Важливою експлуатаційною характеристикою обважнених бурових розчинів (ОБР) є їхня густина.

Вона може змінюватися в значних межах і вибирається при бурінні такою, яка може забезпечити створення надлишку тиску в свердловині над пластовим. Згідно з «Едиными тех­ническими правилами...» цей надлишок нормований для певних глибин свердловин (див. роз­діл 6.6.1). При пластових тисках, які є аномально високими, може виникнути потреба здійс­нювати буріння при густині бурового розчину до 2000 кг/м³ і більше.

Як обважнювачі (хімічно нейтральні до бурового розчину) використовують гематити, ба­рити, доломіти, крейду. Щоправда, в останні роки гематит майже не застосовують, оскільки він має ряд недоліків (значне погіршення фільтраційних властивостей колекторів, ерозійну та корозійну дії на обладнання тощо). Найбільш широко в світовій практиці застосовують барити. Хоча і до них є певні вимоги з боку екологічних організацій, які забороняють скидати вибурену породу і бурові розчини, що містять барити, в земляні амбари. Альтернативною домішкою є доломіт, який вводять в рецептуру деяких бурових розчинів. При потребі незначного збіль­шення густини бурового розчину (в межах 1200—1300 кг/м³) як обважнювач застосовують крейду.

Барити використовують:

• у глинистих розчинах на водній основі, гіпсовому або лігносульфонатному та хлоркалієвому розчинах з густиною понад 1300 кг/м³;

• у соленасиченому, магнієвому та калієвому розчинах з густиною понад 1500 кг/м³;

• у водному розчині бентоніту з густиною 1800—2000 кг/м³.

Доломіти (як обважнювач) застосовують в:

• карбонатних розчинах;

• розчинах на прісній воді;

• гіпсовому або лігносульфонатному та хлоркалієвому розчинах з густиною нижче 1300 кг/м³;

• соленасиченому та магнієвому чи калієвому розчинах з густиною теж нижче 1300 кг/м³.

► Приготування та хімічна обробка. Необхідна маса бариту q_б для збільшення густини 1 м³ бурового розчину розраховується за такою формулою:

(6.29)

де ρ_ор — необхідна густина ОБР;

ρ_вр — вихідна густина бурового розчину;

ρ_б — густина баритів.

За подібною формулою визначається кількість доломіту (q_д) для приготування ОБР. Для визначення збільшення об'єму розчину ΔV_ор за рахунок добавки бариту можна використати формулу

(6.30)

де V_вр — об’єм вихідного бурового розчину;

ρ_б — густина баритів.

Аналогічно оцінюється збільшення об'єму розчину ΔV_ор за рахунок добавки доломіту густиною ρ_д.

Стабільність ОБР можна визначати на буровій, піддавши пробу розчину нагріванню в термостаті в скляній пляшці при температурі близько 95 °С протягом 24 год. Товщина шару осаду на дні пляшки не повинна перевищувати 2 мм.

Рідини для перфорації свердловин

Для проведення перфорації свердловин можуть використовуватися рідини без твердої фази — чисті розсоли та розсоли з твердою фазою. Перші використовують в обсаджених свердловинах. У таблиці 6.14 наведені характеристики розсолів для перфорації свердловин.

До рідин, які містять тверді фракції і використовуються при закінченні свердловин, належать доломітові розчини на солоній воді. На 1 м³ прісної води додають реагенти в такій послідовності: хлорид натрію (кількість його залежить від необхідної густини); 0,5 кг каустичної соди; 5 кг високов'язкої КМЦ; 5 кг малов'язкої КМЦ; 0,5 кг полімеру (XC-polymer); доломіт вводиться з розрахунку необхідного обважнення розчину. Діапазон густин від 1005 до 1500 кг/м³.

На даний час розроблена технологія приготування розсолів густиною до 2280 кг/м³, що майже не містять твердої фази. Найбільш широко застосовують розсоли, наприклад, розчин NaCl, густина якого досягає 1200 кг/м³. Розчин NaCl не спричиняє помітної кородуючої дії на обладнання, а додавання інгібітору, при якому відбувається виділення кисню, сприяє зниженню корозії. Для приготування 1,133 м³ розсолу густиною 1190 кг/м³ (при температурі 20°С) до 1 м³ прісної води треба додати 300 кг NaCl.

Таблиця 6.14 − Характеристики розсолів для перфорації свердловин

Для приготування 1,135 м³ розсолу густиною 1150 кг/м³ до 1 м³ прісної води треба додати 320 кг КС1. Корозію знижують шляхом додавання інгібітору, підтримуючи показник рН— 1—10.

Розсоли густиною до 1390 кг/м³ готують із застосуванням СаСІ_г Для одержання 1,206 м³ розсолу до 1 м³ води додають 700 кг СаС1₂.

Розсоли густиною 1390—1800 кг/м³ готують з СаС1₂і СаВг_г Вихідним є розчин СаВг₂густи­ною близько 1670 кг/м³. Збільшують густину, додаючи СаС1₂. З 1 м³ прісної води, 1428 кг СаВг₂ і 753 кг СаС1₂ одержують 1,654 м³ розсолу густиною 1800 кг/м³ з рН= 7—9.

Розсоли підвищеної густини 1800—2280 кг/м³ готують з ZnBr₂ (56,7%) і СаВг₂ (19,7%). Такі розсоли характеризуються дещо вищою кородуючою дією, але при використанні відповідних інгібіторів можуть застосовуватися навіть при високих температурах.

Перед подачею в свердловину розсоли рекомендують фільтрувати. Колона має бути ретельно очищеною від залишків бурового розчину і продуктів корозії. Мінімальні розміри частинок після фільтрування розсолів — від 2 до 10 мкм.

Науковці АНІ рекомендують застосовувати розсоли з розміром частинок в мкм і з добавкою нафторозчинних речовин, що попереджує поглинання розсолів продуктивним пластом.

До розсолів (при потребі) додають понижувачі фільтрації і регулятори в'язкості. Понижу­вачем фільтрації може бути карбонат кальцію (СаС0₃) з частинками, більшими за третину діаметра пор. Ефективним регулятором в'язкості розсолів є гідроксицелюлоза.

Під час роботи з розсолами треба брати до уваги такі особливості їх властивостей:

• зниження густини з підвищенням температури (наприклад, на 10% — для розчинів NaCl і СаС1₂ при підвищенні температури від 15 до 205°С);

• особливо помітно знижується густина розсо­лів з СаВгу;

• чутливість розсолів (особливо підвищеної густини) до зниження температури, що викликає кристалізацію солей;

•гігроскопічність розсолів, що призводить до зниження густини.

Рекомендовані типи бурових розчинів

Буровий розчин ефективно впливає на процес буріння.