Технико-экономические показатели бурения в значительной мере
определяются качеством буровых растворов и их очисткой от выбуренной
породы. Очистка буровых растворов от выбуренной породы позволяет
поддерживать оптимальное содержание твердой фазы, улучшает условия
регулирования реологических свойств буровых растворов и гидравлику
промывки забоя. По данным ВНИИКРнефти, при проводке скв. 7 Северская
очистка бурового раствора от выбуренной породы на 42—53% с помощью
гидроциклонной системы позволила увеличить проходку на долото в 2 раза,
а механическую скорость бурения повысить с 5,6 до 12,7 муч. Известно,
что применение вибросит позволяет удалить из бурового раствора 8—10%
выбуренных частиц. Очистка раствора виброситом, песко- и илоотделителями
повышает отделение выбуренной породы до 65—66%. При соответствующей
химической обработке бурового раствора и очистке его комплексом очистных
устройств можно удалить 70% твердых частиц [74].
По данным И. Н. Резниченко, затраты на приготовление, утяжеление и
обработку буровых растворов уменьшаются пропорционально уровню очистки
буровых растворов от выбуренной породы. Анализируя состояние очистки
буровых растворов на Левкинской площади объединения Краснодарнефтегаз,
И. Н. Резниченко пришел к выводу о том, что удаление из раствора 66,5%
выбуренной породы при бурении до глубины 4300 м вследствие сокращения
материалов на приготовление и обработку буровых растворов позволяет
сэкономить 127,2 тыс. руб. на скважину; при этом экономия на бурение 1 м
скважины составила около 30 руб. [74]. Снижение содержания выбуренной
породы в буровом растворе с помощью механических очистных устройств в 2
- 3 раза уменьшает абразивный износ долот, турбобуров, бурильных и
обсадных ктруб, снижает расход запасных деталей к буровым насосам, а
также затраты на их ремонт.
Существующие в бурении технические средства очистки — вибросита СВ-2,
СВ-2Б, ситоконвейер СКР-650 — дают грубую очистку и удаляют из бурового
раствора только 8—10% выбуренной породы. Пескоотделители гидроциклонного
типа СГО, 1ПГК позволяют удалять 40—45% выбуренной породы. С помощью
эжекторно-гидроциклонных установок (ЗГУ, 2УЭГ-3, УПР-Р-2) из бурового
раствора можно удалить глинистые фракции, что обеспечивает экономию
утяжелителя на 30—45% [74 I.
Каждое из этих устройств не дает желательной степени очистки бурового
раствора от выбуренной породы, поэтому очистные устройства следует
применять в виде блоков очистки для грубой, средней и тонкой очистки
бурового раствора. Только комплексное использование очистных устройств
позволяет удалять из буровых растворов 60—70% твердой фазы. Не следует
пренебрегать грубой очисткой буровых растворов, поскольку при насыщении
раствора крупными частицами ствол скважины засоряется выбуренным шламом,
и через несколько циклов циркуляции в результате механического и
гидравлического диспергирования раствор обогащается тонкодисперсными
частицами породы, которые затем труднее выделить из бурового раствора.
По этой причине в США грубой очистке уделяют большое внимание. Для этих
целей в фирмах «Бароид», «Свако», «Милкэм» изготовляют вибросита,
которые удаляют из бурового раствора до 50% выбуренной породы. Следует
отметить, что очистные устройства, применяющиеся за рубежом, —
вибросита, десильтеры, десанторы — позволяют проводить очистку не более
чем на 70—75%. Для тонкой очистки буровых растворов необходимы
центрифуги, вибросепараторы и т. д. [74].
Анализ состояния очистки буровых растворов от выбуренной породы
показывает, что грубая очистка раствора необходима на скважинах любой
категории. Песко- и илоотделители следует применять там, где не
требуется утяжеление буровых растворов баритом или каким-либо другим
утяжеляющим материалом. В районах бурения, где плотность утяжеленных
буровых растворов не превышает 1,5 г/см3, очистку можно осуществлять
виброситами в сочетании с пескоотделителями. При бурении глинистых
разрезов с интенсивным переходом глины в буровой раствор, содержащий
утяжелитель, рекомендуется применять вибросита в сочетании с
эжекторно-гидроциклонными установками (2УЭГ-3, ЗГУ-1, УПР-Р-2), которые
позволяют удалять избыток глины из бурового раствора и экономить барит.
Существующие очистные устройства в бурении еще не отвечают требованиям
совершенной очистки буровых растворов. Наряду с совершенствованием
материалов, реагентов для буровых растворов необходимо создать и
разработать новые очистные устройства, которые позволили бы удалять из
бурового раствора
частицы размером 10—20 мкм. Очистные устройства
такого типа в сочетании с селективной очисткой реагентами-флокулянтами
позволяют поддерживать содержание твердой фазы в буровых растворах на
уровне 5—7%, что обеспечивает необходимые реологические и фильтрационные
свойства раствора. Обычно такое количество твердой фазы необходимо в
полимерглинистых буровых растворах.
Во ВНИИБТ разработан способ химической обработки бентонитовых суспензий
селективными коагулянтами, стабилизирующими монтмориллонитовые частицы и
флокулирующими гидрослюдистые глины и другие дисперсные частицы горных
пород [43]. В качестве таких реагентов могут использоваться
гидролизованный полиакриламид (ГПАА) и сополимер метакриловой кислоты и
метакриламида (метас). Для того, чтобы эти реагенты работали в системе
раствора как флокулянты, их добавки должны быть следующими: метас -—
0,15 н- 0,3%, ГПАА — 0,01н-0,15%. Наиболее легко при этом из раствора
удаляются неглинистые породы, затем частицы каолина и гидрослюдистых
глин.
Для селективной очистки буровых растворов могут применяться и другие
разновидности акрилатных реагентов: М-14, К-4 и другие, необходимо лишь
определить количество добавок, при которых реагенты будут работать как
селективные флокулянты. Применение селективных флокулянтов в системах
буровых растворов с малым содержанием твердой фазы возможно при их
тонкой очистке. При недостаточной очистке от выбуренной породы
повышаются плотность и реологические показатели системы, что приводит к
накоплению в них твердой фазы.