Глава 4С. Загрязнение и обработка буровых растворов.

ВВЕДЕНИЕ

Загрязняющей примесью может быть любое вещество (твердое, жидкое или газообразное), которое ухудшает физические или химические параметры бурового раствора. Одно и то же вещество для различных буровых растворов может быть и загрязняющей примесью, и его составной частью. Загрязняющими примесями для всех типов буровых растворов является легкая и химически активная твердая фаза. Легкая твердая фаза состоит либо из бурового шлама, перемешавшегося с буровым раствором, либо из глинопорошков промышленного изготовления при передозировке. С экономической точки зрения, в сравнении с другими видами загрязнения на стоимости бурового раствора сильнее всего сказываются расходы на очистку раствора от выбуренной породы и связанные с этим осложнения. И все же в начале данной главы основное внимание уделяется перечисленным ниже веществам, которые для растворов на водной основе являются загрязняющими примесями:

1. Ангидрит (CaSO₄) или гипс (CaSO₄•2H₂O).

2. Цемент (сложный силикат Ca(OH)₂).

3. Соль (каменная соль, вода для приготовления раствора, морская вода, хлориды магния, кальция и натрия, связанная вода).

4. Кислые газы, включая углекислый газ (СО₂) и сероводород (H₂S).

За исключением кислых газов, все перечисленные химические соединения напрямую вовлечены в реакции ионного обмена с глинами. Поэтому концентрация частиц глины в буровом растворе на водной основе напрямую влияет на степень отрицательного воздействия загрязняющей примеси на параметры раствора.

Емкость катионного обмена по метиленовой сини (англ. сокр. MBC) – хороший показатель концентрации частиц глины. Растворы с уровнем MBC ниже 15 фунтов/баррель наименее подвержены химическому загрязнению. Реакция ионного обмена происходит при контакте натриевого бентонита с химической средой с высокой концентрацией ионов некоторых металлов. Сперва происходит флоккуляция, затем, возможно, происходит химическое преобразование бентонита в глину с более низким выходом. Это влияет на количество адсорбированной воды и размер, форму и ассоциацию частиц глины, в результате чего становится труднее контролировать реологические параметры и водоотдачу.

Серьезность проблемы заставила инженеров разработать такие системы буровых растворов, которые могли бы оказаться устойчивыми к загрязнениям. Среди таких растворов – лигносульфонатные растворы, низкоколлоидные полимерные растворы, щелочные растворы, гипсовые или солевые растворы. Многие из указанные растворов подвергались предварительной обработке лигносульфонатом, солью (хлоридом натрия) или материалами, содержащими кальций (известь или гипс). Поэтому дальнейшее повышение концентрации этих загрязняющих веществ не сильно сказывается на параметрах раствора.

Основные цели данной главы:

· Рассказать об источниках загрязнений.

· Описать влияние различных загрязняющих веществ на свойства раствора.

· Рассказать о том, как изменения некоторых параметров буровых растворов позволяют определить наличие загрязняющей примеси.

· Рассказать об обработке бурового раствора для восстановления первоначальных параметров.

Так как изменения физических параметров раствора (реологические или фильтрационные характеристики при флоккуляции) одинаковы вне зависимости от типа загрязняющего вещества, сами по себе изменения физических параметров смогут лишь указать на факт загрязнения. Для определения загрязняющей примеси необходимо провести анализ изменения химических свойств раствора. Далее приводится подробное описание источников загрязнений, воздействия загрязняющих примесей и методы борьбы с каждым видом загрязнения. В конце главы приводится краткий справочник и таблицы преобразований метрических и английских единиц измерения (см. Табл. 2,3 и 4).