Из чего состоят буровые растворы и как используются
10
При бурении скважины бестраншейной технологией необходимо использовать жидкость. Она требуется для создания и укрепления стенок создаваемого коридора и в идеале выполняет и ряд других функций. Существует миф о том, что в качестве такой жидкости подходит обычная или прошедшая минимальную подготовку вода. Однако он не выдерживает никакой критики: действительно использовать в сложных проектах воду без специальных присадок не представляется возможным. Что за присадки и какие функции они выполняют? Об этом ниже.
С какой целью используется буровой раствор
Буровой раствор используется в горизонтально направленном бурении для достижения нескольких целей:
-
удерживает взвешенную породу и выносит её из скважины. Поддерживает взвесь в стабильном состоянии даже при прерванной подаче раствора.
-
предупреждает разбухание и приставание частиц вынесенной породы на оборудование и штанги (актуально для связанных грунтов).
-
укрепляет стенки проходки и предупреждает их разрушение.
-
способствует формированию особой прочной корки, сквозь которую слабо проникает вода, в несвязанных грунтах.
-
смазывает и охлаждает буровой инструмент.
-
передает гидроэнергию забойному двигателю.
Перед стартом работ производятся изыскания, исходя из результатов которых подбирается состав бурового раствора и его свойства. Даже после начала работ состав контролируется и при надобности изменяется.
Состав раствора для бурения и добавки в нем
Список ключевых показателей, характеризующих раствор, выглядит так:
-
условная вязкость;
-
коэффициент фильтрации;
-
густота;
-
реологические характеристики;
-
водопроницаемость и толщина фильтрационной корки;
-
доля песка;
-
уровень активности ионов водорода.
Количественный состав закрепляется ГОСТ. Стандарты регулируют и требования к веществам, входящим в состав. В частности, они должны быть малоопасными (4 класс опасности), в соответствии с ГОСТ 12.1.007.
Наибольшее распространение находят буровые растворы на основе бентонита. Если речь идет о бурении в тяжёлых условиях, например, активно-глинистых почвах, нередко используются растворы на основе полимеров без применения в них бентонита.
К бентониту примешивается чистая вода из водопровода, колодца, артезианской впадины или естественного водоема. Применение морской воды также возможно, но с ней используются специальные добавки. К воде предъявляются строгие требования (качественный состав), причем проверяют ее не более чем за полчаса до смешивания.
Если качественный состав воды не соответствует предъявляемым требованиям, используются различные добавки:
-
карбонат натрия;
-
гидрокарбонат натрия;
-
лимонная кислота
Как сказано выше, основой для приготовления раствора становится бентонит. Оптимальными характеристиками обладают щелочные и натриевые бентонитовые глины, модифицированные и смеси из бентонита и полимеров. Для изменения свойств раствора могут использоваться различные присадки:
-
понизители фильтрации;
-
структурообразователи;
-
уплотнители глин;
-
смазывающие добавки;
-
разжижители и т.д.
Если работы проводятся в связанном грунте, в качестве присадок чаще используют стабилизаторы и смазывающие компоненты. В несвязанных – понизители фильтрации, структурообразователи, корректоры реологических характеристик. В сочетании с биоразлагаемыми полимерами во время работ с восстановлением бурового раствора оправдано введение биоцидов.