измерительные приборы и измерения:

• Реторта — общее содержание твердой фазы в процентах по объему;
• Содержание песка — твердая фаза > 200 меш. (0.074 мм).

Заполнение журнала по буровому раствору

Форма журнала заполняется данными по свойствам бурового раствора, по объему, по гидравлике, используемым химреагентам на основании ежедневных анализов.