Роль смазочных добавок в составе буровых растворов

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОЛЬ СМАЗОЧНЫХ ДОБАВОК В СОСТАВЕ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Савенков А.С., студент магистратуры

Аннотация: Автор в статье рассматривает роль смазочных добавок в составе буровых растворов. Приводятся аргументы, доказывающие значимость использования смазочных добавок, с целью получения наиболее высоких технико-экономических показателей бурения.

Ключевые слова: буровые растворы, лубрикант, реология.

Annotation: The author in the article considers the role of lubricant additives in the composition of drilling fluids. Arguments are presented that prove the importance of using lubricant additives in order to obtain the highest technical and economic indicators of drilling.

Практика бурения глубоких скважин в нашей стране и за рубежом показала, что с ростом глубин показатели работы долот существенно снижаются. Возрастает количество осложнений стволов скважин и аварий, что приводит к замедлению темпов бурения и удорожанию себестоимости метра проходки.

Одним из наиболее важных мероприятий по повышению скоростей бурения и снижению себестоимости метра проходки является повышение износостойкости и долговечности узлов трения бурового оборудования и прежде всего породоразрушающего инструмента.

Эти вопросы успешно решаются путем рационального конструирования узлов трения, выбором соответствующих материалов, технологии их термической обработки, повышением качества промывочных жидкостей, совершенствованием технологии эксплуатации оборудования и отработки долот.

Вместе с тем зарубежный и отечественный опыт бурения скважин с применением промывочных жидкостей с улучшенными смазочными свойствами показывает, что это мероприятие оказывает общетехнологическое положительное влияние на работу и износ узлов трения оборудования и породоразрушающего инструмента, снижение осложнений стволов скважин. Указанное достигается без существенных материальных затрат, путем введения в буровые промывочные жидкости специальных смазочных добавокБулатов А.И., Пенков А.И., Проселков Ю.М. Справочник по промывке скважин. М.: Недра, 1984, С. 56.

Сущность мероприятия заключается в том, что прокачиваемая через циркуляционную систему буровая промывочная жидкость является хорошим транспортным средством для доставки смазки к узлам трения долот, забойных двигателей и буровому оборудованию.

Второй особенностью мероприятия является то, что смазочные добавки к буровому раствору должны обладать высокой адсорбционной способностью по отношению к металлу и значительно меньшей - к горной породе. Адсорбционные пленки должны обладать высокой сопротивляемостью осевому сближению контактирующих поверхностей и обеспечивать в этих условиях легкость тангенциального скольжения.

Требования к буровому раствору, его рецептуре и режимным параметрам промывки скважины обуславливаются получением наилучших технико-экономических показателей бурения. Часто эти требования оказываются противоречивыми, и на практике стремятся по возможности снизить нежелательное воздействие бурового раствора на процесс бурения и выбрать в каждом конкретном случае экономически наиболее выгодное сочетание компонентов применяемого бурового раствора и технологических параметров промывки скважины Иогансен К.В. Спутник буровика: Справочник. М.: Недра, 1990. С.103..

За рубежом считается, что в решении проблемы предупреждения осложнений и, в частности, прихватов труб, буровому раствору и качеству промывки скважин должна быть отведена первостепенная роль. Поэтому затраты на приготовление и обработку промывочных жидкостей, например, в США, составляют 15-18% (в нашей стране - 5-8%) от общей стоимости скважины. Хорошая система бурового раствора может снизить общую стоимость скважины как за счет снижения времени механического бурения, так и за счет снижения потерь времени на ликвидацию ряда осложнений при бурении и освоении пластов, а также их последствий, зависящих от геологических условий проводки скважин и от взаимодействия раствора со стенками скважины и шламом Конесев Г.В. Буровые промывочные жидкости. Уфа: УНИ, 1983. С.52..

Для предупреждения прихватов при проводке скважин буровой раствор в первую очередь должен обеспечивать:

1. Создание на стенках скважины тонкой малопроницаемой фильтрационной корки, снижая при этом проницаемость приствольного участка скважины и предотвращая набухание горных пород, слагающих стенки скважины, или нарушение их устойчивости.

2. Эффективную очистку забоя и ствола скважины, предупреждающую осаждение шлама и общее загрязнение раствора, образование сальников на долоте, прилипание шлама и твердой фазы раствора к стенке и др.

Свойства фильтрационной корки в той или иной степени определяют физико-механические явления, происходящие при контакте ее с поверхностью труб, и, при прочих равных условиях, величину ее деформации при сжатии, что, в конечном итоге, определяет площадь соприкосновения и усилия страгивания бурильных труб при их статическом контакте со стенками скважины. Фрикционные и адгезионные свойства фильтрационной корки определяются смазочной способностью бурового раствора и зависят от типа раствора, его химической обработки, количества и качества находящейся в нем твердой фазы. Улучшению смазочной способности бурового раствора, следовательно, снижению момента вращения и страгивания бурильных труб относительно фильтрационной корки способствует: использование при приготовлении бурового раствора высококоллоидальных глин и уменьшения содержания твердой фазы в нем; применение смазочных материалов; добавка некоторых полимеров Мирзаджанзаде А.Х., Ширинзаде С.А. Повышение эффективности и качества бурения глубоких скважин. М.: Недра, 1986. С. 138.. Содержание полимеров в растворе модифицирует дисперсную фазу раствора, способствует созданию эластичной малопроницаемой фильтрационной корки небольшой толщины, повышая вязкость фильтрата, замедляет взаимодействие между бурильными трубами и стенкой скважины. Тонкая почти непроницаемая фильтрационная корка обеспечивает снижение проницаемости приствольного участка ствола скважины, которая зависит от свойств дисперсионной среды раствора и от ее взаимодействия с пластовым флюидом. Так, если дисперсионной средой является эмульсия воды с нефтепродуктом (обычно смазочной добавкой), то наряду с уменьшением проницаемости пород происходит снижение гидропроводности корки и скорости перераспределения давления в ней.

Повышение устойчивости горных пород в приствольной зоне скважины, предотвращение их набухания, ползучести и, как следствие, "потери ствола" вследствие его сужения также является одним из способов предотвращения затяжек, посадок и прихватов инструмента в скважине. Разрушение пород в приствольной зоне при бурении скважин, особенно на участках искривления ствола и в горизонтальных выработках, зависит от характера напряженного состояния пород (интенсивности действующих напряжений), механического воздействия на стенки скважины, а также физико -химического воздействия бурового раствора, вызывающего, наряду с вышеперечисленными факторами, образование предельной области (т.е. области, в которой породы переходят в предельное состояние) Методика выбора комплекса мероприятий для предупреждения и ликвидаций осложнений, связанных с нарушением устойчивости пород в процессе бурения / РД 39-0147009-88. Краснодар: ВНИИКРнефть, 1988 г. С. 67.. Следовательно, усилия должны быть направлены на предупреждение образования этой зоны принятием мер, способствующих формированию в приствольном участке защитной оболочки - зоны динамического равновесия, путем регулирования плотности и физико-химического воздействия бурового раствора, применением управляемой кольматации и т.д.

Таким образом, для снижения прихватоопасных ситуаций при проводке скважин буровой раствор должен отвечать следующим требованиям:

- предотвращать набухание горных пород, слагающих стенки скважины, или нарушение их устойчивости;

- обеспечивать необходимые реологические характеристики и скорость восходящего потока, т.е. обладать такими свойствами, которые способствовали бы созданию турбулентного потока жидкости и размыв осадка на забое, структурного потока с повышенной транспортирующей способностью в кольцевом пространстве;

- иметь высокую смазочную способность;

- обеспечивать создание на стенках скважины при минимальном показателе фильтрации тонкой эластичной малопроницаемой фильтрационной корки с низкими фрикционными и адгезионными свойствами.

раствор буровой добавка смазочный

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

2. Иогансен К.В. Спутник буровика: Справочник. М.: Недра, 1990. 303с.

3. Конесев Г.В. Буровые промывочные жидкости. Уфа: УНИ, 1983. 91 с.

4. Методика выбора комплекса мероприятий для предупреждения и ликвидаций осложнений, связанных с нарушением устойчивости пород в процессе бурения / РД 39-0147009-88. Краснодар: ВНИИКРнефть, 1988. 97 с.

5. Мирзаджанзаде А.Х., Ширинзаде С.А. Повышение эффективности и качества бурения глубоких скважин. М.: Недра, 1986. 278 с.

Размещено на Allbest.ru