Бурові розчини є невід’ємним елементом технології буріння геологорозвідувальних свердловин. Їх основна функція полягає не тільки у забезпеченні ефективного руйнування гірських порід, але й у створенні оптимальних умов для збереження керна, запобігання обвалу стінок свердловини та забезпечення надійного винесення шламу на поверхню.
Від правильно підібраного складу та властивостей бурового розчину безпосередньо залежать якість геологічних даних та загальна ефективність бурових робіт.
Основні функції бурових розчинів
У геологорозвідувальному бурінні буровий розчин виконує низку ключових завдань:
1. Охолодження та змащення бурового інструменту. Розчин знижує температуру коронки та стабілізує режим буріння, зменшуючи зношування алмазного або твердосплавного інструменту.
2. Винесення вибуреної породи. Потік розчину піднімає шлам на поверхню, запобігаючи його накопиченню у вибої.
3. Закріплення стінок свердловини. Глиниста складова розчину утворює на стінках фільтраційну кірку, що перешкоджає обвалу та інфільтрації фільтрату в породу.
4. Передача гідростатичного тиску. Тиск стовпа бурового розчину компенсує пластовий тиск і запобігає притоку підземних вод.
5. Збереження керна. Правильний вибір щільності та реологічних властивостей розчину дозволяє зберегти структуру та природний стан керна для подальшого лабораторного аналізу.
Види бурових розчинів
В геологорозвідувальній практиці застосовують кілька типів розчинів, вибір яких залежить від літологічного складу порід та глибини буріння:
• Глинисті розчини. Найбільш поширені системи. Основа – бентонітова або каолінова глина. Забезпечують стійкість стінок та гарне шламовидалення, широко застосовуються при бурінні в осадових породах.
• Полімерні розчини. Використовуються при бурінні в зонах з підвищеною тріщинуватістю або при необхідності мінімізувати забруднення пласта. Відрізняються низькою фільтрацією та хорошими змащувальними властивостями. Добавки карбоксиметилцелюлози (КМЦ), поліакриламіду (ПАА) та інших полімерів дозволяють регулювати в’язкість, знижувати втрати рідини та покращувати мастило інструменту.
• Повітряно-механічні та пінові розчини. Застосовуються в твердих породах, коли потрібна висока швидкість буріння та мінімальний вплив рідини на керн. Дозволяють суттєво скоротити витрату води та спростити утилізацію відпрацьованих розчинів.
• Емульсійні системи. Можуть бути водно-нафтовими чи навпаки. Використовуються при складних геологічних умовах, що потребують специфічного тиску та термостабільності.
Підбір властивостей бурового розчину
Оптимальні параметри розчину визначаються лабораторно та коригуються в процесі буріння. Основними показниками є:
• густина (ρ) – регулює гідростатичний тиск;
• умовна в’язкість – визначає виносну здатність;
• фільтрація – впливає на утворення фільтраційної кірки;
• pH та хімічний склад – контролюють корозію обладнання та реакцію з породою.
Екологічні та технологічні аспекти
Сучасні тенденції бурових технологій спрямовані на використання екологічно безпечних та біодеградованих компонентів.
Відмова від токсичних реагентів та перехід на водно-полімерні системи знижують забруднення поверхневих та підземних вод.
Крім того, зниження витрати води та оптимізація утилізації шламу підвищують екологічну стійкість геологорозвідувальних проектів.
Висновок
Бурові розчини відіграють ключову роль у забезпеченні якості та безпеки геологорозвідувального буріння. Грамотно підібраний склад розчину сприяє збереженню керна, стабілізації стін свердловини, зниженню аварійності та підвищенню продуктивності бурових робіт.
Сучасні розробки спрямовані на створення адаптивних бурових систем з регульованими властивостями та мінімальним впливом на навколишнє середовище, що відповідає актуальним вимогам сталого надрокористування.
Comments are closed