Триботехнические (смазочные) свойства БР. Принципиальные схемы существующих трибометров.

Триботехнические свойства отвечают за способность бурового раствора снижать силу трения между контактирующими в нем поверхностями. В общем случае при бурении контактирующими в буровом растворе поверхностями являются следующие: наружная поверхность бурильных труб и их соединений - стенка ствола скважины;вооружение породоразрушающего инструмента - забой скважины;внутренняя поверхность керноприемной трубы – керн;поршень (плунжер) - цилиндр бурового насоса. Снижение силы трения позволяет: уменьшить крутящий момент при вращении колонны бурильных труб и снизить сопротивления при ее продольном перемещении в скважине, что в целом снижает энергоемкость процесса бурения;снизить вероятность возникновения дифференциальных прихватов (затраты на их ликвидацию);повысить ресурс работы бурильных труб и их соединений, породоразрушающего инструмента, гидравлических забойных двигателей, гидравлических частей буровых насосов; Показателем триботехнических свойств промывочной жидко­сти является коэффициент триады трения «бурильные трубы - промывочная жидкость - стенка ствола скважины», так как наибольшие трудности, обусловленны силой трения и со­противления при подъеме бурильной колонны, возникающих в наклонных и го­ризонтальных скважинах.Для определения значений коэффициента трения (оценки качества смазочных добавок и нахождения их оптимальных концентраций в тех или иных буровых растворах) используют специальные приборы - трибометры. Первой серийно выпускаемой установкой для оценки сма­зочных свойств промывочных жидкостей в нашей стране была СР-1.Узел трения в установке СР-1 представляет собой пирамиду из трех неподвижных и одного подвижного шаров, что ни по схеме взаимодействия трущихся тел, ни по форме площа­док их контакта не соответствует условиям работы колонны бурильных труб в скважине.

9. Техническая вода. Назначения и требования к качеству. Достоинства, недостатки и область применения воды как очистного агента.

Техническая вода является наиболее доступным и дешевым очистным агентом, поэтому широко используется при бурении устойчивых пород в случае отсутствия флюидопроявлений. Ещё техническая вода служит основой, т. е. дисперсионной средой, для получения абсолютного большинства других типов очистных агентов (буровых растворов на водной основе). а) При использовании тех воды,как самостоятельного очистного агента важным показателем её качества является состав минерализации. Состав минерализации определяет агрессивность вод по отношению к металлу и тампонажному (цементному) камню, проявляющуюся в разрушении металла и растворении компонентов цементного камня. Сернокислые воды обладают сильной агрессивностью по отношению к металлу, а магнезиальные – к цементному камню. В качестве очистного агента эти воды применять нельзя. б)При использовании технической воды как основы для приготовления буровых растворов наиболее важными показателями её качества являются жесткость и степень минерализации. Для смягчения жесткой воды ее обрабатывают NaOH, Na₂CO₃ и Na₃PO₄×10H₂O. Степень минерализации воды оказывает существенное влияние на эффективность действия (расход) химических реагентов и степень гидратации глин. Кроме своей доступности и дешевизны вода, как очистной агент, обладает целым рядом и других преимуществ: малой вязкостью (1 мПа×с при t = 20,5 ºС); низкой плотностью (1000 кг/м³);высокой охлаждающей способностью. Совокупность этих свойств воды обеспечивает эффективную работу породоразрушающего инструмента (высокую механическую скорость бурения и проходку на долото), гидравлических забойных двигателей и буровых насосов.

Однако вода, как очистной агент, имеет и ряд недостатков: вызывает интенсивную гидратацию, набухание и диспергирование глинистых пород;легко поглощается и размывает керн при бурении в трещиноватых, пористых и рыхлых породах; растворяет соли;замерзает при отрицательной температуре;плохо удерживает частицы выбуренных пород при прекращении циркуляции. Вывод: применение воды в качестве очистного агента целесообразно и эффективно лишь при бурении в устойчивых (не размываемых, не растворяемых и не набухающих) породах при отсутствии зон поглощений и флюидопроявлений. Вода может успешно применяться для вскрытия водоносных горизонтов.