Буровые растворы для бурения в неустойчивых породах

обвалам и осыпям при бурении, рассматриваются виды буровых растворов для бурения в неустойчивых породах.

Земная кора сложена главным образом изверженными и метаморфическими горными породами, на которых прерывистым покровом лежат осадочные породы.

Важными признаками строения осадочных горных пород, имеющими существенное значение при их разрушении, являются их структура и текстура. Под структурой горной породы понимаются те ее особенности, которые формой, размерами и характером поверхности образующих их материалов.

Большинство осадочных пород сложено рыхлыми сцементированными минеральными обломками различных размеров, имеющими неправильные очертания.

Текстура указывает на особенности строения всей породы в целом и выявляет взаимное пространственное расположение минеральных частиц.  Основные особенности текстуры осадочных пород – слоистость, сланцеватость и пористость.

По природе сил сцепления между частицами осадочные породы подразделяются на три основные группы: скальные, связные (пластичные) и сыпучие. Силы сцепления скальных пород (песчаников, известняков, мергелей и др.) характеризуются молекулярным притяжением частиц друг к другу, а также наличием сил трения.

Силы сцепления пластичных пород (глинистых) характеризуются взаимодействием коллоидных частиц, адсорбирующихся на поверхности обломков, а также наличием сил трения.

Сыпучие породы (песок) не обладает сцеплением ни в сухом состоянии, ни при полном насыщении водой. только при ограниченном насыщении водой у сыпучих пород наблюдается силы сцепления, обусловленные трением.

Всем породам, кроме сил сцепления, присущи силы внутреннего трения, зависящие от давления, прижимающего частицы друг к другу.

По устойчивости породы принято подразделять на четыре группы: устойчивые, слабоустойчивые, с изменяющейся устойчивостью и неустойчивые.

К устойчивым породам относятся все скальные породы, имеющие прочные связи между отдельными частицами, по степени трещиноватости относящиеся к монолитным или слаботрещиноватым. При бурении скважин в этих породах стенки ствола не требуют крепления.

Слабоустойчивые породы имеют связи отдельных частиц между собой, недостаточные для обеспечения устойчивости стенок ствола скважины. К этой же  группе относятся и сильнотрещиноватые, раздробленные и скальные породы. Бурение в таких породах вызывает осложнения – потерю циркуляции промывочной жидкости, вывалы породы со стенок скважины, истирание и размыв керна.

К группе пород с изменяющейся устойчивостью относятся связные породы, силы сцепления в которых зависят от их влажности. Стенки скважины в таких породах относительно устойчивы при условии, если насыщенность их водой будет ограничена. В противном случае они могут растворяться в воде, размываться или приобретать текучесть, вызывая как образование каверн, так и сужение ствола скважин.

К неустойчивым породам относятся сыпучие и плывучие породы. Стенки скважины в таких породах требуют крепления их трубами.

Устойчивость пород является одной из основных характеристик, влияющих на конструкцию скважин.

Для повышения устойчивости стенок скважин применяют тампонирование в слабоустойчивых породах, используют соленасыщенные буровые растворы, а также растворы, инертные по отношению к породам с изменяющейся устойчивостью. При проходке скважин в неустойчивых породах применяют глинистые буровые растворы, повышающие устойчивость стенок скважин за счет образования на ее стенках плотной глинистой корки. [1, с 25]