Этап 7. Буровой раствор

Бестраншейные технологии - Порядок проведения ГНБ работ

7.1. Бурение скважины и продавливание трубопровода осуществляется с применением глинистого бурового раствора, состоящего из воды, (на 95%) глинопорошка и полимерных добавок (на основе модифицированного крахмала и карбоксиметилцеллюлозы - КМЦ).

Для приготовления бурового раствора применяется:

  • высококачественный натриевый модифицированный бентонит «Universal HYG 220» (Вайоминг,США) с высоким содержанием коллоидных частиц и выходом бурового раствора более 35 м3 /т.;
  • полимер PAC «Universal PACÒ» (США) - для регулирования вязкости и воодотдачи;
  • полимер PHPA "Universal PHPAÒ" (США) – как кольматирующая и ингибирующая добавка.

7.2. Приготовление бурового раствора производится в растворном узле, входящим в состав буровой установки. Буровой раствор готовится в смесителе (гидроворонке) где техническая вода смешивается с глинопорошком и полимерами в необходимых количествах. Глины - сложные по составу полидисперсные породы, представляющие собой природную смесь глинистых (монтмориллонит, каолинит, гидрослюда и др.) и неглинистых (кварц, кальцит, полевой шпат) минералов. Глина является безвредным природным материалом (широко используется для медицинских целей в грязелечебницах, свободно продается в аптеках).

7.3. Буровой раствор служит для:

  • размыва грунта на забое скважины,
  • поддержания бурового шлама в скважине во взвешенном состоянии и удаления его из кольцевого пространства,
  • охлаждения буровой головки, излучателя и расширителя в процессе их работы,
  • временного закрепления внутренних стенок скважины от обрушения в процессе производства работ,
  • снижения величины трения трубопровода о стенки скважины при его протаскивании.

7.4. Для приготовления бурового раствора необходимо использовать пресную или слабоминерализованную воду (жесткость до 15 мг-экв/л.), имеющую температуру выше 4 0С. Вода затворения должна иметь концентрацию водородных ионов или водородный показатель рН – 8…9.  рН в полевых условиях определяют с помощью лакмусовой индикаторной бумаги. В случаях, когда жесткость вода превышает нормальную, необходимо добавлять в воду затворения кальцинированную соду.

7.5. Вода затворения проверяется на вязкость (воронкой Марша). Воронка наполняется водой через сито, до верхней калибровочной линии (0.946353 дм3 – кварта) и засекается время полного ее истечения. Время истечения должно равняться 26 с. Если это время больше или меньше указанной величины, то необходимо использовать другую воду.

На стадии приготовления бурового раствора и в ходе бурения контролируются следующие параметры:

  • плотность, кг/м3 – ареометром;
  • условная вязкость, с – воронкой Марша;
  • водоотдача, см3/30мин. – прибором ВМ - 6;
  • толщина глинистой корки, мм.;
  • статическое напряжение сдвига, СНС, Па;
  • динамическое напряжение сдвига, ДНС, Па;
  • содержание песка, %;
  • концентрация водородных ионов, рН.

7.6. Контроль за параметрами бурового раствора производится с помощью экспресс - лаборатории глинистых растворов ЛГР – 3.

7.7. Значения основных технологических показателей бурового раствора должны быть в следующих пределах:

  • плотность – 1020…1100 кг/м3;
  • вязкость – 25…90 сП;
  • водоотдача – 5…8 см3/30мин.;
  • липкость глинистой корки (коэффициент трения) 0.2…0,9;
  • динамическое напряжение сдвига – 15…30 Па;
  • содержание абразивных включений 0,2 %;
  • концентрация водородных ионов – 8…9 рН;
  • выход бурового раствора при вязкости 25 сП не менее 15 м3/т.

Технология приготовления бурового раствора заключается в следующем:

  • сначала в воде замешивается глинопорошек - бентонит (минут 20 – до полного распускания),
  • затем добавляется полимер РНРА (10…15минут до полного растворения),
  • затем полимер РАС (также 10…15минут до полного растворения).

Буровой раствор готов.

7.8. Рекомендуемый расход компонентов для приготовления бурового раствора для различных условий бурения (на 1000 литров раствора).

Таблица 2.4.Рекомендуемый расход хим. реагентов.

ТИП ГРУНТА

Рекомендуемая Условная вязкость

(по Маршу), сек.

Бентонит "Universal HYG-220", кг

Полимер "Universal PACÒ" 40% раствор, л,

(порошок, кг)

Полимер "Universal PHPAÒ" 30% раствор, л,

(порошок, кг)

Глина

40-45

20-30

 

1л+ (0.3 кг)

 

 

2-3л(0.9кг)

Суглинок

40-45

20-30

2л (0.8кг)

 

20-30

 

1л (0.3кг)

Супесь

50-60

30-45

2л (0.8кг)

 

Песок

60-70

45-55

2л (0.8кг)

 

Песок с галькой

70+

55+

2л (0.8кг)

 

Исполнитель работ отвечает за качество бурового раствора и соблюдения технологии его приготовления.

7.9. Требуемые уровни значений приведенных параметров бурового раствора устанавливаются в процессе выполнения работ буровым мастером исходя из конкретных условий бурения.

7.10. Водоснабжение буровой бригады осуществляется подвозом цистерн с водой.

7.11. Примерный расход бурового раствора при бурении пилотной скважины определяется из условия:

Vраствора = 0,785 х D2скв х L скв х К (2.1.)

где:  Dскв - диаметр скважины, м.

Lскв - длина скважины, м.

К    - коэффициент учитывающий количество бурового раствора

необходимого для эффективного удаления грунта из скважины,

К = (5…7) V скв.

7.12. Буровой раствор экологически безвреден. Не содержит запрещенных фер-ментов и не представляет риска для окружающей среды.

7.13. Основные рекомендации по применению глинистого раствора.

Одну единственную - универсальную рецептуру глинистого раствора нельзя создать для бурения всех без исключения грунтов. Для бурения разных пород требуется своя рецептура раствора.

7.13.1. Для песчаных пород и гравия с или без грунтовых вод применяют бен-тонитовый глинистый раствор.

7.13.2. При сильно проницаемых породах должен использоваться глинистый раствор с низкой водоотдачей.

7.13.3. Для глинистых почв или суглинка достаточно использование - чистой воды.

7.13.4. Если в разрезе присутствуют увлажненные глины, то в воду можно добавить только полимер. Ни в коем случае нельзя использовать бентонит. Возможно, что после замешивания к бентониту нужно будет добавить полимер.

7.13.5. Водно-бентонитные смеси или воду, которую смешали с полимером, необходимо израсходовать в первую очередь. Иначе нельзя будет приготовить новую порцию раствора.

7.13.6. Полимер препятствует распусканию - набуханию бентонита.

7.13.7. Если глинистый раствор должен препятствовать разрушению стенок скважины, то тогда рекомендуется применять кольматирующие добавки.

7.13.8. Если произошло поглощение глинистого раствора (нет выхода раствора в рабочем котловане) при бурении в водоносных слоях, то необходимо интенсифицировать промывку промывку скважины.



Термины: Бентонит  
< Этап 6. Бурение пилотной скважины   Этап 8. Система локации >