Промывка скважин - важнейший элемент технологического процесса при вращательном бурении. От нее зависит скорость проходки и возможность успешного доведения скважины до проектной глубины.
Закачиванием промывочной жидкости в скважину обеспечивается:
- очистка забоя от частиц выбуренной породы (шлама)
- охлаждение нагревающегося при работе породоразрушающего инструмента;
- устойчивость стенок скважины, предупреждение их от обрушения и вспучивания;
- предотвращение водо-, газо-, нефтепроявлений и поглощений в скважинах;
- уравновешивание высокого пластового давления путем обеспечения соответствующего гидростатического давления;
- облегчение разрушения породы на забое за счет физико-химического воздействия на нее;
- смазывание трущихся о стенки скважины частей бурильной колонны, а также деталей забойных двигателей и долот;
- передача энергии забойным двигателям.
В процессе бурения не исключены внезапные прекращения циркуляции промывочной жидкости (отключение электроэнергии, неисправность насоса и др.), поэтому раствор должен удерживать шлам во взвешенном состоянии с целью предотвращения образования шламовых пробок в кольцевом зазоре между стенками скважины и бурильной колонной, а также затяжек и прихвата колонны. В то же время необходимо, чтобы промывочная жидкость на поверхности легко освобождалась от шлама и газа. При разбуривании продуктивных горизонтов промывочная жидкость не должна влиять отрицательно на его естественную проницаемость. Промывочная жидкость должна быть экологически чистой.
При бурении скважин буровой раствор может попасть в водоносные горизонты, в русло рек и разливаться по поверхности в прирусловой зоне. По этой причине (несмотря на мероприятия по предупреждению таких явлений) промывочная жидкость не должна оказывать губительное влияние на окружающую природную среду. Поэтому она должна изготавливаться из нетоксичных материалов, не способных создавать ядовитые соединения. Токсичность материалов и их соединений должна контролироваться на этапе проектирования с приложением соответствующих сертификатов. При всем этом стоимость промывочной жидкости должна быть минимальной. Это достигается путем оптимального подбора рецептуры приготовления промывочной жидкости и применения наиболее дешевых материалов (без ущерба качеству) для ее производства. Несмотря на то, что классификация облегчает выбор промывочной жидкости для конкретных условий бурения, единой приемлемой во всех отношениях классификации промывочных жидкостей нет.
В практике бурения применяют в основном четыре группы сред для промывки скважин:
- жидкости на водной основе (вода, рассолы, суспензии глин, карбонатов и сульфатов, гидрофильные эмульсии);
- жидкости на углеводородной основе (растворы на основе нефти или нефтепродуктов, гидрофобные эмульсионные растворы);
- аэрированные жидкости (вода, аэрированные глинистые растворы, пены);
- газообразные агенты (воздух, природные газы, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, смеси выхлопных газов с воздухом или природным газом).
По назначению промывочные жидкости делят на:
- жидкости для нормальных геологических условий бурения (вода и некоторые водные и нормальные глинистые растворы);
- жидкости для осложненных геологических условий.
По способу изготовления промывочные жидкости бывают:
- естественные (получаются в процессе бурения из разбуриваемых пород);
- искусственно приготовленные.
Наибольшее распространение в качестве промывочных жидкостей получили глинистые растворы, как нормальные (не обработанные реагентами), так и специальные (обработанные реагентами с целью направленного регулирования свойств применительно к конкретным условиям). Промывочные жидкости представляют собой физико-химические системы, состоящие из одной или нескольких фаз. Однофазные системы из двух или более веществ, не имеющие между компонентами поверхности раздела, называются гомогенными (истинные растворы). Системы, состоящие из двух или большего числа фаз, между которыми существуют реальные поверхности раздела, называются гетерогенными (дисперсные системы). Дисперсной фазой дисперсной системы называется вещество, мелко раздробленное и равномерно распределенное в другом, получившем название дисперсионной среды. И дисперсионная среда, и дисперсная фаза могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Если частицы дисперсной фазы имеют одинаковый размер, то система называется монодисперсной, в противном случае - полидисперсной. Промывочные жидкости и тампонажные смеси - это полидисперсные системы.
Из дисперсных систем в качестве промывочных жидкостей применяют:
- суспензии (жидкости с находящимися в них во взвешенном состоянии частицами твердого вещества). Суспензии неустойчивы и при прекращении движения частицы твердой фазы быстро оседают;
- эмульсии (в одной жидкости находятся во взвешенном состоянии мельчайшие капельки другой жидкости). Эмульсии также неустойчивые системы и могут существовать при наличии поверхностно-активных веществ-эмульгаторов;
- аэрированные жидкости (многофазная система, содержащая дисперсную фазу в виде пузырьков воздуха). При высоком содержании воздуха такие жидкости называют пенами.
