Получить консультацию
Горячая линия: +7 (812) 922-12-43

Промывка скважин

Промывка скважин

Количество промывочной жидкости, требуемой для бурения одной скважины, можно определить следующим образом:

при работе в нормальных условиях

Q = 2Qc;

при работе без циркуляции промывочной жидкости

Q = Qc + Qoc + Qп,

где Q — количество промывочной жидкости, м3; Qc—объем скважины проектной глубины, м3; Qoc—объем очистной системы, принимаемый в зависимости от геологических условий и глубины скважины 3...8 м3; Qп — объем потерь промывочной жидкости, как правило, принимаемый 3...6 % объема скважины, м3 (исключая катастрофи­ческие поглощения).

Глинистый раствор состоит из воды и глины, которые в результате механического перемешивания образуют глинистую смесь. Для приготовления глинистого раство­ра лучше применять глины, не содержащие большого количества солевых примесей, например бентонитовые глины, но они встречаются редко и дороже обычных местных (каолинитовых) глин. Поэтому порошкообраз­ную бентонитовую глину добавляют к местным глинам для улучшения качества глинистого раствора.

Для глинистого раствора рекомендуется применять пресную мягкую воду. В тех случаях, когда используют морскую или жесткую воду, ее необходимо смягчать.

Свойства глинистых растворов зависят от содержа­ния в них глинистых частиц и их размеров.

Глинистые растворы, приготовленные из качествен­ных глин с малым содержанием или полным отсутстви­ем солей, обладают свойствами коллоидных растворов. В коллоидном растворе частицы состоят из многих мо­лекул, и качество его зависит от степени раздробленнос­ти растворенных частиц. Чем мельче они раздроблены, тем дольше коллоидный раствор сохраняется, не изме­няя своих свойств. Коллоидный глинистый раствор, нахо­дясь в состоянии покоя, постепенно превращается в гус­тую массу, которая при перемешивании или движении снова становится жидкостью. Это свойство раствора на­зывают тиксотропией. Тиксотропные свойства глинисто­го раствора имеют большое практическое значение.

При прекращении циркуляции раствор загустевает и частицы выбуренной породы остаются во взвешенном состоянии, что предохраняет буровой снаряд от при­хвата.

Однако при большой тиксотропии увеличивается вяз­кость глинистого раствора, затрудняется прокачка его буровым насосом и ухудшается очистка раствора от час­тиц выбуренной породы. Поэтому глинистый раствор должен обладать такой тиксотропией, при которой он легко превращается в подвижную жидкость во время прокачки и быстро восстанавливает первоначальную структуру (студенистую массу) при прекращении цир­куляции.

При бурении слабосвязных пористых пород сущест­венное значение имеет способность глинистого раствора глинизировать (кольматировать) стенки скважины.

Процесс глинизации проходит следующим образом. Под гидростатическим давлением столба жидкости в скважине свободная вода из циркулирующего глинис­того раствора фильтруется через пористые породы сте­нок скважины. Мелкие частицы глины вместе с водой проникают в поры и трещины породы, а более крупные остаются на поверхности стенок скважины, образуя гли­нистую корку.

Растворы, содержащие крупные частицы породы, то есть малоколлоидные, образуют на стенках скважины рыхлую корку, сужая ее ствол. Малоустойчивая глинис­тая корка часто обрушивается со стенок скважины, на­рушая устойчивость слабосвязных пород и образуя саль­ники. Все это может привести к прихватам бурового снаряда.

Коллоидный глинистый раствор создает на стенках скважины тонкую, но очень плотную и устойчивую кор­ку, через которую вода из раствора почти не фильтру­ется. Она укрепляет стенки скважины и позволяет бу­рить большие интервалы неустойчивых, слабосвязных пород без крепления их обсадными трубами.

Плотность, вязкость, содержание песка и водоотдача определяют качество глинистых растворов.

Плотность γ — это масса 1 см3 раствора в граммах (г/см3). Плотность глинистого раствора характеризует концентрацию глины в растворе и определяет гидроста­тическое давление промывочной жидкости на забой и стенки скважины. Глинистый раствор должен иметь плотность 1,05...1,30 г/см3, в зависимости от буримых пород.

В полевых условиях плотность глинистого раствора измеряют ареометром (рис. 1, а). На цилиндри­ческой части поплавка ареометра нанесены две градуи­рованные шкалы 1, по левой измеряют плотность от 0,9 до 1,7, а по правой — от 1,6 до 2,4 г/см3.

При определении плотности глинистого раствора ле­вой рукой держат стакан 3, а правой снимают поплавок 2, закрепленный при помощи двух штифтов. Затем в ста­кан 3 наливают глинистый раствор до контрольных от­верстий, прикрепляют поплавок к стакану и, смыв с по­верхности ареометра глинистый раствор, погружают его в ведро с чистой пресной водой. По левой шкале арео­метра делают отсчет. Деление, до которого погрузился ареометр, соответствует плотности глинистого раствора.

Если ареометр опустился ниже деления 1,7 на левой шкале, то его вынимают, отвинчивают грузик 4 и вновь опускают в ведро с водой. В этом случае для снятия от­счета показаний плотности пользуются правой шкалой.

После определения плотности раствора ареометр раз­бирают, промывают водой, протирают или просушива­ют и вновь собирают, не забыв привинтить грузик 4.

Правильность показаний ареометра проверяют изме­рением плотности воды, заливая в стакан вместо глинис­того раствора пресную воду. Исправный ареометр, по­груженный в ведро с водой, должен показывать на ле­вой шкале единицу.

Условная вязкость характеризует способность глинис­того раствора выносить частицы разбуренной породы (шлам) с забоя и удерживать их во взвешенном состоя­нии при остановке циркуляции.

Истинную вязкость в полевых условиях замерить трудно, так как необходимы специальные приборы. По­этому вязкость глинистого раствора при бурении условно измеряют временем (с) истечения определенного объема раствора через калиброванную трубку соответ­ствующего диаметра.

Рис. 1. Приборы для контроля глинистого раствора: а — ареометр: 1 — градуированная шкала; 2 — поплавок; 3 — ста­кан; 4 — съемный грузик; б — стандартный полевой вискозиметр СПВ-5 с мерной кружкой: 1 — воронка; 2 — насадок; 3 — мерная кружка; 4 — сетка; в — отстойник ОМ-2: 1—стаканчик вместимостью 50 см3; 2 — металлический цилиндр вместимостью 500 см3; 3 — стеклянная мензур­ка с делениями; г — прибор для определения водоотдачи ВМ-6: 1— кронштейн; 2 — узел напорного цилиндра; 3 — фильтрационный стакан.

Условную вязкость раствора определяют стандарт­ным полевым вискозиметром CIIB-5 (рис. 1, б), к ко­торому прилагается мерная кружка 3, разделенная пе­регородкой на две части объемом 200 и 500 см3, сетка 4 и секундомер. Для определения вязкости указательным пальцем закрывают отверстие трубки вискозиметра и наливают через сетку в воронку из кружки сначала 500, потом 200 см3 глинистого раствора. Затем под воронку подставляют кружку с той стороны, где вместимость 500 см3, и отнимают палец от отверстия трубки, одновре­менно включая секундомер. Когда мерная кружка напол­нится, отверстие трубки закрывают пальцем и останав­ливают секундомер. Время наполнения (с) определяет условную вязкость глинистого раствора.

Обычно используют глинистые растворы с условной вязкостью от 18 до 35 с. При бурении по трещиноватым породам вязкость раствора доводят до 40...50 с и более, вплоть до состояния «не течет».

Вискозиметр периодически проверяют, наливая в не­го вместо глинистого раствора чистую воду. У исправно­го вискозиметра время истечения из воронки 500 см3 во­ды 15 с. После определения вязкости глинистого раство­ра вискозиметр промывают чистой водой, а трубку продувают.

Содержание песка в глинистом растворе характери­зует загрязненность раствора песком и частицами раз­буренных пород. Примесь песка и других крупных инерт­ных частиц снижает качество глинистого раствора. Со­держание песка в глинистом растворе увеличивается во время бурения, особенно при прохождении песков и песчаников, в результате обогащения раствора частицами разбуренной породы.

Большое содержание песка в глинистом растворе уве­личивает износ деталей насоса, вертлюга и бурильных труб, а также приводит к прихвату бурового снаряда. Содержание песка (%) в глинистом растворе определя­ют с помощью отстойника ОМ-2 (рис. 1, в). Для оп­ределения содержания песка в отстойник из стаканчика 1 заливают 50 см3 глинистого раствора, а затем 450 см3 чистой воды до уровня отверстия в верхней части от­стойника. Закрыв отстойник крышкой, его энергично встряхивают и ставят вертикально, одновременно вклю­чив секундомер. Через 1 мин по делениям мензурки 3 находят объем осадка (см3), удвоенный объем которого дает содержание песка в глинистом растворе, выражен­ное в процентах к объему пробы промывочной жидкости. Содержание песка в глинистом растворе должно быть не более 4 %.

После определения содержания песка отстойник про­мывают чистой водой.

Водоотдача показывает способность глинистого рас­твора отдавать свободную воду пористым породам, в результате чего на их поверхности образуется глинистая корка и происходит глинизация стенок скважины. При высокой водоотдаче раствора снижается устойчивость стенок скважины. Глинистые растворы с низкой водоот­дачей обеспечивают безаварийное бурение и способству­ют в дальнейшем успешной разглинизации водоносных горизонтов. Глинистый раствор с низкой водоотдачей получают из качественной, хорошо измельченной глины и мягкой воды.

Водоотдача измеряется объемом воды, отфильтровав- шимся в течение 30 мин из 100 см3 глинистого раствора через бумажный фильтр под избыточным давлением 10 Па. Как правило, для бурения используют глинистый раствор с водоотдачей не более 25 см3 за 30 мин.

Глинистый раствор, применяемый для вскрытия во­доносного горизонта, намеченного к последующей экс­плуатации, должен иметь водоотдачу не более 10 см3 за 30 мин. В осложненных условиях бурения по рыхлым, неустойчивым, а также набухающим породам для пре­дупреждения обвалов и прихватов снаряда водоотдачу глинистого раствора снижают химической обработкой до 5..6 и даже 2...3 см3 за 30 мин.

Водоотдачу обычно измеряют прибором ВМ-6 в ла­бораторных условиях при централизованном снабжении буровых установок глинистым раствором (рис. 1, г). Качество глинистых растворов контролируют также с помощью передвижной лаборатории ЛГР-2, размещен­ной в специальном автобусе KA3-663, установленном на шасси грузового автомобиля ГАЗ-63Е повышенной про­ходимости. Лаборатория оборудована водопроводом, электроосвещением, лабораторным и письменным сто­лами, а также различными приборами и приспособле­ниями.

Рис. 2. Гидравлический смеситель:

1 — наконечник нагнетательного шланга; 2 — шланг нагнетательный; 3 — хо­мут; 4 — кран перепускной; 5 —решетка; 6 — смеситель; 7 — отводной патру­бок; 8 — основание; 9 — насадок; 10 — труба; 11—распылитель; 12 — корпус распылителя.

 

Приготовление глинистого раствора непосредственно на скважине может быть проведено гидравлическим или механическим способом.

При гидравлическом способе приготовления глинис­того раствора применяют специальные гидросмесители (рис. 2). Вода к глиносмеснтелю, подаваемая буровым насосом по нагнетательному шлангу, направляется в сме­ситель и, вырываясь с большой скоростью из насадки, перемешивается с порошковой глиной, которую засыпа­ют через решетку в смеситель, где она увлажняется водой, подаваемой из распылителя.

Механический способ заключается в перемешивании порошковой или комковой глины с водой в глиномешал­ках. Механические глиномешалки бывают вертикальные и горизонтальные, одно- и двухвальные вместимостью от 0,3 до 4 м3. Привод глиномешалки осуществляется от электродвигателей или от трансмиссии буровой установ­ки с помощью плоскоременных или клиноременных пе­редач.

При бурении скважин на воду чаще пользуются го­ризонтальными двухвальными глиномешалками ГМЭ-0,75 вместимостью 0,75 м3 (рис. 3). Глиномешалка представляет собой овальной формы барабан 1, внутри которого вращаются в разные стороны два параллельно расположенных вала с закрепленными на них стальны­ми лопатками 3, перемешивающими глину с водой. В ра­боту глиномешалка приводится от электродвигателя 4 мощностью 2,8 кВт через клиноременную передачу 5. Корпус глиномешалки и электродвигатель смонтированы на общей раме.

Рис. 3. Глиномешалка ГМЭ-0,75:

1 — барабан; 2 — люк; 3 — лопасти; 4 — электродвигатель; 5 — клиноременная передача; 6 — рама.

 

 

Для приготовления глинистого раствора в глиноме­шалку заливают чистую пресную воду па  …ее объ­ема и засыпают необходимую массу глины в виде комков размером не более 3..4 см. Для улучшения качества глинистого раствора глину желательно замачивать в во­де или в 0,1 %-ном растворе кальцинированной соды за 24 ч до загрузки в глиномешалку. Загружать в гли­номешалку мерзлую глину нельзя, необходимо ее пред­варительно отогреть. После загрузки включают привод глиномешалки и глину перемешивают с водой в течение 35 мин, в зависимости от качества глины. Через 5... 10 мин после перемешивания, не останавливая вращения вала, в глиномешалку доливают воду до загрузочного люка. Для получения необходимого качества в приго­тавливаемый раствор периодически добавляют химичес­кие реагенты. По окончании замешивания выключают привод глиномешалки, берут пробу раствора и опреде­ляют основные его параметры. Приготовленный и опро­бованный раствор сливают в приемную емкость. Во вре­мя работы глиномешалки запрещается проталкивать глину в ее люк, снимать решетку и брать пробу раство­ра через люк.

Масса глины, необходимая для приготовления 1 м3 глинистого раствора, равна:

mг=γг(γгр-γв)/(γг-γв),

где mг— масса глины, т; γг — плотность глины, т/м3; γгр — задан­ная плотность глинистого раствора, т/м3; γв— плотность воды, т/м3.

Плотность глины в неразрушенном состоянии изме­няется от 2,2 до 2,8 т/м3, а в раздробленном — от 1,65 до 1,9 т/м3, плотность пресной воды равна 1 т/м3, мор­ской — 1,03 т/м3.

Разделив массу глины, подсчитанную по формуле, на ее плотность в раздробленном состоянии, можно полу­чить расход комковой глины (м3) на 1 м3 раствора.

Очистка глинистого раствора от шлама (частиц раз­буренной породы) осуществляется циркуляционной си­стемой, обеспечивающей замкнутое движение промывоч­ной жидкости при бурении скважины.

Длина желобов циркуляционной системы, предназна­ченных для очистки промывочной жидкости и транспор­тирования ее от устья скважины к отстойникам и прием­ной емкости, должна составлять 15...20 м. Для лучшей очистки раствора по дну желоба через 1,5...2 м устанав­ливают перегородки высотой 15... 18 см. Из желобов раст­вор поступает в отстойники, где он окончательно очища­ется от шлама.

Желоб циркуляционной системы и отстойник необхо­димо регулярно чистить.

В процессе бурения систематически проверяют ка­чество глинистого раствора, отбирая 2...3 раза в смену пробы входящего и выходящего из скважины раствора, и в полевых условиях измеряют плотность, вязкость рас­твора и содержание песка в нем.

При прохождении мощных пластов глин глинистый раствор обогащается частицами глины, увеличивая свою вязкость и плотность. В этом случае выходящий из сква­жины раствор разбавляют чистой водой.

Обработка химическими реагентами глинистого рас­твора проводится для получения необходимого качества его и сохранения свойств при бурении. Химическая об­работка глинистых растворов может быть первичной и вторичной.

При первичной обработке раствору придают свойства, необходимые для бурения в конкретных условиях, при вторичной восстанавливают свойства раствора, утрачен­ные при бурении (влияние растворимых пород, минера­лизованных вод и других факторов).

Глинистый раствор при бурении скважин на воду об­рабатывают следующими химическими реагентами и их смесями.

Кальцинированная сода (Nа2СО3)—порошок белого цвета, применяется для обработки растворов, приготов­ленных из низкосортных местных глин, для снижения жесткости воды, а также защищает раствор от влияния солей кальция.

В концентрации 1... 1,5 % ее можно использовать для уменьшения водоотдачи и толщины глинистой корки, 3... 3,5 % —для повышения вязкости и прочности структуры раствора. Дальнейшее увеличение концентрации кальци­нированной соды в растворе приводит к резкому сниже­нию его вязкости и возрастанию водоотдачи. Добавля­ют кальцинированную соду в циркулирующий раствор в виде водного раствора 10...15 %-ной концентрации. До­пускаемая дозировка — 3...10 кг на 1 м3 раствора. Опти­мальная концентрация кальцинированной соды в гли­нистом растворе для конкретных условий определяется опытным путем.

Каустическая сода (NaOH), или едкий натр, пред­ставляет собой плотное твердое вещество белого цвета с зеленоватым оттенком. Перевозят ее массой по 200 кг в бочках или в жидком виде в цистернах. Каустическая сода обладает большей щелочностью, чем кальциниро­ванная. Она очень опасна, так как разъедает кожу и одежду, поэтому при работе с ней надевают предохрани­тельные очки и резиновые перчатки.

На глинистый раствор каустическая сода действует аналогично кальцинированной. Добавляют ее в цирку­лирующий глинистый раствор в жидком виде (плотность 1,4... 1,5 г/см3), 2...5 л на 1 м3 раствора.

Жидкое стекло (Na20·nSi02) —коллоидный раствор силиката натрия, вязкая жидкость желто-серого цвета. Применяют для повышения вязкости глинистого раство­ра. Жидкое стекло вливают в глинистый раствор, тща­тельно перемешивая, из расчета 20...30 кг на 1 м3 раст­вора. При добавлении жидкого стекла плотность глинис­того раствора значительно увеличивается.

Углещелочной реагент (УЩР) приготовляют из из­мельченного сухого бурого угля, каустической или каль­цинированной соды и воды.

На месте проведения буровых работ УЩР готовят так. В глиномешалку на половину ее объема заливают воду, загружают соду и, включив привод, при перемеши­вании засыпают уголь. Через 2 ч доливают воду до пол­ного объема и перемешивают еще 20...30 мин. Затем го­товый реагент сливают в емкость и выдерживают 24 ч. Обычно на 1 м3 воды засыпают 20 кг соды и 200 кг угля.

Жидкий углещелочной реагент 5...20%-ной концен­трации вливают в циркулирующий глинистый раствор. УЩР в виде пасты вводят в глиномешалку при приго­товлении глинистого раствора. Дозировка УЩР при об­работке глинистого раствора 20...25 % по массе от объе­ма глинистого раствора.

Торфощелочной реагент (ТЩР) состоит из торфа, ка­устической соды и воды. Соотношение составных частей, способ приготовления и дозировка аналогичны углеще­лочному реагенту.

Углещелочные и торфощелочные реагенты снижают водоотдачу, вязкость и повышают стабильность глинис­тых растворов.

Сульфитспиртовая барда (ССБ). В состав реагента входят 20...40 % сульфитспиртовой барды (расчет на су­хую массу) и 3...6 % сухого едкого натра (каустической соды) по массе от объема реагента.

Сульфитспиртовую барду выпускают в виде кусков или раствора 50 %-ной концентрации (плотность 1,2... 1,3 г/см3).

Реагент из ССБ готовят в глиномешалке в течение 1.5...2 ч и вливают в циркулирующий глинистый раствор. Обычно к 1 м3 глинистого раствора добавляют

50..    .100 л реагента. Реагент, приготовленный из ССБ, применяют для снижения водоотдачи глинистого раствора при загрязнении его минеральными водами или при бурении пород, содержащих растворимые соли.

Глинистые растворы при бурении в осложненных ус­ловиях (поглощение промывочной жидкости и обвалы стенок скважины в сыпучих, рыхлых и сильнотрещино­ватых породах), затрудняющих бурение скважины и способствующих возникновению аварий, обрабатывают химическими реагентами.

По интенсивности поглощения глинистого раствора во время бурения различают три вида поглощения: сла­бое, среднее и сильное, или катастрофическое.

При слабых поглощениях расход глинистого раство­ра, выходящего из скважины, меньше закачиваемого в скважину, при средних раствор вообще не выходит из скважины и уровень его держится ниже устья скважины, а при сильных, или катастрофических, глинистый раствор быстро поглощается из скважины, иногда с шумом.

Основные меры борьбы с осложнениями — промывка скважин специальными глинистыми растворами. Если бурят в водоносном горизонте, намеченном к эксплуата­ции, то глинистый раствор обрабатывают кальциниро­ванной или каустической содой. Жидкое стекло, из­весть и цемент для увеличения вязкости раствора при­менять не рекомендуют, так как это может повысить глинизацию водоносного пласта.

При сильном поглощении в скважину закачивают глиноцементиые смеси (гельцементы — смесь тампонаж­ного цемента с глинистым раствором, соотношение меж­ду которыми подбирают опытным путем). Ориентиро­вочно к 1 м3 глинистого раствора плотностью 1,1... 1,2 г/см3 добавляют 0,8...1 т портландцемента.

При катастрофическом поглощении промывочной жидкости используют быстросхватывающие смеси (БСС). Их готовят из тампонажного цемента, глинисто­го раствора и реагентов (жидкого стекла и каустической соды). При увеличении содержания в БСС жидкого стекла повышается густота смеси и сокращаются сроки ее схватывания. Каустическая сода также способствует сокращению времени схватывания смеси и разжижает ее. Доза компонентов, входящих в БСС, зависит от ка­чества цемента и глины, а также от конкретных условий применения смеси. Например, она может быть следую­щей: 980...1100 кг тампонажного цемента; 450...500 л глинистого раствора плотностью 1,2 г/см3; 35...120 л жидкого стекла; 75... 120 л каустической соды плотно­стью 1,3 г/см3; 50... 100 л воды.

Через 20...35 мин после приготовления быстросхваты- вающая смесь теряет подвижность, а через 1... 1,5 ч зат­вердевает.

Быстросхватывающую смесь закачивают в скважину через бурильную колонну с последующей промывкой ее глинистым раствором. Чтобы до закачки в скважину смесь не схватывалась, необходимо хорошо организо­вать и быстро провести как ее приготовление, так и за­качку.

Гельцементы и быстросхватывающие смеси нельзя применять при бурении водоносных пластов, намечае­мых к эксплуатации.

Для борьбы с обвалами скважину промывают гли­нистыми растворами, обладающими минимальной водо­отдачей и повышенной плотностью. Водоотдачу глини­стых растворов снижают (до 3...5 и даже 1...2 см3 за 30 мин) обработкой их химическими реагентами. Плот­ность глинистого раствора до 1,5...1,6 г/см3 повышают путем увеличения количества глины в растворе.

Породы, склонные к обрушению, бурят за минималь­но возможный срок, закрепляя скважину колонной об­садных труб, что обеспечивает дальнейшую углубку ее без осложнений.

Для предупреждения самоизлива воды из скважины при вскрытии водоносного горизонта с пластовым дав­лением, превышающим гидростатическое (давление столба жидкости в скважине), применяют глинистые растворы с большой плотностью (до 2,5 г/см3). Плот­ность глинистых растворов увеличивают добавлением к ним утяжелителей (тонкоизмельченные порошки тяже­лых минералов и других веществ с высокой плот­ностью) .

При бурении на воду используют следующие утяже­лители: барит (BaSO4) — порошок белого или светло­серого цвета плотностью 3,5...3,9 г/см3, магнетит (Fe304) — порошок черного цвета плотностью 4,2... 4,4 г/см3, гематит (Fe203)—порошок красно-бурого цве­та плотностью 4,3...4,6 г/см3, колошниковую пыль — от­ход доменного производства плотностью 4...4,4 г/см3. До­бавление порошка-утяжелителя в глинистый раствор повышает его вязкость и водоотдачу. Поэтому при при­готовлении утяжеленного глинистого раствора в него одновременно вносят химические реагенты, снижающие вязкость и водоотдачу.

Утяжеленный глинистый раствор обычно готовят в глиномешалке интенсивным перемешиванием в течение 20...30 мин. Перед засыпкой в глиномешалку утяжели­тель смачивают водой или реагентом, чтобы пузырьки воздуха не попадали в раствор.

Учитывая высокую стоимость утяжелителей, обра­ботанный утяжеленный глинистый раствор желательно регенерировать, то есть удалить из раствора утяжели­тель для последующего употребления. Регенерацию утяжелителя проводят с помощью гидроциклонов.

Массу утяжелителя, необходимую для приготовле­ния 1 м3 утяжеленного глинистого раствора, определя­ют по формуле:

my=γу(γур-γгр)/(γу-γгр)

где my—масса утяжелителя, т; γу — плотность утяжелителя, т/м3; γур — плотность утяжеленного глинистого раствора, т/м3, γгр — плотность глинистого раствора до добавления утяжелителя, т/м3.

Промывочную воду используют для бурения сква­жин в устойчивых твердых породах. Ее применение по­вышает механическую скорость бурения, уменьшает из­нос долота, бурильных труб, буровых насосов и друго­го оборудования и исключает глинизацию водоносных горизонтов, подлежащих эксплуатации.

Главное условие для эффективного бурения сква­жин с промывкой водой—достаточная скорость цирку­ляции воды в затрубном пространстве для выноса вы­буренной породы на поверхность.

В случае прихватов долота увеличивают подачу во­ды в скважину или периодически ее промывают при хо­лостом вращении бурового снаряда (без углубки сква­жины). Если при промывке водой прекращается ее вы­ход на поверхность, то есть нарушается циркуляция, бурение продолжают только в том случае, когда вся или большая часть выбуренной породы (шлама) поглотит­ся вместе с водой трещинами и кавернами. При этом вода в достаточном количестве и беспрерывно должна подаваться на забой.

При образовании на забое осадка шлама буровой снаряд периодически поднимают из скважины, а забой очищают от шлама желонкой или эрлифтной прокачкой.

В ряде случаев для вскрытия водоносных горизон­тов, представленных рыхлыми песчаными отложениями, также можно использовать воду в качестве промывоч­ной жидкости. Непременное условие при этом — поддер­жание уровня воды на устье скважины. Для этого на буровой площадке должен быть достаточный для этих целей объем воды. Скорость восходящего потока воды должна обеспечивать вынос песчаных частиц с забоя, во избежание прихвата бурового снаряда.

Особенность технологического режима при этом — тщательная промывка скважины перед наращиванием бурового снаряда, бурение с частотой вращения снаряда не более 2 с-1, работа лебедки при спуско-подъемных операциях на 1-й скорости, использование долот лопаст­ного типа.

Распадающаяся промывочная жидкость на основе технического крахмала предназначена для бурения сква­жин на воду роторным способом в слабонапорных во­доносных горизонтах, представленных тонко- и мелко­зернистыми песками. Отличительная особенность раство­ра— способность со временем терять свою первона­чальную вязкость и водоотдачу и приобретать свойства воды. Таким образом, применение ее вместо глинистого раствора позволяет отказаться от длительных и доро­гостоящих работ по разглинизации скважин, получить после бурения расчетные дебиты, сохранить водопрони­цаемость пород.

Распадающийся раствор состоит из воды и модифи­цированного крахмала. Его добавляют к воде в коли­честве 4...5 % по массе, то есть на 1 м3 воды 40...50 кг сухого порошка. В целях экономии крахмала можно ис­пользовать водный раствор, содержащий 3 % бентонито­вой глины.

Крахмал поставляют в матерчатых мешках массой по 20...40 кг. Хранят крахмал в сухом месте. По внешнему виду модифицированный крахмал отличается от пищево­го, визуально он похож на несколько более крупнозер­нистое вещество и напоминает скопление кристаллов. Приготовленный раствор распадается через 3...4 сут. Для ускорения распада раствора и перехода его в жид­кость со свойствами воды можно применять препарат амилосубтилин. Его добавка по весу к сухому крахмалу составляет 0,02...0,03 %.

Амилосубтилин представляет собой порошок светло-коричневого цвета. Как и крахмал, амилосубтилин не имеет противопока­заний к применению в скважинах питьевого назначения. Препарат хорошо растворим в воде. Амилосубтилин по­ставляют в полиэтиленовых или бумажных мешках. Хранят препарат в сухом помещении при температуре не выше 25°С. Гарантийный срок хранения препарата 6 месяцев со дня изготовления. После этого срока насту­пает постепенное снижение его активности, что необхо­димо учитывать при использовании.

Введение в раствор амилосубтилина практически устраняет вязкость в течение 6 ч. Его можно вводить в раствор крахмала, исходя из конкретных условий про­изводства работ.

Параметры раствора определяют приборами, кото­рые применяют для анализа глинистого раствора. В по­левых условиях непосредственно на буровой наиболее приемлем для этих целей ручной комплект ЛГР-3 (ла­боратория глинистых растворов).

У крахмальных растворов определяют плотность, вязкость, водоотдачу, содержание песка.

Раствор с концентрацией крахмала 5 % имеет сле­дующие параметры: плотность «1,00 г/см3, вязкость- 20 с по СПВ-5, водоотдача —12 см3 за 30 мин на ВМ-6. Раствор, содержащий 3 % крахмала и 3 % глины, обла­дает плотностью примерно 1,02 г/см3. Плотность можно изменять, вводя в раствор соль, что не влияет па вяз­кость и водоотдачу.

Раствор готовят непосредственно на буровой перед началом бурения скважины или вскрытия водоносного горизонта с помощью гидросмесителя. Можно его го­товить и в глиномешалке; в этом случае для перемеши­вания раствора необходимо не менее 1 ч. При отрица­тельных температурах воздуха лучше использовать гли­номешалки, так как при этом смерзание раствора будет меньше.

Для устранения утечек раствора из отстойников по­следние покрывают полиэтиленовой пленкой.

Объем приготовленного раствора подсчитывают, ис­ходя из двойного геометрического объема скважины и потерь раствора в количестве 10% на поглощение W = 2,2V, где V—объем скважины, м3.

Исходя из этого, можно определить количество су­хого крахмала: P=K·W, где K- выбранная концен­трация раствора, кг/м3.

Процесс бурения скважин с применением распадаю­щихся крахмальных растворов не отличается от процес­са бурения с глинистым раствором. Однако перед оста­новками подачи раствора в первом случае скважину не­обходимо промывать более тщательно, так как раствор, содержащий крахмал, не обладая большим статическим напряжением сдвигу, плохо удерживает частицы выбу­ренной породы во взвешенном состоянии.

Бурение необходимо производить с таким расчетом, чтобы сооружение скважины было закончено не позднее чем через 3...4 сут с момента приготовления раствора.

Если применяют ускоритель распада, его вводят в отстойник за 4...5 ч до предполагаемого окончания ра­бот.

Раствор модифицированного крахмала наиболее це­лесообразно использовать для вскрытия водоносного горизонта, так как при бурении вышележащих пород происходит обогащение промывочной жидкости глини­стым коллоидом. Необходимо также иметь в виду, что в отстойнике наблюдается расслоение взвешенных крах­мальных частиц. Однако при циркуляции раствора это явление быстро устраняется.

Водогипановая промывочная жидкость предназначе­на для вскрытия песчаных водоносных горизонтов. Жид­кость представляет собой 5...6 %-ный раствор гипана в воде. Гипан поставляется промышленностью в виде 10...

15 %-ного водного раствора. Он хорошо растворим, дли­тельное время сохраняет свои свойства, обладает необ­ходимой вязкостью для образования эластичной корки на стенках скважины, которая легко смывается при про­мывках после завершения бурения. Водогипановый раствор имеет высокую способность к выносу шлама, его готовят в глиномешалке ГМЭ-0,75. Время перемешива­ния 5... 10 мин, условная вязкость 5 %-ного раствора при 10°С 28...30 с по СПВ-5. Циркуляционную систему сле­дует устраивать с учетом глубины и диаметра бурения. При глубинах скважин свыше 50 м и диаметре более 190 мм на буровых сооружают два отстойника вмести­мостью 6...8 м3. Отстойники связывают с устьем скважи­ны канавкой.

Частота вращения породоразрушающего инструмен­та диаметром до 243 мм должна составлять 3 с-1. При большем диаметре частоту вращения следует ограничи­вать до 1,8 с-1. Во всех случаях применения водогипано- вого раствора следует избегать обогащения его глини­стым коллоидом, образующимся при бурении глин. Нельзя к нему добавлять порошковую или комковую глину. Это приводит к закупорке пор водоносного гори­зонта и осложнениям освоения пласта.

Меловую промывочную жидкость используют для вскрытия песчаных водоносных горизонтов. Жидкость представляет собой водный раствор мела (до 25%), уг­лещелочного реагента (10%), жидкого стекла (4%) и поверхностно-активного вещества (0,5 %). Используют также глиномеловые растворы, состоящие из мела (до 15%), глины (5%) и кальцинированной соды (0,2%). Указанные растворы обладают хорошей транспортиру­ющей способностью, образуют плотную корку на стен­ках скважины. Для ликвидации корки применяют раствор соляной кислоты. С этой целью по окончании буре­ния скважины ее обрабатывают 10...15%-ным раство­ром соляной кислоты, что приводит к растворению мело­вой составляющей и последующему распаду самой кор­ки.