Буровые растворы, используемые при бурении в ММП

Бурение в ММП возможно с использованием в качестве очистного агента:

- бурового раствора с отрицательной температурой;

- охлажденного воздуха, аэрированных жидкостей, пен;

- бурового раствора с положительной температурой, но с применением специальных технологий.

В первом случае могут быть использованы растворы как на углеводородной, так и водной основе. В качестве противоморозных добавок в водные растворы вводятся NaCl, KCl, CaCl₂, Na₂Br₄O₇, Na₂CO₃, Na₂NO₃. С повышением их концентрации температура замерзания раствора, естественно, снижается и может быть доведена до –16^о С. Однако при этом возрастает скорость растворения льда. Для получения требуемых свойств в раствор вводятся глинопорошок, гипан, КМЦ, ПДА. Однако введение противоморозных добавок существенно снижает стабильность растворов, в результате происходит их разделение на твердую и жидкую фазы. Кроме того, в летнее время охлаждение раствора до отрицательных температур затруднено.

Лучшим вариантом с точки зрения минимального воздействия на ММП является продувка скважин воздухом. Это связано с тем, что он обладает низкой теплоемкостью, теплосодержание (энтальпия) его в десятки раз меньше, чем жидкостей. Воздух не замерзает. При продувке температура воздуха в скважине очень быстро становится равной температуре ММП, поэтому протаивание пород практически не происходит. Однако воздух, выходящий из компрессора, имеет достаточно высокую температуру (60‑80^о С), поэтому его необходимо охлаждать. Кроме того, при охлаждении в скважине из воздуха выпадает конденсат, что приводит к смерзанию частиц шлама, образованию сальников, ледяных пробок. В связи с этим необходимо осушение воздуха.

Аэрированные жидкости и пены имеют ряд существенных преимуществ как промывочные агенты. При их применении гидростатическое давление в скважине мало, что приводит к возрастанию механической скорости бурения, повышает износостойкость долот. Введение в газожидкостную смесь ПАВ, ПАА, КМЦ, гипана, сульфонола, глинопорошка, смазывающих, противоморозных, ингибирующих добавок позволяет получить буровые растворы с требуемыми свойствами и регулировать их в широких пределах. При замерзании аэрированных растворов и пен в кольцевом и межколонном пространствах разрушения колонн обсадных труб не происходит, так как растворы сохраняют ячеистую структуру, а примерзший буровой инструмент достаточно легко извлекается из скважины. При цементировании пена легко вытесняется из заколонного пространства, что повышает качество крепления скважин.

Вместе с тем, в настоящее время пены и аэрированные жидкости используются по незамкнутой схеме циркуляции. Это создает определенные трудности.

В целом применение в качестве очистных агентов жидкостей с отрицательной температурой, аэрированных жидкостей и пен практически всегда невозможно при бурении основной части ствола глубокой скважины, а замена раствора после проходки ММП приводит к существенному удорожанию работ. В связи с этим в подавляющем большинстве случаев бурение скважин на нефть и газ в ММП осуществляется с промывкой буровым растром с положительной температурой.