Бентонитовый раствор является источником жизненной силы буровых проектов, и его качество часто определяет успех или неудачу операции. Хотя технология горизонтально-направленного бурения (ГНБ) изначально использовалась только для прокладки трубопроводов через реки, ее применение значительно расширилось с ростом спроса на рынке. Бентонит стал основным материалом для шлама для горизонтально-направленного бурения.
Но какую конкретную роль играют технология горизонтально-направленного бурения и бентонитовый раствор в процессе эксплуатации? И как следует корректировать бентонитовый раствор, чтобы обеспечить достижение желаемых результатов в процессе бурения?
Технология направленного бурения и функции бурового раствора
1. Принцип технологии направленного бурения
(1) Бурение
Буровая установка закрепляется на одном конце запланированного маршрута трубопровода. В соответствии с заданным углом оборудование приводит в движение буровую штангу, которая, в свою очередь, вращается и продвигает буровую коронку. Под руководством позиционирующих приборов буровая установка продвигается в соответствии с требуемой глубиной и длиной, проходя через подземные препятствия, пока не выйдет на другом конце.
В ходе этого процесса грязевой насос используется для нагнетания бурового раствора на основе бентонита или цементного раствора через буровую трубу и буровую коронку. Это помогает стабилизировать скважину, предотвратить обрушение, охладить буровую коронку и смазать буровую трубу, предотвращая ее зажим или застревание окружающими слоями почвы.
(2) Обратное развертывание
После того, как буровая коронка и труба выходят из земли, буровая коронка извлекается и заменяется обратным расширителем. Затем силовая головка тянет буровую трубу и обратный расширитель в обратном направлении, расширяя скважину для размещения трубопровода.
(3) Откат
При обратном расширении трубопровод крепится за обратным расширителем. По мере того, как бурильная труба и обратный расширитель оттягиваются назад, они одновременно протаскивают трубопровод в расширенную скважину до тех пор, пока он не будет полностью установлен — завершая процесс укладки трубопровода.
2. Функции грязи
(1) Подвешивание и переноска черенков
Это одна из самых основных функций бурового раствора. Он выносит шлам (частицы породы или грунта), образующиеся при работе буровой коронки или расширителя, из скважины, сохраняя ее чистой и облегчая плавную установку трубопровода во время процесса протяжки.
(2) Стабилизация скважины
Поддержание стабильной и однородной стенки скважины имеет решающее значение для успеха ГНБ. Это также является основным требованием для достижения быстрых и качественных результатов бурения.
(3) Смазка
Буровой раствор обеспечивает эффективную смазку как на этапе начального бурения направляющей скважины, так и на этапе протягивания трубопровода. Эта смазка особенно полезна при расширении в твердых породах, снижая износ расширителя.
(4) Охлаждение
Во время бурения и расширения и буровая коронка, и расширитель генерируют значительное количество тепла, вращаясь через скалу или почву. Буровая штанга также генерирует тепло за счет трения о стенки скважины. Буровой раствор помогает охлаждать эти компоненты, продлевая их срок службы. услуга жизнь.
(5) Анализ формации
Анализируя буровой раствор, возвращающийся на поверхность, операторы могут получить представление о литологии подземных пород и своевременно вносить коррективы в процесс строительства.
Характеристики и требования к показателям бурового раствора для горизонтально-направленного бурения
1. Характеристики грязи
Требования к производительности бентонитового раствора в проектах горизонтально-направленного бурения (ГНБ) различаются в зависимости от условий строительства и подземных сред. Поэтому методы подготовки на месте и рецептуры бурового раствора могут соответственно различаться.
Однако, исходя из основных функций бурового раствора, для операций ГНБ обычно требуются следующие общие характеристики:
(1) Вязкость
Вязкость относится к сопротивлению жидкости течению. Правильная вязкость обеспечивает эффективную циркуляцию бурового раствора в скважине. Если вязкость слишком высокая, она увеличивает сопротивление во время бурения, снижая эффективность строительства. Если вязкость слишком низкая, она не сможет выносить буровой шлам из скважины. Идеальная вязкость должна быть скорректирована в соответствии с геологическими условиями на месте.
(2) Прочность геля
Прочность геля является важнейшим свойством бентонитового раствора. Это относится к способности раствора со временем образовывать гелевую структуру, которая удерживает шлам в скважине.
Если шлам не будет должным образом взвешен, он осядет на дне скважины, потенциально блокируя циркуляцию. Это может привести к повышению давления в скважине, разрыву пласта, поверхностному переливу, заглубленным бурильным трубам или даже потере инструмента.
(3) Текучесть
Буровой раствор ГНБ должен сохранять хорошую текучесть с течением времени. Вязкость не должна чрезмерно увеличиваться во время хранения или простоя циркуляции. Буровой раствор, который становится желеобразным, может потерять свою эффективность в поддержке стенки ствола скважины и поддержании баланса давления.
(4) Низкие потери при фильтрации
Низкие потери на фильтрацию необходимы для бурового раствора HDD. Буровой раствор с низкой потерей жидкости образует тонкую, прочную фильтрующую корку на стенке скважины, снижая риск обрушения стенки. Он также предотвращает чрезмерное поглощение воды пластом, что может привести к набуханию, усадке или нестабильности.
(5) Тиксотропность
Тиксотропность относится к способности бурового раствора становиться менее вязким при перемешивании и восстанавливать вязкость в статическом состоянии. После остановки циркуляции бурового раствора тиксотропные свойства позволяют ему быстро восстанавливать достаточную прочность геля для удержания шлама.
В то же время, когда циркуляция возобновляется, буровой раствор должен течь легко, не перегружая насос. Буровой раствор с хорошей тиксотропией снижает нагрузку на насос и способствует эффективному перемешиванию и транспортировке.
2. Требования к индексу бурового раствора для различных формаций
Различные геологические формации предъявляют различные требования к буровому раствору. Требования к производительности на основе типичных пластов следующие:
Требования к эксплуатационным характеристикам бурового раствора для различных слоев во время строительства
| Элемент | Слой глины | Слой мелкого песка | Слой крупного песка |
| Плотность (г/мл) | 1,05–1,07 | 1,05–1,07 | 1.07–1.10 |
| Вязкость по воронке Марша (с) | 35–40 | 45–65 | 60–70 |
| Потеря жидкости (мл) | 14–15 | 12–13 | 10–11 |
| Толщина глинистой корки (мм) | 1,0–1,2 | 1,3–1,5 | 1,5–2,0 |
| Прочность геля (Па) | 0–2 / 2–6 | 2–4 / 4–8 | 2–6 / 6–10 |
| Предел текучести/Соотношение пластической вязкости (Па/(мПа·с)) | <1.0 | <1.0 | <1.0 |
| Содержание песка (%) | <3 | <3 | <3 |
| Значение pH | 8.5–9 | 8.5–9 | 8.5–9 |
(1) Слой глины
Глинистые слои часто состоят из аллювиального песка, ила и илистой почвы. Распространенные примеры включают желтый аргиллит и коричневый аргиллит.
Эти образования относительно твердые и высокоабсорбирующие. Они обеспечивают хорошую буримость и пористость, что позволяет эффективно вращать инструмент, толкать и выкапывать. Глинистые слои, как правило, стабильны и считаются самыми легкими для бурения.
(2) Слой мелкого песка
Мелкозернистые песчаные образования содержат смесь глины или ила с большим количеством желтого песка, а также гальки или гравия. Эти образования имеют умеренную пористость. Они склонны к обрушению, потере шлама и поглощению воды. Во время пилотного бурения и расширения эти слои могут легко обрушиться, что требует тщательного контроля бурового раствора.
(3) Слой крупного песка
Слои грубого песка обычно включают большое количество желтого песка, плывуна с высоким содержанием воды и гравия. Эти образования относительно редки. Они имеют очень плохую пористость и чрезвычайно нестабильны. Они склонны к серьезному обрушению скважин, утечке шлама и застреванию оборудования. Бурение в этих слоях происходит медленно, а износ оборудования значителен из-за абразивной природы материала.
Характеристики бентонита для бурового раствора
Бентонит — это тип глины, основным компонентом которой является монтмориллонит. Монтмориллонит обычно классифицируется на бентонит на основе натрия и кальциевого бентонита в зависимости от типа и содержания межслоевых обменных катионов.
Бентонит, используемый в растворе горизонтально-направленного бурения, имеет следующие характеристики:
1. Бентонит на основе натрия
Бентонит на основе натрия является основным типом, используемым в приложениях HDD. Он отличается высоким водопоглощением, большим коэффициентом набухания и высоким выходом шлама. При диспергировании в воде образует гель с хорошей вязкостью, тиксотропностью и смазывающей способностью.
Американские компании обычно используют натуральный бентонит на основе натрия из Вайоминга, США. Напротив, искусственный бентонит на основе натрия чаще используется в Китае.
2. Высокое содержание монтмориллонита
Физические и химические свойства бентонита во многом зависят от типа и содержания в нем монтмориллонита. Чем выше содержание монтмориллонита, тем выше выход пульпы. Природный бентонит на основе натрия из Вайоминга содержит до 85% или более монтмориллонита. Высококачественный отечественный бентонит для пульпы обычно содержит более 80% монтмориллонита.
3. Низкое содержание песка
Бентонит, используемый в буровом растворе, должен иметь содержание песка менее 3%, чтобы обеспечить качество раствора и избежать абразивного износа бурового оборудования.
4. Высокая прочность геля
Бентонит обеспечивает высокую прочность геля, что позволяет ему удерживать более крупные частицы бурового шлама. Когда буровой раствор статичен в скважине, он должен поддерживать достаточную прочность геля, чтобы удерживать твердые частицы шлама во взвешенном состоянии. Эти частицы также должны оставаться взвешенными во время удаления, чтобы предотвратить осаждение, которое может заблокировать циркуляцию и привести к повышению давления, разрыву пласта, поверхностному переливу или даже заглубленным инструментам и отказу бурения.
5. Хорошая адаптация к воде
Строительные площадки часто располагаются в отдаленных районах с различным качеством воды.
Вода, используемая для приготовления пульпы, может содержать высокие уровни ионов кальция и магния или быть кислой. Бентонит низкого качества может флоккулировать и разделяться при смешивании с такой водой, значительно снижая вязкость и делая ее непригодной. Хорошая бентонитовая пульпа должна противостоять этим эффектам и оставаться стабильной при различных условиях воды.
Заключение
Выбор правильного бентонита имеет решающее значение для успеха любого горизонтально-направленного бурения. проект. Высококачественный бентонит на основе натрия с отличной способностью к набуханию, низким содержанием песка и высокой прочностью геля обеспечивает стабильные скважины, эффективное удаление шлама и надежную производительность бурения — даже в сложных условиях воды. Используя бентонит с проверенными эксплуатационными характеристиками, вы можете снизить эксплуатационные риски, повысить эффективность строительства и достичь лучших результатов проекта. Независимо от того, сталкиваетесь ли вы с мягкой глиной или сложными слоями песка, правильный бентонитовый раствор имеет решающее значение.
О компании Epic Powder Machinery
В Эпическая Порошковая Машина, мы специализируемся на предоставлении передовых решений для сверхтонкого измельчения и уменьшения размера частиц, уделяя особое внимание производству высококачественного бентонитового порошка. Наши флагманские продукты, включая воздушный классификатор фрезы, разработаны для удовлетворения уникальных потребностей таких отраслей, как горизонтально-направленное бурение, обеспечивая оптимальную эффективность и точность. Благодаря многолетнему опыту и передовым технологиям мы поставляем надежное, экономически эффективное оборудование, которое максимизирует производительность и сокращает время простоя.
Доверьте Epic Powder Machinery все ваши потребности в производстве бентонитового порошка и позвольте нам помочь вам достичь превосходных результатов с помощью наших ведущих в отрасли машин.
