В статье представлены результаты исследования свойств буровых растворов на водной основе, содержащих этиленгликоль и различные полимерные добавки. Массовая концентрация этиленгликоля изменялась от 0 до 80 %. В качестве добавок были рассмотрены крахмал технический, ксантановые биополимеры Duo-Vis (M-ISwaco, США), гаммаксан (Миррико, Россия), катионный флокулянт FLOPAM™ AN934 VHM (SNF, Франция). Исследованы реологические и теплофизические характеристики указанных растворов, а также процесс набухания глин. Показано, что введение этиленгликоля приводит к значительному снижению коэффициента теплопроводности и теплоемкости раствора без существенного ухудшения реологических характеристик. Так, при концентрации этиленгликоля в растворе, равной 65 %, коэффициент теплопроводности снижается на 70 %, теплоемкость – на 40 %. При этом установлено, что при концентрациях ниже 65 % (по массе) этиленгликоль незначительно влияет на вязкость и реологические характеристики буровых полимерных растворов. Еще одним важным фактором, влияющим на устойчивость стенок скважины в процессе бурения многолетнемерзлых пород, является процесс набухания глинистых минералов. Исследования набухания глин при использовании рассматриваемых буровых растворов показали, что добавка этиленгликоля приводит к значительному ингибированию процесса. При содержании этиленгликоля в растворе 50 % (по массе) степень набухания уменьшается практически в 3 раза по сравнению с базовым полимерным раствором. Показана возможность управления теплофизическими и гидратационными характеристиками буровых растворов с помощью введения этиленгликоля без ухудшения их реологических свойств. Полученные в работе данные будут полезны при разработке буровых растворов для бурения в условиях многолетнемерзлых пород.
Список литературы
1. Булатов А.И., Измайлов Л.Б., Лебедев О.А. Проектирование конструкций скважин. – М.: Недра, 1979. – 280 с.
2. Кудряшов Б.Б., Яковлев А.М. Бурение скважин в мерзлых породах. – М.: Недра, 1983. – 286 с.
3. Зверев Г.В., Тарасов А.Ю. Расчет и анализ воздействия многолетнемерзлых пород на крепление скважины № 338 Ванкорского месторождения в период эксплуатации // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2013. – № 8. – С. 41–51.
4. Горелик Я.Б., Солдатов П.В. О нарушении продольной устойчивости эксплуатационных скважин в интервале залегания мерзлых пород // Научная и производственная деятельность‒средство формирования среды обитания человечества: материалы Всерос. молодеж. научно-практической конференции (26‒27 апреля 2016 г). – Тюмень, 2016. – C. 236‒244.
5. Медведский Р.И. Строительство и эксплуатация нефтегазовых скважин в вечномерзлых породах. – М.: Недра, 1987. – 230 с.
6. Марамзин А.В., Рязанов А.А. Бурение разведочных скважин в районах распространения многолетнемерзлых пород. – М.: Недра, 1971. – 148 с.
7. Ликвидация осложнений и аварий при бурении глубоких скважин в ледниках / Н.И. Васильев, П.Г. Талалай, В.М. Зубков [и др.] // Записки Горного института. – 2008. – Т. 178. – С. 181–187.
8. Tunc S., Duman O. The effect of different molecular weight of poly(ethylene glycol) on the electrokinetic and rheological properties of Na-bentonite suspensions // Colloids Surf., A. – 2008. – V. 317. – P. 93–99.
9. De Souza C.E.C., Nascimento R.S.V., Lima A.S. Hydrophobically Modified Poly(Ethylene Glycol) as Reactive Clays Inhibitor Additive in Water-Based Drilling Fluids / C.E.C. De Souza, // J. Appl. Polymer Sci. – 2010. V. 117. – N. 2. – P. 857–864.
10. Measurements of the thermal conductivity coefficient of nanofluids by the hot-wire method / A.V. Minakov, V.Ya. Rudyak, D.V. Guzei [et al.] // J. Eng. Phys. Thermophys. – 2015. – V. 88. – N. 1. – P. 149–162.
11. Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассообмен. – М.: Изд-во МЭИ, 2005. – 550 с.
