Меловые растворы

При разбуривании меловых отложений на Украине тонкодисперсные фракции мела переходили в состав промывочных жидкостей, образуя естественные меловые растворы. Улучшение качества промывочных жидкостей, которое происходило при этом, обратило на себя внимание и послужило толчком к проведению исследований и внедрению меловых растворов не только в тех районах, где разбуривались меловые отложения, но и в других. В настоящее время порошкообразный мел изготовляется промышленностью.

Меловыми растворами названы промывочные жидкости, значительную часть дисперсной фазы которых составляет мел. Тонкодисперсный мел используется в этих промывочных жидкостях не только как утяжелитель, но и как частичный заменитель глины.

Мел является одной из разновидностей известняков — микрозернистым известняком. Главными составными частями мела являются кокколиты (10—75%) диаметром 2—5 мк, микрозернистый кальцит (5—60%) диаметром 2—10 мк и мелкие фораминиферы. Мел характеризуется отсутствием слоистости, слабой сцементиро-ванностью и поэтому легко диспергируется в промывочной жидкости при разбуривании меловых пород. Он отличается меньшей твердостью по сравнению с известняком и наличием микроканалов, образованных микроорганизмами, которые, питаясь мелом, пронизывают его в различных направлениях. Благодаря этому, а также большой удельной поверхности мел способен адсорбировать большее, чем известняк, количество химических реагентов. Однако способность к адсорбции у мела значительно меньше, чем у глинистых минералов (примерно в 4—5 раз меньше, чем у каолина, и в 15—20 раз меньше, чем у монтмориллонита). Таким образом, мел по способности к адсорбции и по дисперсности занимает промежуточное положение между глиной и известняком. В отличие от глинистых частиц, частицы мела не взаимодействуют друг с другом, т. е. мел не образует связнодисперсных систем. Указанные свойства позволяют вводить в состав промывочных жидкостей значительное количество мела, необходимое для достижения заданного удельного веса. Эти же свойства обусловливают меньшую чувствительность меловых растворов к действию электролитов. Меловые растворы более устойчивы к действию пластовых вод, но сравнению с глинистыми растворами, имеют улучшенные реологические свойства. При вскрытии продуктивных пластов меловой раствор, закупоривающий трещины и крупные поры, легко удаляется при соляно-кислой обработке. Сокращается расход химических реагентов. Меловые растворы, исходя из перечисленных выше свойств, наиболее целесообразно использовать в качестве промывочных жидкостей при разбуривании пород, не содержащих хорошо диспергируемых глин и при вскрытии продуктивных пластов, если необходимо утяжеление до удельного веса не выше 1,7—1,8 гс/см3.

Перевод промывочной жидкости в меловую может быть осуществлен двумя способами. По первому способу мел добавляют в промывочную жидкость, пропуская ее через фрезерно-метательную мельницу или другой смеситель, если мел имеет достаточную дисперсность. Если же концентрация глины в используемой промывочной жидкости превышает 20—25%, то более целесообразно добавлять мел в виде меловой суспензии. Рекомендуется в высоковязкие промывочные жидкости мел вводить в два приема; сначала снизить вязкость с помощью низкоконцентрированной меловой суспензии, а затем ввести концентрированную меловую суспензию. При этом необходимо учитывать порядок введения мела и химических реагентов. Реагенты KMЦ, РС-2 и крахмал добавляют только после того, как мел полностью диспергировался в воде. Порошкообразный УЩР можно добавлять одновременно с мелом. Приготовление меловой суспензии наиболее целесообразно производить с помощью фрезерно-метательных мельниц, которые способствуют более топкому диспергированию частичек мела.

Химическая обработка меловых растворов осуществляется теми понизителями вязкости и понизителями водоотдачи, которые эффективны в данных условиях (по минерализации, температуре) .

Термин «меловые растворы» учитывает использование для утяжеления промывочных жидкостей тонкодисперсного мела. Исходя из этого, к числу меловых растворов могут быть отнесены не только безглинистые растворы, но и различные глинистые растворы и даже растворы на нефтяной основе. Так, например, на Украине получили распространение меловые хлоркальциевые растворы, содержащие 1—3% СаСl2, 10—15% КССБ, пеногаситель и от 10 до 50% мела в зависимости от необходимого удельного веса. При этом расход химических реагентов и материалов составляет: КССБ — 100—130 кг/м, CaCl2—15—20 кг/м, резиновой крошки — 4—6 кг/м.

Для приготовления меловых растворов в тресте Пермнефтеразведка в глинистый раствор, обработанный УЩР, с параметрами у = 1,17 гс/см3, T = 26 с, B = 9,5 см3, K = 1 мм, CHC = 16/31 мгс/см2 добавили 12% мела. После добавки мела получили следующие параметры: у = 1,30 гс/см3, T = 29 с, К = 0,8 мм, В = 10 см3, CHC = 44/87 мгс/см2. Затем добавили 3% КМЦ и получили следующие параметры: у = 1,23 гс/см3, T = 28 с, B = 8 см3, К = 0,8 мм, CHC = 30/70 мгс/см2. В связи с дефицитом мел заменяли известковой мукой.

В Куйбышевнефтеразведке меловую суспензию, содержащую 25—30% мела, приготовляют в гидромешалке объемом. 30 м3 при перемешивании в течение 15—18 мин, затем добавляют 15% комовой глины и 20%) УЩР. В результате получают глинисто-карбонатный раствор с у = 1,19 гс/см3, B = 9 см3, Т = 35 с, 0 = 20 мгс/см2. Расход материалов на 1 м3 составляет: мела — 267 кг, комовой глины — 113 кг, УЩР — 200 л. Добавки 40—50% карбонатно-глинистого раствора к применявшемуся на скважинах гуматному глинистому раствору позволили несколько снизить водоотдачу (с 15 до 13 см3) и улучшить вязкость и СНС. В процессе бурения содержание карбонатных пород поддерживалось на уровне 60%. Применение карбонатно-гуматного глинистого раствора способствовало уменьшению количества проработок при разбуривании осыпающихся глин.