Известковые и гипсовые растворы.
Известковые растворы. Известковые растворы представляют собой сложные многокомпонентные системы, включающие кроме глины и воды еще четыре обязательных реагента: гашеную известь Ca(OH)2 , каустик, понизитель вязкости, защитный коллоид. В их состав также могут входить нефть или дизельное топливо, утяжелитель и различные добавки специального назначения. Известковые растворы используют при разбуриваниивысококоллоидных глинистых пород и аргиллитов. В результате применения известковых растворов повышается их глиноемкость, снижаются пептизация выбуренной глины, набухание и вспучивание сланцев, слагающих стенки скважины, уменьшается опасность прихватов. Известковые растворы ограниченно солестойки (до 5% по NaCl). Основной недостаток известковых растворов – невысокая термостойкость (100 – 120 °С) из-за возможности образования вяжущего – гидросиликатов кальция 6CaO·3SiO2·2H2O. Содержание извести в растворе должно составлять 3 – 5 г/л, содержание ионов кальция в фильтрате раствора 100 – 300 мг/л. Для перевода раствора в известковый основное значение имеют концентрация глинистой фазы и ее коллоидность. Известкование осуществляется в следующем порядке: при наличии в растворе высококоллоидных глинистых минералов сначала вводят щелочной раствор лигносульфоната (2 – 5%), при необходимости – воду. После получения вязкости 25 – 30 с (по СПВ-5) раствор обрабатывают известью (0,5 – 1%) в сочетании сщелочным раствором лигносульфоната (2 – 3%). Если после известкования показатель фильтрации повышается, то вводят 0,1 – 0,3% КМЦ, 1 – 3% КССБ или другие добавки. Применяют несколько способов известкования: 1. Последовательный ввод в глинистый раствор щелочного раствора лигносульфоната (два-три цикла), а затем известкового молока плотностью 1100 – 1120 кг/м 3 . Недостаток этого способа – длительность процесса. 2. Одновременный, но раздельный ввод реагентов – лигносульфоната, каустика и известкового молока. На первичную обработку расходуется 1 – 2% ССБ (50%-ной концентрации), 0,3 – 1% каустической соды (плот-ностью 1420 кг/м 3 ) и 1 – 2% известкового молока (плотностью 1100 – 1120 185 кг/м 3 ); за первый цикл вводят каустическую соду и 1/3 количества ССБ, за последующие два-три цикла добавляют известь и остальное количество ССБ. 3. Обработка раствора реагентом БКИ. В 1 м 3 реагента БКИ содер-жится 625 л ССБ плотностью 1260 кг/м 3 , 150 л каустической соды плотно- стью 1420 кг/м 3 , 225 л известкового молока плотностью 1100 – 1120 кг/м 3 ; соотношение между компонентами может меняться в зависимости от со- става разбуриваемых пород. Известковые растворы с высоким рН применяют до температуры 100 – 120 °С. Известковый раствор с низким рН – кальциевый буровой раствор, содержащий в качестве ингибитора–носителя ионов кальция гидроксид кальция, более высокая растворимость которого обеспечивается пониженным значением рН раствора (9 – 9,5). Этот раствор предназначен для раз-буривания глинистых отложений; температурный предел 160°С. В процессе бурения контролируют содержание кальция в фильтрате, содержание извести в растворе и рН раствора. Гипсоизвестковый раствор – ингибирующий кальциевый раствор, содержащий в качестве носителя ионов кальция гипс CaSO4·2H2O (але- бастр CaSO4·½H2O) и гидроксид кальция. Добавка гипса (алебастра) в раствор составляет 20 – 25 кг/м 3 . Содержание растворимого кальция зависит от качества гипса, используемых лигносульфонатов, рН бурового раствора и может быть в пределах 700 – 3000 мг/л. Благодаря высокому содержанию ионов кальция гипсовые растворы обладают более высоким ингибирующим эффектом. Гипсовые растворы предназначены для разбуриваниявысококоллоидных глинистых пород в условиях высоких забойных температур (до 160 °С).
Высококальциевые, силикатные и силикатно-кальциевые растворы.
Кальциевые глинистые растворы Эти растворы были первыми из ингибированных растворов, нашедших широкое применение с ростом глубин скважин. Ингибирующая (закрепляющая) способность кальциевых растворов очевидна из следующих примеров. Образцы из осыпающихся глинистых сланцев самодиспергируются в пресной воде, в фильтрате известковых растворов выдерживают нагрузку до 100 г, а в фильтрате хлоркальциевых растворов устойчивы при на- грузке более 1000 г. Существенно возрастает восприимчивость кальциевого промывочного раствора к поступлению в него глины, т.е. его глиноемкость – сохранение при поступлении глины показателей структуры и вязкости в рабочих пределах. С увеличением содержания в жидкой фазе гидрослюдистого раствора катионов кальция с 200 мг/л до 800 мг/л глиноемкость его повышается на 10%. Хлоркальциевый раствор (ХКР) – ингибирующий кальциевый раствор, содержащий в качестве ингибирующей добавки хлорид кальция. Установлено, что оптимальное содержание катионов кальция, при котором достигается ингибирование, составляет 3000 – 3500 мг/л. Хлоркальциевые растворы наиболее эффективны при разбуривании аргиллитов. Присутствие в фильтрате бурового раствора ионов кальция способствует значительному сокращению осыпей и обвалов при разбуривании неустойчивых аргиллитоподобных отложений. Вследствие отсутствия эффективных кальциестойких (при большом содержании Ca2+) реагентов термостойкость его ограничена 100 °С. В процессе бурения контролируют содержание кальция в фильтрате и общую минерализацию. Готовят глинистую суспензию на пресной воде, которую обрабатывают КМЦ и КССБ. Одновременно с КССБ в раствор добавляют пеногаситель. Малосиликатные глинистые растворы. Этот тип раствора впервые применен в 1935 г. (США) при бурении неустойчивых глинистых пород натриевого и кальциевого типа. Основными компонентами малосиликатного раствора (МСР), кроме глины и воды, являются силикат натрия (калия) и защитные реагенты. Добавка силикатов Na+ и K+ в зависимости от условий применения составляет 2 – 5%, при этом оказывается крепящее действие за счет образования нерастворимого силиката кальция на поверхности глин, особенно кальциевого типа. Кроме того, силикаты способствуют повышению термостойкости реагентов на 30 – 40 °С за счет обволакивания пленкой полимеров, которая затормаживает диффузию кислорода, и тем самым снижает термоокислительную деструкцию. При переводе исходного раствора в малосиликатный вязкость должна быть 35 ± 5 с, рН = 7, и должно быть полное отсутствие поливалентных солей, которые удаляются добавкой кальцинированной соды. Затем вводится 2 – 5% силиката (на первичные обработки, а при бурении 0,5 – 1,5%), раствор перемешивается и обрабатывается полимерами. Следует учесть, что силикаты повышают вязкость и СНС, а КМЦ снижает, поэтому сначала вводится 70 – 80% расчетного количества силиката, затем КМЦ и остальной силикат, далее, при необходимости, понизитель вязкости. Оптимальный рН МСР должен быть в пределах 8,5 – 9,5, содержание сульфат-иона не более 0,35 г/л, избыток его, снижающий термостойкость, удаляется добавкой хлорида бария до 0,5%. Использование при разбуривании коллоидных глин нецелесообразно, а избыточное содержание сульфат-иона не влияет на термостойкость.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 251; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!