Игнибирование гидратации глинистых отложений (часть 1)

Свыше половины всех геологических массивов, в которых сосредоточены основные нефтегазоносные месторождения, представлены глинистыми породами, в том числе – набухающими глинами, аргиллитами и глинистыми сланцами. Такие породы, как известно, при бурении отличаются высокой склонностью к кавернозности и низким показателем устойчивости ствола скважины. Эти факторы повышают интерес к исследованиям, направленным на изучение процесса гидратации и решение проблем устойчивости глинистых отложений при бурении. Особенную актуальность данная тема имеет для работ по бурению наклонных пологих и горизонтально направленных скважин.

Помимо этого проведение буровых работ в глинистых породах сопряжено и с другими сложностями. При взаимодействии с подаваемым на забой буровым раствором они диспергируются в нем, тем самым способствуя образованию сальников на отдельных компонентах компоновки низа буровой колонны и увеличивая риски возникновения прихвата бурового инструмента.

Все описанные выше процессы обусловлены способностью глинистых включений набухать в результате гидратации, которая происходит в системе буровой раствор-порода за счет влагопереноса. При этом стоит отметить, что современные представления об этом процессе включают два взгляда на преобладающий тип влагопереноса в данных условиях. Некоторые исследователи считают, что ключевую роль играют процессы фильтрации, адсорбции и капиллярной пропитки. В то же время распространено и мнение о превалирующей роли процессов диффузии и осмоса.

В рамках лабораторных условий проводились исследования процесса на примере глинопорошка, которые продемонстрировали следующие результаты: на этапе, когда в системе соотношение глинопорошка и воды составляет 1 к 0,5 соответственно, происходит кристаллическое набухание. Увеличение содержания воды в системе до соотношения 3 к 1 демонстрирует процесс осмотического набухания. Когда же содержание воды в 10 раз превышает количество глинопорошка, наблюдается образование тиксотропного геля, а далее при увеличении количества воды – лиозоля.

Однако в полевых условиях механизм гидратации глинистых отложений происходит отлично от приведенного лабораторного описания, поскольку процесс его протекания во многом зависит от показателя плотности породы. Для того, чтобы получить качественные данные для реальных условий бурения, исследуемые образцы смешивают при необходимых показателях давления и влажности.