Глава I ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ БУРОВЫХ
РАСТВОРОВ НА ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ БУРЕНИЯ
Опыт бурения глубоких скважин на нефть и газ показывает, что при
переходе от систем буровых растворов с высоким содержанием твердой фазы
к полимерным и полимерглинистым растворам или газообразным агентам
технические показатели бурения повышаются. Это обусловлено снижением
действия гидростатического давления на забой вследствие уменьшения
плотности бурового раствора, улучшением реологических свойств
промывочной среды и качества промывки и очистки забоя скважины. Кроме
снижения твердой фазы и плотности бурового раствора, на технические
показатели бурения оказывают влияние перепад гидростатического и
пластового давлений, качество очистки забоя от выбуренной породы,
вязкость бурового раствора, предельные статическое и динамическое
напряжения сдвига, абразивность промывочной среды и т. д.
Влияние промывочной среды на процесс разрушения горных пород изучалось с
давних пор, однако механизм действия промывочной среды на прочностные
свойства горных пород оставался неясным. Работы П. А. Ребиндера
позволили с физико-химических позиций объяснить механизм разупрочнения
горных пород при взаимодействии с различными средами растворов. Он
показал, что механические свойства твердых тел, в том числе и горных
пород, при их деформации и разрушении под действием окружающей среды
изменяются в результате физико-химических процессов, происходящих на
поверхности раздела твердое тело — жидкость [71 ].
Было предложено использовать процессы смачивания и адсорбции для
облегчения механического разрушения твердых тел. Для этих целей стали
применять различные поверхностно-активные вещества — понизители
твердости, которыми служат электролиты, органические соединения,
полиэлектролиты и т. д. Однако многие понизители твердости обладают
избирательными свойствами и по-разному влияют на породы различного
минералогического состава. Большинство органических мыл является
активными понизителями твердости для многих горных пород; электролиты
щелочного характера эффективнее в карбонатсодержащих породах. Каждый из
понизителей твердости органического или неорганического состава имеет
свой предел применения, при котором проявляется его наибольшая
эффективность Так, при разбуривании известняков оптимальная концентрация
едкого натра составляет 0,05—0,07%. Повышение его концентрации до
0,14—0,2% снижает эффективность понижения твердости на 40—80% [71].
Известно, что сопротивляемость породы разрушению возрастает с переходом
к глинистому, утяжеленному раствору, а также при насыщении бурового
раствора солями электролитов. Поэтому при бурении глубоких скважин
особое внимание следует уделять выбору бурового раствора, который
соответствовал бы не только условиям сохранения ствола скважины, но и
обеспечивал высокие технические показатели бурения.