Зачем нужен буровой раствор: определение и ключевые функции

Содержание

1. Основные функции бурового раствора: зачем он нужен на практике
2. Последствия неправильного применения раствора

Подбор конкретного состава осуществляется с учетом комплекса эксплуатационных характеристик. Параметры напрямую влияют на безопасность, скорость и конечную стоимость проведения буровых работ.

Буровой раствор — это высокотехнологичная многокомпонентная смесь, циркулирующая в стволе скважин.

Без правильно подобранного и подготовленного раствора современное строительство скважин, будь то для добычи нефти и газа, геологоразведки или бурения на воду невозможно.



Рис 1. Приготовление бурового раствора

Основные функции бурового раствора: зачем он нужен на практике

Ключевые функции, объясняющие, зачем буровой раствор нужен можно свести к нескольким пунктам:

Транспортировка шлама на поверхность. Это первичная и очевидная задача. Поток раствора поднимает с забоя (нижней точки скважины) частицы разрушенной породы (шлам) и выносит их на поверхность, где в специальных системах очистки шлам отделяется, а очищенный раствор вновь поступает в скважину.

• Охлаждение и смазка бурового инструмента. Вращающееся долото при контакте с породой выделяет колоссальное количество тепла. Раствор, омывая его, предотвращает перегрев и поломку дорогостоящего инструмента. Кроме того, он снижает трение между бурильными трубами и стенками скважины или обсадной колонной.
• Контроль пластовых давлений. Одна из задач — создание гидростатического давления на стенки ствола и проницаемые пласты. Это давление должно быть сбалансировано таким образом, чтобы предотвратить приток флюидов (нефти, газа, воды) в скважину и возможный выброс, но при этом не вызывать нежелательного поглощения раствора в пласт.
• Удержание стенок скважины. Раствор формирует на стенках ствола низкопроницаемую корку (глинистую корку), которая укрепляет неустойчивые породы, предотвращая их обрушение, и защищает проницаемые пласты от глубокого проникновения фильтрата раствора.
• Передача гидравлической энергии. Энергия потока раствора используется для приведения во вращение гидравлических забойных двигателей, которые, в свою очередь, вращают долото, что является основой современного метода направленного бурения.

Если говорить коротко, то основные задачи — вынос шлама, охлаждение оборудования, его очистка от примесей, упрочнение стенок скважин, улучшение скольжения бура, снижение трения механизмов, уменьшения крутящего момента и обеспечения стабильности ствола скважины.

Чтобы выполнять разнообразные функции, буровой раствор должен иметь определенные свойства: плотность, вязкость, фильтрационные характеристики, стабильность. Эти параметры достигаются за счет сложного состава. 



Рис 2. Вынос шлама

Последствия неправильного применения раствора

Недостаточная плотность раствора не удержит давление из пласта, что грозит газонефтепроявлением или фонтаном. Излишне высокая плотность может разрушить слабый пласт, вызвать поглощение дорогостоящего раствора и застревание инструмента. Низкая вязкость не обеспечит качественную очистку забоя, что приведет к многократному перешлифовыванию породы, снижению скорости бурения и риску прихвата колонны. Нестабильность стенок из-за плохого качества глинистой корки ведет к обвалам, сужению ствола и сложностям при спуске обсадной колонны.

Буровой раствор — это не вспомогательный материал, а центральное звено технологии бурения. Его корректный выбор, приготовление и непрерывный контроль параметров — обязательное условие для строительства безопасной, качественной скважины.



Рис 3. Процесс бурения