Утяжелитель бурового раствора – это специальный состав, который добавляется в основную жидкость для изменения ее рабочих параметров, в первую очередь плотности. В качестве такого компонента используются малоабразивные химически инертные минералы с высоким удельным весом. Утяжеленные буровые растворы включают в себя воду различной минерализации со взвесями глины, самого утяжелителя и специальные реагенты, предназначенные для придания жидкости определенных свойств.
Задачи утяжелителей
Применение утяжеляющего компонента в буровом растворе требуется, чтобы:
- сохранить стенки скважины (для слабых и неплотных пород);
- предотвратить проникновение сторонних веществ в ствол;
- снизить нагрузку на оборудование (талевую систему).
Утяжеленный раствор должен быть такой, чтобы создавать давление, которое будет превышать пластовое, оптимально на 5–10 %. Если работы предусматривают применение утяжелителя, необходимо установить гидросмесители или мешалки. Утяжеляющий порошок вводится в раствор через тарельчатый питатель, перемешивается до однородного состояния, после чего буровой насос подает приготовленный состав в скважину.
Классификация утяжелителей
Составы для утяжеления буровых растворов классифицируются по нескольким параметрам.
По минеральному основанию. Все утяжелители делятся:
- на баритовые. Основой является сульфат бария с примесями солей стронция, кальция, свинца, других тяжелых металлов и оксида железа;
- железистые. К ним относятся утяжелители на основе гематита и магнетита, представляющих собой окислы железа. Последний обладает сильными магнитными и абразивными свойствами;
- карбонатные. В эту группу входят доломит, известняк и сидерит – углекислые соли кальция, магния, кремния и железа. От предыдущих групп отличаются меньшей удельной плотностью;
- галенитовые. Применяются для получения сверхтяжелых буровых растворов. Основой является сульфид свинца – галенит (свинцовый блеск) с примесями солей меди, цинка, железа, других металлов.
По плотности. Она обязательно должна учитываться, чтобы приготовить утяжеленный буровой раствор с характеристиками, соответствующими особенностям бурения и эксплуатации скважины. Утяжелители делятся на три группы плотности:
- первая. До 3,0 г/см³. К ней относятся известняк, тяжелые глины, другие карбонатные материалы. Помимо небольшой плотности, они отличаются не слишком высокой структурообразующей способностью. Из-за этого концентрация утяжелителя первой группы может быть значительной, но реологические свойства раствора при этом не ухудшаются. При использовании материалов первой группы следует учесть, что высокое содержание твердой фазы в жидкости делает бурение менее эффективным. Карбонатные утяжелители низкой плотности (сидерит, мел, известняк) целесообразно применять при вскрытии продуктивного пласта. Они растворяются при обработках соляной кислотой, что повышает продуктивность скважины;
- вторая. Плотность находится в пределах 3,8–4,5 г/см³. Ко второй группе относятся баритовые и железистые утяжелители. Составы используются для приготовления утяжеленных буровых растворов плотностью 2,3–2,35 г/см³. Таких значений будет достаточно, чтобы обеспечить корректную эксплуатацию большинства скважин;
- третья. 5,0–7,0 г/см³. Группа включает в себя соли свинца и окислы железа. Их применяют, если требуются сверхтяжелые буровые растворы плотностью от 2,5 г/см³. Например, такие составы требуются при работе с пластами, в которых давление выше, чем геостатическое.
Исследование материалов плотностью 6,5–7,5 г/см³, таких как ферромарганец или ферросилиций, оказалось бесперспективным. Составы были непригодны для приготовления буровых растворов из-за их гидролиза с образованием взрывоопасных и токсичных веществ.
Предложения от «АКРОС»
Специалисты компании оказывают весь спектр профессиональных услуг по разработке рецептур и подбору свойств системы под конкретные геологические условия и специфику бурения. Сервисное сопровождение буровых растворов является основным направлением деятельности «АКРОС». Решения, разработанные в собственном научно-исследовательском центре, учитывают особенности нефтяных месторождений РФ, позволяют повысить производительность нефтяных скважин, сделать нефтедобычу более эффективной.