Три кита против грифонов
При прокладке инженерных коммуникаций методом ГНБ порой немало огорчений доставляют грифоны. Довольно часто грифоны случаются при бурении в активных глинах. Разберемся, почему и какие свойства бентонитового раствора способствуют образованию грифонов, а какие – нет.
Образованию грифонов способствуют: недостаточная выносящая способность бурового раствора, рыхлая, неплотная глинистая корка на стенках канала и избыточное застудневание насыщенного выбуренной породой глинистого раствора, приводящее к увеличению гидродинамических давлений при восстановлении циркуляции после технологических остановок.
При слабой выносящей способности раствора происходит частичная или полная закупорка бурового канала. Далее при восстановлении циркуляции после остановок увеличивается давление, которое тем выше, чем выше степень застудневания, рыхлая корка легко рвется и буровой раствор находит альтернативный путь на поверхность и… вот он грифон!
Специалистами Компании Альбрехта проведен анализ технологических свойств бентонитовых растворов, обеспечивающих оптимальный вынос выбуренной породы, плотную и эластичную глинистую корку, а также сохранение текучести раствора, насыщенного выбуренной породой, при технологических остановках. При подведении итогов этой работы определены «три кита», на которых основывается безгрифонность бурового канала.
Первый кит - реология. Выносящая способность бурового раствора, которая главным образом коррелирует с показаниями ротационного вискозиметра ФАНН при низких скоростях сдвига - 6 и 3 об/мин. Экспериментально показано, что эти значения должны быть выше 7 и 6 градусов соответственно. В противном случае - выбуренная порода при промывке не в полной мере выносится на поверхность.
Теперь о глинистой корке. Известно, что свойства глинистой корки коррелируют с фильтратоотдачей по стандарту Американского Нефтяного Института для условий низкого давления и температуры. При фильтатоотдаче ниже 16 мл за 30 минут свойства глинистой корки оптимальны (толщина не более 1 мм), структура ее плотная и эластичная. Важно, что значение фильтратоотдачи отражает степень «связанности» воды в буровом растворе. Что в свою очередь определяет устойчивость раствора к расслоению при насыщении его выбуренной породой.
Ну и к вопросу «склеивания» раствора при технологических остановках. Склеивание происходит при недостаточном ингибировании глинистой выбуренной породы. При остановках взвесь глины в растворе интенсивно набухает, превращая все в монолит, прокачка которого сопряжена с большими давлениями.
Ингибирующая способность косвенно оценивалась по сдвиговым характеристикам и коэффициенту тиксотропного упрочнения геля, т.е. отношению геля за 10 минут к значению за 10 секунд. Оптимален коэффициент тиксотропии 1,4-1,7. При этом значение геля по ФАННу за 10 секунд должно быть не ниже 7 и не выше 12 градусов, а за 10 минут соответственно 10 и 20 градусов.
Растворы с регламентированными фильтрационными, сдвиговыми и реологическими свойствами «не склеиваются» при насыщении глино-песчаной смесью в количестве до 40% по массе и не расслаиваются в течение суток и более, оставаясь стабильными, текучими и легко прокачиваемыми. А оптимальные реологические свойства раствора не оставляют шансов выбуренной породе задержаться в буровом канале.
Кстати, раствор на основе бентонита Альбрехта MV удовлетворяет всем вышеописанным требованиям для безгрифонного бурения при рабочей концентрации 20 кг/м3, в чем легко убедиться, заказав у нас опытную партию.