Использование буровых растворов при ГНБ. Опыт Электис
Сегодня сложно представить горизонтальное направленное бурение без использования бурового раствора. От качества буровых жидкостей во многом зависят успех бурения, сохранность оборудования и нервов заказчика и подрядчика. Однако даже сейчас есть те, кто совсем не знает, зачем применяются буровые растворы при ГНБ, и какую роль выполняют буровые жидкости в процессе бурения.
Незнание заказчика позволяет ему в некоторых случаях пренебречь такой “мелочью” как бентонит и полимеры, выбрать “что подешевле”, сократить количество расходных материалов, чтобы снизить сметную стоимость проекта, или отказаться от бентонита и полимеров совсем. Так делать нельзя! Сегодня мы расскажем вам почему, а так же покажем, какими полимерами и бентонитами вот уже 10 лет успешно пользуется Электис для бестраншейной прокладки коммуникаций.
Что такое буровой раствор?
Буровой раствор — это сложная многокомпонентная, состоящая из нескольких несмешиваемых фаз система жидкостей (суспензий, эмульгаторов и аэрированных жидкостей). Буровой раствор применяют для промывки скважин в процессе бурения. Также буровая жидкость решает следующие задачи:
Из чего состоит буровой раствор?
В зависимости от сложности прокола и вида грунта, в котором необходимо его сделать, в буровой раствор добавляют разные полимеры и химические реагенты. Каждый из компонентов промывочного раствора имеет свое значение.
Полимеры и химические реагенты позволяют увеличить вязкость раствора препятствуют формированию катышков, делая массу более эластичной и маслянистой в зависимости от характера грунта. Благодаря действию полимеров стабилизируются стенки скважины при сыпучих и неустойчивых грунтах, предотвращается налипание вязкой и глинистой массы на буровую лопатку, улучшаются скользящие и водонепроницаемые свойства раствора, снижается крутящий момент на рабочем инструменте. Добавляют полимеры и реагенты после соединения бентонита с водным кондиционером.
Почему обязательно необходимо использовать бентонит и полимеры при ГНБ?
“Я слышал, что одна буровая компания не использует бентонит и полимеры для ГНБ…”
На тематических форумах часто можно встретить рассказы бурильщиков, в которых они описывают свою работу “всухую”, “на воде” или в крайнем случае “на соленой воде”. Отметим, что чаще всего они говорят о несложных проколах у частных заказчиков или знакомых.
Есть ли современные качественные альтернативы и заменители бентонита и полимеров?
До России новинка еще не дошла, а вот западные компании уже вовсю пользуются этими цветными гелями, и отмечают их высокую надежность и качество. В то же время цена на такие растворы пока остается достаточно высокой. Стоимость гелей для бурения в несколько раз превышает цены на бентонит и полимеры.
Какие полимеры и бентонит использует ЭлектИС в своей работе?
БЕНТОНИТ BENTOLUX HORIZONT UN
Бентонит для ГНБ BENTOLUX HORIZONT UN произведен на основе бентонитовых глин российских месторождений. Помогает подготовить буровой раствор, отличающийся высокой структурной прочностью. Расход подбирается индивидуально для каждого геологического разреза с учетом рекомендуемой рецептуры буровых растворов. Концентрация определяется типом почвы. Для глинистой следует использовать 15–20 кг/м³, для песчаной – от 25 до 30 кг/м³, а для гравия и скальных пород – от 30 до 35 кг/м³.
Область применения:
Bentolux Horizont UN рекомендуется для приготовления бурового раствора при производстве работ методом ГНБ в нормальных и тяжелых условиях, а также при сооружении колодцев.
Преимущества:
BENTOLUX HORIZONT PAC-HV
Полианионная целлюлоза с высокой молекулярной массой, применяется для контроля водоотдачи и вязкости буровых растворов на водной основе.
Область применения:
Контроль фильтрации. Замедление набухания глинистых сланцев. Повышение вязкости в растворах на основе любой воды затворения
(соленой, морской, пресной, с повышенной кальциевой и магниевой агрессией). Создает синергетический эффект с другими химреагентами марки «HORIZONT». Уменьшение липкости и коэффициента трения, бурение в интервалах ММП (многолетне-мерзлых горных породах).
Преимущества :
BENTOLUX HORIZONT PHPA
Реагент, оказывающий инкапсулирующее действие – заключает в оболочку вяжущие, склонные к разбуханию и склеиванию грунты. Предотвращает сужение канала скважины при бурении в глине, склонной к разбуханию и разрушению при других сложных формациях. Совместно с полимерами эффективно снижает липкость фильтрационной корки без добавления смазок.
Область применения:
Закупоривающий материал. Легкорастворимый сухой полимер, используется в качестве ингибитора в глине и сланце, уменьшает силу трения и повышает вязкость. Может применяться в водопроводной воде.
Бентонит для бурения скважин – особенности работы с ним
Создание скважин – сложный и трудоемкий процесс, который требует обязательного применения определенных инструментов и строгого соблюдения технологии. Одним из элементов, без которых бурение было бы проблематичным, является бентонитовая глина.
Рассмотрим более подробно, что это за материал, и какую роль он играет во время бурового процесса.
Состав
Бентонит для бурения скважин представляет собой многокомпонентный состав. Его большая часть (около 70%) — минералы группы монтмориллонитов. Эта группа относится к алюмосиликатам, достоинством которых являются повышенные дисперсионные и гидрофильные качества.
Взаимодействуя с водой, бентонитовая глина сильно набухает, образуя достаточно вязкий гелеобразный раствор.
Во время разработки может быть использована бентонитовая глина с различным составом. Например: Бентонит ПБМА 6-7%, сода кальцинированная 0,1-2%, сода каустическая 0,1-0,5%, Гивпан 0,2-0,3%, Лубриол 1%, вода. Другой вариант: 30-72%; сода кальцинированная – 1-2,5%; сода каустическая — 0,2-0,7%; КМЦ (низкой вязкости) – до 3,5%; ИКЛУБ – 3-8%; ИКД — 0,5-3%; ИКСТАБ (ГРИНДРИЛ) — 2,6-4,5%; ИКПАН-SL — 2,5-4,5%; ИКПАН-RL — 1,2-2,5%; вода.
Как правило, состав бентонитового раствора подбирается в соответствии с составом грунта, в котором предстоит бурить. Таким образом, перед бурением необходимо проанализировать состав почвы, купить бентонит для бурения скважин, и дополнить его определенными компонентами, которые нужным образом скорректируют свойства материала.
Применение материала
Основное назначение бентонита во время бурового процесса – формирование стенок скважины и предотвращение осыпания породы. С этим часто сталкиваются, когда проводят бурение на большой глубине.
Как же «работает» бентонитовая глина?
Во время бурения, когда глина соединяется с водой, она значительно увеличивается в размерах.
После набухания состав становится гелеобразным. Он равномерно распределяется по стенкам скважины, защищая их от воды. Таким образом, станки остаются ровными, а вода, необходимая для бурения, остается в скважине.
У бентонитовой глины есть еще одно особое свойство: она может переходить из гелеобразного состояния в твердое. Для изменений необходимо механическое воздействие. Другими словами, при продвижении бура бентонит формирует стенки скважины, позволяет эффективно продолжать работу.
При этом глина защищает бур от налипания кусков земли, охлаждает пилотную головку, делает скольжение инструментов плавным. Благодаря повышенной вязкости слой бентонита упрощает вывод шлама.
Говоря о достоинствах материала, следует упомянуть и о его фильтрационных свойствах.
Являясь продуктом природного происхождения, бентонит прекрасно защищает источник от попадания в него токсинов и некоторых агрессивных веществ. Именно благодаря экологичности материала разрешено использовать бентонит для бурении скважин питьевой воды.
Согласно нормам, для приготовления раствора на 50 килограмм сухой смеси необходимо около 1 кубического метра воды. Смесь необходимо тщательно перемешать и оставить примерно на 20-30 минут.
Покупая бентонит для бурения скважин в Москве, обращайте особое внимание на состав: чем меньше в материале частей глины, тем выше будет его качество.
Ниже на видео показаны преимущества использования бентопорошков для горизонтально-направленного бурения от компании ОТЭКС.
Надеемся, что статья была вам полезна. Будем благодарны, если поделитесь ею в социальных сетях.
Зачастую при обустройстве частного дома люди сталкиваются с такой проблемой, как отсутствие централизованной подачи воды. В этом случае на участке приходится бурить свою скважину. Конечно, такой работой занимаются специальные службы. Однако машина, оснащенная буром, – это не единственное, что понадобится для такой работы. Чтобы все прошло успешно, обязательно нужна какая-нибудь смазка. Самым недорогим и натуральным вариантом является бентонит.
Описание бентонита и его состав
Бентонит — это вещество, представляющее собой глину. Оно включает в себя много разных компонентов, но на 70 процентов состоит из минералов.
Перед использованием бентонита стоит ознакомиться с советами профессионалов
Минеральные вещества, которые имеет в своем составе бентонитовая глина, обладают высокими дисперсионными и влагопоглощающими свойствами. Именно поэтому такое вещество нашло свое применение во многих отраслях.
Бентонитовая глина может добываться в разных местах. От этого во многом зависит концентрация тех или иных веществ в ней. Для бурения применяется глиняный порошок с разным составом.
Состав бентонита для бурения скважин во многом зависит от свойств почвы. Он выбирается в зависимости от ее состава. Поэтому в каждом случае смесь будет немного отличаться.
Есть несколько веществ, которые обязательно должны присутствовать в глине для бурения. Однако их концентрации в том или ином случае может существенно различаться.
Обязательные вещества, входящие в состав бентонита:
Оптимальными при бурении считаются щелочные бентонитовые смеси. Самым распространенным считается кальциевый бентонит. Однако иногда необходим состав с повышенным содержанием натрия. В этом случае глину смешивают с солями натрия. Такое вещество будет называться кальцинированным.
Где применяется бентонитовый глинопорошок
Бентонитовая глина – это очень ценное вещество. Она имеет ряд очень полезных элементов. Потому и нашла свое применение в разных отраслях человеческой деятельности.
Инструкция по применению бентонитовой глины для разных сфер деятельности будет отличаться. Причем иногда различия бывают очень заметными.
Раствор такой глины нужен в разных сферах:
Это далеко не все сферы применения бентонитовой глины. Она часто используется в промышленности, и в некоторых случаях это натуральное вещество даже нельзя заменить.
Свойства бентонита при бурении
Бентонит активно используется при бурении скважин. Он позволяет скорректировать свойства почвы и существенно облегчить работу. Именно благодаря натуральному составу бентонитовую глину разрешено использовать при добыче питьевой воды.
Такая глина часто используется для источников, потому что ее расход очень экономичен. При набухании она может увеличиваться в размерах в зависимости от состава до семнадцати раз.
Бентонит при взаимодействии с водой превращается в гелеобразный состав. Он выполняет массу функций, необходимых для бурения.
Свойства бетонита при бурении скважин:
Таким образом, бентонит обладает незаменимыми свойствами для бурения скважин. Его плотность оптимальна для хорошего скольжения инструмента.
Преимущества использования вещества
Бентонитовый состав можно заменить и другими веществами. Однако их свойства будут несколько отличаться. Стоит заметить, что большинство профессиональных бурильщиков скважин предпочитают эту натуральную глину большинству натуральных составов. И это неудивительно. Ведь бентонит отличается массой достоинств:
Такое вещество, имея совсем невысокую стоимость, обладает целым списком достоинств. Именно поэтому его так любят использовать бурильщики-профессионалы. При этом при бурении слабых почв бентонитовая глина просто незаменима.
Советы по применению
Приготовить из бентонита состав для бурения несложно. Порошок нужно просто разбавить водой до нужной консистенции, дождаться набухания, после чего использовать. Причем весь процесс занимает совсем немного времени.
Советы по применению бентонита:
Также следует знать, что после замеса бентонитовой смеси ей нужно дать настояться 20 минут. После этого добавлением воды или порошка можно изменить ее густоту.
Бентонит – это натуральное вещество, облегчающее бурение скважин. Опытные бурильщики предпочитают использовать именно его, так как эта глина не только помогает бурить, но и очищает воду.
Природная глина с повышенным содержанием различных минералов, которая при смачивании вспучивается и образует вязкую гелеобразную эмульсию, называется бентонит. Ископаемый материал получил свое название по ассоциации с месторождением глины в городе Benton. Крупнейшие месторождения бентонитных глин находятся в США, Канаде, России, Великобритании. Глина имеет сложный состав, который содержит натрий, магний, окись железа, кальций, кварц, слюду, сепиолиты, полевые шпаты.
Свойства
Решающее значение для продуктивности бурения имеют свойства бурового раствора. Бентонитовая смесь для ГНБ приготавливается непосредственно на месте бурения. В рабочий котлован, заполненный водой, добавляют порошкообразный бентонит, который набухает и посредством многократного прохождения через буровой насос превращается в однородную эмульсию. В зависимости от условий бурения в готовый раствор вводятся дополнительные компоненты, влияющие на плотность, вязкость, водоотдачу и другие параметры.
Эмульсия имеет сложный физико-химический состав и в процессе буровых работ контролируется более чем по 20 параметрам. Забор проб для проверки на соответствие необходимым для бурения качествам осуществляется на выходе шламового потока из ствола скважины. При частичной утрате заданных свойств раствор «освежается» введением в рабочий котлован необходимых компонентов или дополнительных порций бентонита. Опытному мастеру ГНБ достаточно тактильного контакта и визуального осмотра протекающей смеси, чтобы сделать вывод о существенном изменении какого-либо из параметров:
Решающее значение, характеризующее качество бентонита для ГНБ, имеет способность образования глинистой смеси высокой степени вязкости, которая может удерживать воду на протяжении длительного времени.
Способы применения
Бентонит применяется во многих отраслях: пищевой промышленности, сельском хозяйстве, виноделии, косметологии, медицине, стоматологии, строительстве. Область применения бентонита напрямую зависит от содержания в составе преобладающего вещества:
Требования к буровой смеси
Горизонтальные скважины промываются высоковязкими растворами с содержанием 40-50 кг бентонита на 1 м³ воды. Прокачиваемая по стволу скважины эмульсия должна стимулировать разрушение инструментом пластов породы, выводить со шламовым потоком ее частицы на поверхность, освобождая забой скважины, очищать стенки пробуренного канала от налипания слоев породы, обволакивать и герметизировать скважину, предотвращать осыпания и обрушения ее стенок.
Быстро и правильно приготовленная смесь позволяет произвести качественное безаварийное бурение и решить массу задач, от которых напрямую зависит успех процесса создания скважины. На подготовку раствора отводится минимум времени: около 20 минут. За этот срок бентонит должен полностью набухнуть в воде, превратившись в однородную гелеобразную массу.
Как выбрать
Выбор смеси зависит от состава пород, в которых создается скважина, и условий бурения. Производители реализуют глину в виде герметично упакованных готовых смесей бентонитного порошка с добавлением полимеров. Составы рассчитаны на базовые сценарии бурения: легкие пески, глинистые почвы, песчаники, тяжелые скальные породы.
Бентонит и другие материалы для горизонтально направленного бурения
Специальные высокотехнологичные установки мировых производителей XCMG, Vermeer Navigator, DitchWitch для горизонтально направленного бурения – лишь часть оснащения, которое требуется для работ. Провести бестраншейную прокладку инженерных коммуникаций без использования вспомогательных материалов невозможно. И самый важный среди таких материалов – бентонит.
Что такое?
Бентонитовая глина уникальна благодаря своей возможности впитывать влагу и разбухать при этом, увеличиваясь в объеме до 30 раз. В результате гидратации глина превращается в плотный гель, который останавливает проникновение влаги в дальнейшем.
Геологи определяют бентонит как минерал глинистой группы, который происходит как результат распада вулканического пепла. Если традиционные глины образуются в результате распада различных горных пород, то бентонит – это продукт магмы, которая под давлением вырывается из жерла вулкана.
Бентонит по ионообменным свойствам является катионом, который захватывает собственные и чужие и ионы. По составу минерал разделяют на щелочной с повышенном содержанием обменного натрия, щелочноземельный с большей долей обменного кальция.
Для получения качественного бурового раствора
Откуда?
Первое месторождение, которое дало название бентониту, было открыто в Бентоне, в штате Вайоминг в США. Сегодня бентонитовая глина для буровых растворов поставляется из месторождений в разных странах мира: в Италии, Японии, Сирии, Новой Зеландии, Бразилии, Югославии. Крупные месторождения распространены и на территории России. Например, одни из самых ценных бентонитовых глин – щелочные и светложгущиеся – добывают в Красноярском крае, Узбекистане, Азербайджане, Туркмении. Каждое месторождение дает сырье с определенными характеристиками и содержанием тех или иных минералов, которые и определяют сферу использования бентонита.
Зачем?
В горизонтально направленном бурении бентонит используется в качестве гелеобразователя в буровых растворах, связующего компонента – в формовочных смесях.
Буровой раствор – важная составляющая работ по горизонтальному бурению, поэтому его качество и рабочие свойства оказывают сильное влияние на итог проводимых изысканий. Для получения качественного бурового раствора содержание в бентонитовой глине алюмосиликата монтмориллонита ( обеспечивающего высокие впитывающие свойства минерала) должно быть не менее 70%. Для раствора применяются несколько важных показателей оценки качества: условная и пластичная вязкость, коэффициент фильтрации.
Буровой раствор замешивается на поверхности, после чего закачивается в буровую колонну, откуда выносит частицы породы. После завершения работ его откачивают на поверхность с применением специальных установок, реже – оставляют в буровой колонне.
Созданный на основе бентонитовой глины раствор;
А где ещё.
Сфера применения бентонитовых глин огромна. В сельском хозяйстве минерал используют при проведении мелиоративных работ и в качестве мощного адсорбента.
В производстве фруктовых соков и виноделии минерал помогает осветлить напитки, удалить из сусла белковые соединения, ферменты и различные примеси.
В сталелитейном производстве с помощью бентонита очищают сплавы черных металлов и изготавливают формовочные смеси.
В легкой и химической промышленности высоко ценятся поглощающие свойства бентонита и его нетоксичность, поэтому он используется в качестве сорбента, заменителя крахмала.
Перед использованием бентонита стоит ознакомиться с советами профессионалов
В горизонтально направленном бурении бентонит используется в качестве гелеобразователя в буровых растворах, связующего компонента – в формовочных смесях.
Сфера применения бентонитовых глин огромна. В сельском хозяйстве минерал используют при проведении мелиоративных работ и в качестве мощного адсорбента.