Введение

Помощь при бурении скважин в грунте. Жидкости, используемые при бурении скважин.

В геотехнической инженерии буровая жидкость, также известная как буровой раствор, используется для облегчения бурения скважин в земле. Буровые жидкости применяются при бурении нефтяных и газовых скважин, а также на разведочных буровых установках, но также используются и для более простых скважин, таких как водяные скважины. Две основные категории буровых жидкостей – это растворы на водной основе (WB), которые могут быть диспергированными и недиспергированными, и неводные растворы, обычно называемые растворами на нефтяной основе (OB). Вместе со своими компонентами, они используются с соответствующими полимерными и глинистыми добавками для бурения различных нефтегазовых пластов. Газообразные буровые жидкости, как правило, использующие воздух или природный газ, иногда с добавлением пенообразователей, могут применяться, когда позволяют условия в скважине. Основные функции жидких буровых жидкостей заключаются в создании гидростатического давления для предотвращения поступления пластовых флюидов в скважину, выносе бурового шлама и его удержании во взвешенном состоянии во время пауз в бурении, например, при подъеме и опускании бурильной колонны. Буровая жидкость также охлаждает долото и очищает пространство под ним от выбуренной породы в процессе бурения. Выбор буровой жидкости для конкретной задачи осуществляется для предотвращения повреждения пласта и ограничения коррозии.

Классификация бурового грязи

Они классифицируются по фазе жидкости, щелочности, дисперсности и типу используемых химикатов.

Рассеянные системы

Пресноводные грязи: грязи с низким pH (7,0–9,5), включающие в себя шлам, бентонит, природные грязи, фосфатированные грязи, органические грязи и грязи, обработанные органическими коллоидами. Грязи с высоким pH, например, грязи, обработанные щелочным танатом, имеют pH выше 9,5. Водная буровая жидкость, подавляющая гидратацию и дисперсию глины. Водные буровые жидкости – наиболее распространенный тип буровых жидкостей. Они состоят из воды и различных добавок, включая глины, полимеры и утяжелители. Водные буровые жидкости (WBM) в основном используются в неглубоких скважинах и эффективно предотвращают набухание и разрушение сланцевых пород. Существует 4 типа: известково-щелочные грязи с высоким pH, гипсовые грязи с низким pH, морская вода и грязи на насыщенных солевых растворах.

Недисперсные системы

Грязь с низким содержанием твердой фазы: эти грязи содержат менее 3–6% твердой фазы по объему и весом менее 9,5 фунтов/галлон. Большинство грязей этого типа – на водной основе, с различным количеством бентонита и полимера. Эмульсии: используются два типа: масло в воде (эмульсионные грязи на основе масла) и вода в масле (инвертные эмульсионные грязи). Грязь на нефтяной основе: грязь на нефтяной основе содержит нефть в качестве непрерывной фазы и воду как загрязнение, а не как элемент конструкции грязи. Обычно они содержат менее 5% воды (по объему). Грязь на нефтяной основе обычно представляет собой смесь дизельного топлива и асфальта, однако может быть изготовлена на основе добытой сырой нефти и грязи.

Грязь на синтетической основе (SBM): грязь на синтетической основе изготавливается из синтетических жидкостей и используется в глубоких скважинах с экстремальными температурами. SBM обладает отличными смазывающими свойствами и менее токсична, чем OBM. Грязь на основе воздуха и пены: грязь на основе воздуха и пены использует воздух или азот для создания пены, которая выносит шлам на поверхность. Эти типы буровых растворов используются в скважинах, где горные породы сильно пористые и склонны к обрушению. Грязь высокой плотности: грязь высокой плотности используется в скважинах с высоким давлением и температурой. Она изготавливается из барита и других утяжелителей и используется для контроля давления в скважине и предотвращения фонтанирования. Неразрушающие грязи: неразрушающие грязи предназначены для предотвращения повреждения горной породы при бурении. Обычно они используются в скважинах, где горные породы восприимчивы к повреждениям от бурового раствора.

Инженер по грязи

"Инженер по буровым растворам" – это должность специалиста, работающего в сервисной компании, который отвечает за поддержание системы бурового или заканчивающего раствора на нефтяной и/или газовой буровой установке. Как правило, этот специалист работает в компании, продающей химические реагенты для бурения, и проходит специальное обучение по работе с этими продуктами, хотя независимые инженеры по буровым растворам также встречаются. Роль инженера по буровым растворам, или, более точно, инженера по буровым жидкостям, критически важна для всей операции бурения, поскольку даже незначительные проблемы с раствором могут привести к полной остановке работ на буровой. Международно принятый график работы на морских буровых установках предполагает, что персонал (включая инженеров по буровым растворам) работает вахтовым методом: 28 дней работы и 28 дней отдыха. В Европе чаще используется 21-дневный вахтовый метод. При морском бурении, с применением новых технологий и высокими суточными затратами, скважины бурятся очень быстро. Экономически целесообразно иметь двух инженеров по буровым растворам для предотвращения простоев, связанных с проблемами в работе бурового раствора. Два инженера также снижают страховые расходы нефтяных компаний на возмещение экологического ущерба, за который они несут ответственность в процессе бурения и добычи. Обычно старший инженер по буровым растворам работает в дневное время, а младший – в ночное. Стоимость бурового раствора обычно составляет около 10% (может значительно варьироваться) от общей стоимости бурения скважины, что требует наличия квалифицированных инженеров по буровым растворам. Значительная экономия достигается при эффективной работе бурового раствора и поддержании его оптимальных характеристик. Инженера по буровым растворам не следует путать с геологом-описателем, который контролирует газопроявление в буровом растворе и отбирает образцы пород из скважины.