При бурении нефтяных и газовых скважин в сложных геолого-технических условиях для обеспечения устойчивости стенок скважин и предотвращения флюидопроявлений используют утяжеленные буровые растворы с плотностью 2 г/см3 и более. Требуемые значения плотности определяются величиной пластового давления или устойчивостью хемогенных отложений.

Сегодня в практике бурения применяют следующие способы повышения плотности бурового раствора:

1) затворение в буровом растворе солей;

2) увеличение концентрации дисперсной фазы (глины, выбуренной породы);

3) ввод инертного наполнителя повышенной плотности:

а) до 3,5 г/см3 (мел, известняк, мергели и др.);

б) 3,5-5,0 г/см3 (барит, гематит, магнетит, пирит, целестин, сидерит и др.) - основная группа утяжелителей;

в) более 5,0 г/см3 (галенит, феррофосфор, ферромарганец, ферросилиций и др.).

Кроме плотности, другими важнейшими характеристиками утяжелителя являются: инертность (минимальное изменение всех других свойств бурового раствора, кроме плотности), абразивность, степень дисперсности (тонкость помола), гранулометрический состав. Все эти характеристики взаимосвязаны. Так, чем выше степень дисперсности утяжелителя, тем он менее инертен и абразивен. При низкой степени дисперсности – выше абразивность и инертность утяжелителя, но ниже седиментационная устойчивость утяжеленного раствора.

Степень дисперсности утяжелителя устанавливают ситовым анализом (по остатку на сите с определенным размером ячеек).

Абразивность, как правило, определяют по потере массы стандартной лопасти мешалки, перемешивающей буровой раствор, содержащий исследуемый утяжелитель. Но для буровых растворов важным является коэффициент трения корки, чем он ниже, тем качественнее изготовление баритового концентрата.

Не менее важными свойствами баритового концентрата является влияние на реологические свойства бурового раствора: К - напряжение сдвига, чем больше К тем большую вязкость имеет жидкость; N - показатель нелинейности, чем меньше показатель тем больше снижается эффективная вязкость; Фильтрация буровых растворов, характеризует отдачу фильтрата в горные породы скважины, чем меньше количество фильтрата тем лучше.

Масса барита и плотность раствора - чем меньшая масса барита требуется для получения плотности, тем лучше для бурового раствора. PV - пластическая вязкость; YP - предельное динамическое напряжение сдвига;

По методике API об инертности утяжелителя судят по значению характеристического индекса (ХИ)

ХИ = h + t0 + 3·(СНС10 с + СНС10 мин).

Исследуемый утяжелитель считается инертным, если ХИ равен или меньше стандартного (эталонного) значения, установленного API.

Наша компания нацелена на поставку качественного баритового концентрата, поэтому помимо выходного контроля продукции, мы работаем с лабораторией буровых растворов Сибирского Федерального Университета кафедры бурения нефтяных и газовых скважин. Целью сотрудничества является исследование буровых растворов, утяжеленных баритовым концентратом для улучшения физикомеханических свойств продукта.