Гидравлический разрыв пласта, реологические свойства бурового раствора

Гидравлический разрыв пласта – это один из методов, позволяющих интенсифицировать работу нефтяных или газовых скважин, увеличить эффективность нагнетательных типов скважин. Суть данного метода, заключается в создании особой высокопроводимой трещины целевого пласта, которая обеспечивает приток добываемой среды – газа, нефти, воды и т.д. Гидравлический разрыв пласта осуществляется путем закачки в скважину жидкости разрыва (вода, растворы, гель, кислоты) с помощью мощнейших насосов. При этом давление должно быть выше, чем давление разрыва пласта. Для того, чтобы трещина находилась в открытом состоянии используют специальный расклинивающий агент. Гидравлический разрыв пласта существенно повышает производительность скважины, оживляет скважины с долговременным простоем, кроме того метод гидравлического разрыва пласта применяют для разработки новых нефтесодержащих пластов. Реологические характеристики бурового раствора оказывают влияние на создание гидродинамических давлений в скважинах, которые как раз и определяют возможность гидроразрыва горных пород, разрыва пласта.

Реологические характеристики бурового раствора – это определенные вязкостные и прочностные характеристики буровых растворов, которые оказывают прямое влияние на качество бурового раствора. Реологические характеристики бурового раствора определяют степень очистки забоя скважин, показатель охлаждения породоразрушающих инструментов, основную транспортирующую способность потоков и величину гидравлического сопротивления во всех звеньях циркуляционной системы. Реологические характеристики бурового раствора влияют на величину гидродинамического давления, амплитуду колебаний давления при остановке и запуске насосов, интенсивность обогащения буровых растворов шламом, а также скорость эрозии стенок скважин. К основным реологическим свойствам бурового раствора относится пластическая и условная вязкость, статическое и динамическое напряжение сдвига, водоотдача, щелочность фильтрата, содержание солей песка и водородных ионов. Реологические характеристики бурового раствора характеризует его текучесть при разных уровнях механического напряжения, и играют основную роль в осуществлении успешного процесса бурения.

Растворы применяются также для закрепления грунта. Хорошо фильтрующиеся грунты, обладающие высокой проницаемостью пригодны для химического закрепления.

Химическое закрепление грунта представлено несколькими основными способами - цементизацией, глинизацией, силикатизацией, смолизацией, битумизацией, а так же электрохимическим и буросмесительным способом.

Химическое закрепление грунта способом цементизации, это заполнение пустот, крупных пор и трещин в крупноблочных породах, со временем образующее твердую единую массу. Глинизация, в отличие от у цементации, может быть применима для заполнения крупных пустот, только в сухих видах пород, которые после нагнетания раствора впитывают воду из него.

Химическое закрепление путем битуминизации применяют в скальных и полускальных породах, с большим количеством естественных трещин. Способ битумизации состоит в нагнетании расплавленного битума через пробуренные отверстия. Битум, остывая в трещинах, сообщает породам необходимый уровень водонепроницаемости.

Химическое закрепление силикатизаций состоит в том, что в песчаный грунт через металлическую перфорированную трубу поочередно нагнетается раствор силиката натрия и раствор хлористого кальция. В результате реакции - в породах образуется гидрогель кремниевой кислоты, который надежно закрепляет грунт.

Смолизациция, это закрепление грунта, с помощью смол невысокой вязкости, способных к полимеризации в порах грунта при температурах в диапазоне от 4 до 10 градусов Цельсия.

Электрохимическое закрепление основано на комбинированном применении электрического тока и специальных химических растворов, которые вводятся в грунт под давлением в тот момент, когда на него накладывается постоянный электрический ток.

Предельное динамическое напряжение сдвига определяет основную составляющую сопротивления течению жидкостей, которое вызвано силами электрохимического взаимодействия, в буровых суспензиях. Иначе данная величина называется - точка Йелда.

Предельное динамическое напряжение сдвига характеризует прочность структурных сеток, которые необходимо разрушить для создания возможности течения буровых растворов. Предельное динамическое напряжение сдвига не находится в зависимости от давления покачивания и одновременно увеличивается с ростом вязкости. Точка Йелда (предельное динамическое напряжение сдвига) всегда обладает большей величиной, чем статическое и является условным понятием, которое не обладает определенным физическим смыслом. Для вычисления данной величины составляют измерения, строят графики и производят расчеты.

В основном понятие предельного динамического напряжения сдвига (Точка Йелда) используется для теоретических разработок, так как на практике произвести определения данных показателей крайне сложно.