Технологическая карта ГНБ: как выбор бентонита и реагентов определяет успех проекта

Технологическая карта горизонтально-направленного бурения — это документ, который фиксирует параметры предстоящих работ:

• траекторию скважины — длину, направление, глубину залегания, радиусы изгиба;
• диаметр пилотной скважины и финального расширения;
• трудозатраты и требуемое время на каждом этапе;
• перечень необходимых материалов и оборудования;
• требования безопасности и охраны окружающей среды.

Техкарта фиксирует геологические условия: тип грунта, наличие водоносных горизонтов, глубину залегания плотных пород, вероятность встречи с техногенным мусором. Именно эти данные становятся отправной точкой для выбора бурового раствора.

Каждая скважина уникальна. То, что отлично работает в плотных глинах, может оказаться бесполезным в сухом песке. Поэтому техкарта без детальной проработки вопроса бурового раствора — это дорожная карта без указания маршрута.

Буровой раствор для выполнения техкарты 

Буровой раствор в ГНБ выполняет функции:

1. Укрепление стенок скважины — предотвращение осыпания породы и обрушений.
2. Вынос шлама — транспортировка выбуренной породы на поверхность.
3. Охлаждение и смазка бурового инструмента, снижение трения.
4. Удержание частиц выбуренной породы во взвешенном состоянии.

Если раствор подобран неправильно, страдает каждый из этих пунктов. Стенки скважины начинают осыпаться — и буровой инструмент оказывается зажата в грунте. Шлам не выносится — происходит накопление его в стволе скважины, что впоследствии приводит к обжатию буровых штанг и обрыву инструмента. Трение растет — и установка работает на пределе мощности, расходуя ресурс.

Итог один: техкарта срывается, сроки увеличиваются, бюджет выходит за рамки.

Технологическая карта фиксирует параметры скважины, но именно буровой раствор делает их достижимыми. Если в карте указаны характеристики грунта, глубина, наличие водоносных горизонтов — именно они определяют, какой тип бентонита и какие реагенты нужны для стабильной проходки.

Как тип грунта диктует выбор бентонита

Каждый тип грунта предъявляет свои требования к буровому раствору. Рассмотрим основные категории и рекомендации по выбору материалов линейки BENTOLUX HORIZONT, разработанной специально для различных геологических условий. Продукция линейки BENTOLUX HORIZONT (в том числе PR, UN и TN Premium) выпускается по ТУ 2458-010-81065795-2016, изготавливается из высококоллоидальных глин собственного месторождения группы компаний «Баулюкс».

Сыпучие пески и плывуны

В песках главная угроза — фильтрация воды в грунт. Если раствор теряет воду слишком быстро, стенки скважины теряют устойчивость и начинают обрушаться. Для таких условий требуются составы с повышенной вязкостью и способностью немедленно прекращать фильтрацию.

Рекомендация: BENTOLUX HORIZONT PR — универсальный бентонит класса «премиум» для приготовления однокомпонентного бурового раствора. Разработан для стандартных условий бурения: супеси, суглинка, глинистых отложений. Обеспечивает высокие вязкостные характеристики и низкую водоотдачу, что стабилизирует ствол скважины и исключает вероятность оседания шлама. Идеально подходит для бурения в водонасыщенных песках, супесях и слабоцементированных грунтах. Бентонит Bentolux Horizont PR неприхотлив к воде затворения и не требует дополнительной водоподготовки в случае использования жесткой воды. Также не требует дополнительных обработок кальцинированной содой при использовании жесткой воды. При необходимости применения PR в активных глинах его концентрация снижается до 15–20 кг/м³, при этом рекомендуется добавление ингибитора глин Bentolux Horizont РНРА в концентрации 0,1–0,3 кг/м³.

Технические характеристики BENTOLUX HORIZONT PR (при концентрации 25 кг/м³ на воде с жесткостью 100 — 300 ppm):

• Условная вязкость — 91 сек
• Пластическая вязкость — 13 сПз
• Динамическое напряжение сдвига — 20 фунт/100 фут²
• СНС 10 сек / 10 мин — 7 / 26 фунт/100 фут²

Активные глины и глинистые сланцы

В глинистых породах проблема иная: глина может набухать и налипать на буровой инструмент. Здесь важно контролировать добавление ингибиторов набухания глин такие как Bentolux Horizont РНРА. Бурение в активных глинах в большинстве случаях требует дополнительных обработок бурового раствора полимерными реагентами стабилизаторами, которые снижают активность глины, уменьшают налипание шлама на инструмент.

Рекомендация: BENTOLUX HORIZONT UN — бентонит для ГНБ с модифицирующими добавками. Относится к классу универсальных смесей для приготовления однокомпонентного бурового раствора. За счет использования в составе смесевой основы глинопорошка и специальным образом подобранных полимерных добавок обеспечивает быстрое диспергирование и набор реологических характеристик. Рекомендуется для применения в неосложненных грунтах без дополнительных полимерных добавок при бурении скважин средних диаметров и протяженности (в типовом диапазоне, характерном для горизонтального бурения в таких грунтах). Конкретные допустимые параметры (диаметр, длина) определяются расчетным путем на основе реологических свойств приготовленного раствора, гидравлических потерь и несущей способности, и могут быть увеличены при повышении концентрации или введении реагентов. Для более сложных геологических условий или при больших диаметрах скважины может потребоваться применение продуктов с более высокими реологическими показателями, либо введение дополнительных полимерных добавок в раствор на основе UN.

Технические характеристики BENTOLUX HORIZONT UN (при концентрации 25 кг/м³ на воде с жесткостью 100 — 300 ppm):

• Условная вязкость — 55 сек
• Пластическая вязкость — 12 сПз
• Динамическое напряжение сдвига — 14 фунт/100 фут²
• СНС 10 сек / 10 мин — 5 / 22 фунт/100 фут²

Трещиноватые породы, известняки, доломиты

В твердых породах с трещинами и пустотами главная задача — контроль фильтрации и стабильность раствора при высоких нагрузках. Кроме того, крупные фрагменты выбуренной породы требуют хорошей несущей способности раствора для их выноса.

Рекомендация: BENTOLUX HORIZONT TN Premium — бентонит премиум-сегмента, являющийся аналогом глинопорошков зарубежного производства с улучшенными характеристиками. Продукт изготавливается из высококоллоидальных глин, обладает высоким содержанием активной коллоидной фазы и характеризуется быстрой диспергируемостью в воде. Приготовленный буровой раствор на его основе обладает умеренной условной вязкостью и при этом высокими реологическими характеристиками. Применяется для создания буровых растворов с малым содержанием твердой фазы при ГНБ. Не требует применения дополнительной обработки полимерными добавками при условии нормального бурения без осложнений. Материал применим на всех типах буровых установок и не требует применения бактерицидов при рециркуляции бурового раствора.

Технические характеристики BENTOLUX HORIZONT TN Premium (при концентрации 25 кг/м³ на воде с жесткостью 100 — 300 ppm):

• Условная вязкость — 53 сек
• Пластическая вязкость — 16 сПз
• Динамическое напряжение сдвига — 27 фунт/100 фут²
• СНС 10 сек / 10 мин — 10 / 16 фунт/100 фут²

Как техкарта помогает рассчитать количество материалов

Технологическая карта содержит параметры, которые напрямую влияют на расход бентонита для ГНБ: длина скважины, диаметры расширения, объем скважины, а также тип грунта, скорость бурения, эффективность системы очистки раствора и процент рециркуляции.

Важно не только рассчитать общее количество, но и предусмотреть резерв. В ГНБ бывают нештатные ситуации: неожиданный слой плывуна, увеличенная фильтрация, необходимость дополнительных проработок. При качественном проектировании их вероятность минимизируется, однако, в случае непредвиденной ситуации, если резерва нет — бурение останавливается на время доставки новой партии.

Компания «Баулюкс» предлагает удобный онлайн-калькулятор для расчета расхода бентонита и полимеров при ГНБ, который позволяет оценить потребность в материалах на 1 метр бурения с учетом типа грунта и параметров скважины. Это помогает закладывать в техкарту реалистичные объемы и избегать сюрпризов на объекте.

Несоблюдение технологической карты

Даже при наличии техкарты некоторые подрядчики допускают ошибки, которые сводят на “нет” все расчеты:

1. Игнорирование геологических изысканий. Самый частый случай — работа по «усредненному» сценарию. В техкарте указан тип грунта, но на практике состав может меняться по трассе. Без детального анализа слоев невозможно подобрать правильный раствор.
2. Экономия на качестве. Дешевый бентонит неизвестного происхождения — это всегда риск. Низкое содержание активной коллоидной фазы, нестабильные характеристики, плохая диспергируемость — все это приводит к тому, что раствор не выполняет свои функции. А срыв сроков и аварийные остановки обходятся дороже любой экономии.
3. Нарушение технологии приготовления. Даже качественный бентонит не даст нужного результата, если нарушена последовательность приготовления: вода не подготовлена, бентонит введен до корректировки pH, полимеры добавлены до гидратации бентонита. Технология приготовления — это многоступенчатый процесс, где важна каждая деталь.
4. Отсутствие резерва. Рассчитали «впритык» — и оказались без раствора в момент, когда скважину необходимо заканчивать. Итог — простой установки и потеря времени.

Как правильно интегрировать выбор бентонита в техкарту

Для того, чтобы технологическая карта стала реальным рабочим документом, а не формальностью, в разделе «Требования к расходным материалам» должны быть зафиксированы:

• тип бентонитового материала в зависимости от геологических условий;
• требуемые характеристики раствора: условная вязкость, водоотдача, плотность, pH, тиксотропные свойства;
• расчетный расход материалов на весь объем работ с учетом резерва;
• рекомендации по приготовлению раствора на площадке.

Компания «Баулюкс» готова предоставить консультационную поддержку на этапе составления техкарты: помочь с подбором бентонита и реагентов под конкретные геологические условия, рассчитать необходимое количество материалов и дать рекомендации по технологии приготовления.

Заключение

Технологическая карта ГНБ и буровой раствор — два взаимосвязанных элемента, определяющих успех проекта. Техкарта задает параметры, а правильно подобранный бентонит с необходимыми реологическими характеристиками делает их достижимыми. Нельзя рассматривать эти вещи отдельно.

Линейка BENTOLUX HORIZONT включает решения для разных типов грунтов — от сыпучих песков до трещиноватых скальных пород. Каждый продукт разработан с учетом конкретных задач и позволяет буровику выбрать состав, идеально подходящий под объект.

Если вы готовите техкарту для нового объекта и хотите получить профессиональную консультацию по подбору бентонита и реагентов — обратитесь в отдел продаж материалов для ГНБ компании «Баулюкс». Поможем рассчитать расход, подобрать оптимальный состав и избежать типичных ошибок.