Бентонит для бурения скважин на воду
Зачастую частные дома не имеют доступа к централизованному водоснабжению. Решением проблемы может стать бурение скважины на воду на собственном участке. Современный уровень технического оснащения и высокая квалификация буровых мастеров позволяют строить скважины на воду глубиной более ста метров. При бурении скважин на воду на большую глубину могут возникнуть сложности, связанные с обрушением стенок скважины, поглощением бурового раствора и попаданием на плывун.
Для борьбы с возможными осложнениями и стабилизации ствола скважины применяют бентонитовую глину. Попадая в воду, глина самостоятельно измельчается на частички размером всего несколько микрометров. Эти частички облепляют стенки скважины, упрочняя их, а также препятствуют попаданию внутрь пластовых флюидов. При этом глина образует в жидкости объемную структуру и придает ей тиксотропные свойства. Тиксотропия — способность жидкости загущаться в состоянии покоя и разжижаться при механическом воздействии. Благодаря этому выбуренные частички удерживаются в буровом растворе при остановке и выносятся на поверхность при возобновлении циркуляции жидкости.
Марки бентонитовой глины для бурения на воду
Глина — это мелкозернистая осадочная горная порода, пластичная во влажном состоянии и твёрдая в сухом. В зависимости от преобладающего в её составе глинистого минерала глина называется каолиновой, нонтронитовой, вермикулитовой, бентонитовой и др. Использование выбуренной глинистой породы или самостоятельно подготовленной глины в качестве загустителя бурового раствора неэффективно. Во-первых, глина может не относиться к монтмориллонитовой группе и не набухать совсем. Во-вторых, достаточным для образования вязкой суспензии набуханием обладает только натриевая бентонитовая глина.
В России в основном распространена кальциево-магниевая разновидность бентонита, которая набухает слабо. Чтобы перевести глину в натриевую форму и придать ей нужные технологические свойства, глину «активируют» — смешивают с кальцинированной содой. После высушивания и измельчения глинопорошок тестируют и присваивают марку согласно общепринятой классификации.
Марка бентонита определяется выходом бурового раствора (ВБР) — это количество кубометров раствора заданной вязкости, которое можно приготовить из одной тонны бурового порошка. Глины различных месторождений отличаются составом и физико-химическими свойствами. При содовой активации глины одного месторождения можно получить буровой порошок только марки ПБМГ, а при активации глины другого — ПБМБ и т.д.
Обработка бентонита для бурения
При бурении вертикальных скважин используют глинопорошок одной из марок, из которого затем делают раствор. В зависимости от требований к буровой жидкости и возникающих трудностей, свойства раствора на бентонитовой основе регулируют специальными органическими и неорганическими добавками. Количество и тип добавляемого реагента определяют по результатам испытаний жидкости в полевой лаборатории. В распоряжении мастера имеются воронки Марша, вискозиметры, фильтр-прессы и др.
Аналогично поступают и буровики на воду. При необходимости мастер добавляет полиакриловый полимер, полианионную целлюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, умягчители воды или другие регуляторы свойств жидкости. С применением добавок меняется вязкость бурового раствора. Главным показателем является его консистенция. Делая качественную оценку, буровик не располагает количественными данными, а свойства бурового раствора заключаются не только в его вязкости, но и ряде других показателей, улучшая часть из которых, можно ухудшить другие. Поэтому при применении реагентов-модификаторов нужно понимать механизм их действия, и как конкретная добавка влияет на показатели бурового раствора.
Требования к глинопорошкам при бурении
К таким глинопорошкам применяются более строгие требования, чем к бентониту для бурения вертикальных скважин. При горизонтально-направленном бурении шлам оседает на стенке скважины, проходя при этом намного меньшее расстояние. Поэтому порошки для бурения на воду обладают большей выносящей способностью. Кроме основной буровой раствор выполняет еще и ряд других важных функций:
- размывание породы на забое;
- охлаждение и уменьшение трения буровой головки;
- предотвращение обвалов стенок;
- изоляция скважины от грунтовых вод.
При бурении скважин на воду незаменимым может стать бентонит для горизонтально-направленного бурения. В его основе высококачественная натриевая глина, выход бурового раствора которой превышает 30 м3/т. Но даже использование отличной глины не позволяет достичь требуемых показателей буровой жидкости, поэтому к глинопорошку добавляют регуляторы реологических свойств. Получают его с ВБР превышающим 50 м3/т, c отличной фильтрующей, удерживающей и выносящий способностями, работающий даже на жёсткой воде.
Расход бентонита при бурении скважины на воду составляет от половины до двух мешков по 25 кг в зависимости от условий. Применение бентонита для ГНБ сводит к минимуму вероятность возникновения проблем при небольшом его расходе.
