ВЛИЯНИЕ ПРОМЫВОЧНОЙ СРЕДЫ НА БУРИМОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД

  Главная        Учебники - Техника         Технологические свойства буровых растворов (Михеев В. Л)

 поиск по сайту  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

 

§ 1. ВЛИЯНИЕ ПРОМЫВОЧНОЙ СРЕДЫ НА БУРИМОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД

При проводке глубоких скважин очень важно знать, как состав и свойства буровых растворов влияют на буримость горных пород, однако этот вопрос недостаточно ясен.

Одни исследователи считают, что на буримость горных пород существенно влияет перепад между гидростатическим и пластовым давлениями на забое. При этом отмечается, что величина перепада давления зависит от физических свойств буримых пород, состава и свойств бурового раствора, его химической обработки, содержания твердой фазы и т. д. [2, 70, 84].

Другие утверждают, что основными факторами снижения или увеличения буримости горных пород являются водоотдача бурового раствора, состав фильтрата, его вязкость, а также структурно-механические свойства промывочной среды.

Под буримостыо горных пород в горнотехнической литературе понимают сопротивление горной породы разрушению буровым долотом или каким-либо другим породоразрушающим инструментом. Буримость горных пород определяется величиной механической скорости бурения или проходкой на долото. Других критериев оценки буримости горных пород пока нет. Известно, что механическая скорость бурения резко снижается в глинах при промывке раствором, обработанным крахмалом и имеющим низкую водоотдачу [70]. Исследованиями, проведенными советскими и зарубежными учеными в стендовых условиях, установлено, что с уменьшением водоотдачи бурового раствора снижается механическая скорость бурения. Это объясняется возникновением высоких градиентов давлений в зоне разрушения породы буровым долотом [2].

По данным АНИ (США), при испытании долот па ударную нагрузку было установлено, что снижение водоотдачи бурового раствора менее 3 мл уменьшило объем выемки в породе при ударе о нее зуба долота. Известно, что кроме водоотдачи бурового раствора на буримость горных пород значительно влияют вязкость промывочной среды, скорость ее истечения из насадок долота и т. д. [1, 70].
 

Высокое содержание твердой фазы в буровом растворе резко ухудшает физические характеристики породы, пористость, проницаемость, а следовательно, и выравнивание перепада давления на забое протекает значительно дольше, чем, например, при промывке водой. При сравнении результатов бурения с промывкой водой и глинистым раствором видно, что при использовании глинистых растворов механическая скорость снижается на 30—70% [70].

Несмотря на то что в процессе бурения состав, свойства и механические показатели горных пород являются независимой и неконтролируемой переменной, на горную породу можно влиять физико-химическими методами, снижая ее прочность, повышая деформативность, ползучесть и способность к механическому разрушению. Это обусловлено наличием в системе буровых растворов поверхностно-активных веществ.

Понижение твердости пород с помощью ПАВ в значительной мере зависит от условий и вида разрушения горной породы долотом. Наиболее эффективны ПАВ при хрупком разрушении породы долотом, когда в призабойной зоне образуется множество макро-и микротрещин. Поверхностно-активные вещества, проникая в трещины забоя, препятствуют их смыканию при кратковременном снятии нагрузки. При каждом последующем ударе зуба долота

о породу образовавшиеся ранее трещины развиваются с возникновением новых дефектов в структуре разрушаемой породы. Это вызывает образование на забое зон предразрушений, облегчающих разбуривание горных пород. При разбуривании пластичных пород (глин, аргиллитов, алевролитов и др.) долотом трещино-образование невелико, поэтому и эффект действия понизителей твердости в них незначителен. Добавки ПАВ в буровые растворы снижают их поверхностное натяжение, улучшают реологические и гидравлические свойства промывочной среды, повышая очистку забоя от выбуренной породы и вынос ее в затрубное пространство скважины.

Для повышения буримости горных пород используют суль-фонол (НП-1, НП-2), сульфонат, мерзолят, азоляты А и Б, ДС-РАС и другие анионоактивные ПАВ. Введение катионоактивных ПАВ, катапина-А, алкамонов (ОС-2, ОС-2Н), выравнивателя-А и других чаще всего практикуют с целью снижения коррозии бурового оборудования и инструмента.

Известно, что буримость горных пород зависит от многих факторов, основными из которых являются состав и свойства бурового раствора.