Водоотдача или фильтрация

Фильтрация понимается с двух полезных сторон. Во-первых, фильтрация есть процесс проникновения фильтрата сквозь фильтр. И, во-вторых, это есть процесс задерживания твёрдых частиц на фильтре. Соответственно, различают два фильтрационных показателя промывочной жидкости – фильтрацию и толщину фильтрационной корки.

Фильтрация есть фактически определяемый количественный показатель проникновения конкретной жидкости в стандартной лабораторной модели сквозь проницаемую перегородку стандартного размера при стандартном перепаде давления за стандартное время. По этому свойству промывочную жидкость оценивают на способность её фильтрата проникать в проницаемые пласты сквозь фильтрационную корку, которая образуется из твёрдых частиц (твёрдой фазы), содержащихся в самой промывочной жидкости при бурении.

В отечественной промышленности, в качестве стандартной лабораторной модели принимается стандартный бумажный фильтр (промокашка) диаметром 75 мм, сквозь который фильтруется жидкость при перепаде давления в одну атмосферу в течение 30 минут. Показателем фильтрации является объём соответствующей отфильтрованной жидкости, который обозначается Ф₃₀, см³/30 мин. Поскольку раньше промывочные жидкости были исключительно на водной основе, то фильтрацию называли водоотдачей и обозначали В₃₀.

Ф₃₀ и К измеряют с помощью приборов, приводимых в действие силой тяжести, например, ВМ-6 (Рисунок 64) или приводимых в действие давлением сжатого газа, например, ФЛР-2 (Рисунок 65).

В последнее время чаще используют более дешёвые приборы с фильтром по площади меньшим, чем стандартный в два раза, то есть с диаметром не 75 мм, а 53.

Рисунок 64. ВМ-6

Рисунок 65. ФЛР-2

Нормальная фильтрация буровых растворов находится в пределах от 5 до 15 см³/30мин. Если в проектах на строительство скважин фильтрация окажется меньше 5 см³/30мин, то тогда нужно проверять, что, не забыли ли проектировщики при лабораторных исследованиях величину фильтрации умножить на 2.

Толщина фильтрационной корки

Толщина фильтрационной корки зависит от объёма промывочной жидкости, профильтровавшейся через фильтр. Чем больший объём, тем толще корка. Толщину фильтрационной корки К измеряют линейкой непосредственно на фильтре, переломив фильтр пополам, или с помощью иглы Вика (смотри свойства цементных растворов).

Толщина корки не должна быть больше 2 мм для обычных растворов, и не более 3 мм для утяжелённых растворов. У полимерных растворов с Ф₃₀<5 см³/30мин корка превращается в не измеряемую тонкую плёнку.

Водородный показатель

Водородный показатель рН отслеживается в промывочных жидкостях ради того, чтобы предупредить их расслоение на жидкую и твёрдую фазу. Отечественные рецептуры буровых растворов, как правило, имеют щелочную среду, обычно с рН от 8 до 10 . А если, из-за поступления в скважину кислых флюидов, например, сероводорода, рН раствора станет меньше 6,5, то полимеры в растворе начнут флоккулировать (сшивать) твёрдую фазу, которая начнёт наматываться на бурильный инструмент. При этом плотность промывочной жидкости уменьшится, и буровики могут получить нефтегазопроявление, осложнённое прихватом бурильного инструмента.

рН измеряют с помощью лакмусовой бумажки. Изредка – ионометром.

Содержание песка

Содержание песка в промывочной жидкости при поступлении её в насосы, после прохождения системы очистки, по ПБНГП не должно превышать 1% об. Иначе в насосах будут быстро изнашиваться съёмные резиновые и резино-металлические части, и насосы придётся часто останавливать для ремонта, что будет приводить к соответствующим задержкам бурения.

Содержание песка определяется на приборе отстойник ОМ-2 (Рисунок 66), по прилагаемой инструкции.

Рисунок 66. Отстойник ОМ-2

Суточный отстой

Суточный отстой, О, % об., промывочной жидкости определяется в стеклянном мерном цилиндре, объёмом 100 мл. В него заливают 100 мл промывочной жидкости, и через сутки неподвижного состояния без испарения, смотрят, какое количество светлой жидкости образовалось сверху. Этой жидкости не должно быть более 2 мл, то есть 2 % об. Для утяжелённой промывочной жидкости допускается не более 3% об. Столь примитивный (первичный) параметр даёт гарантию стабильности промывочной жидкости, что она не расслоится.