Влияние качества бентонитового раствора на конечную стоимость работ по технолонии ГНБ

Май, 2014

Себестоимость одного потраченного куба бурового раствора, а самое главное - его качество, напрямую влияет на итоговую стоимость работ.

Так как концентрации бентонита и полимера на кубический метр воды у каждого производителя будут свои, параметры и реология в полученном растворе будет совершенно разными. На эти показатели влияют качество сырья, месторождение бентонитовых глин, способ производства, условия производства, контроль качества, способы полимеризации, модификации и ряд других показателей.

PH-метр-кондуктометр МРС

Именно от этих показателей будет зависеть эффективность и экономичность бурового раствора. Два разных бентонита при одной концентрации могут выдавать разные реологические показатели. Качественный бентонит можно использовать в меньших количествах, чем его аналог, экономя на стоимости работ не в ущерб качеству.

Следует учитывать, что использование качественных бентонитов и полимеров будут сокращать издержки на ремонт бентонитовых насосов и буровых установок. Известно, что песок и другой абразивный материал, который может включать в себя бентонит, приводит к увеличенному износу трущихся деталей бентонитового насоса и выводит из строя этот дорогостоящий узел.

Повышенные нагрузки из-за увеличения сил на протягивание труб, разбуривания скважины или другие последствия неправильно приготовленного бурового раствора, приводят к тому, что установка работает на полную мощность, иногда достигая своих пиковых показателей. Это приводит к поломке гидравлической системы и других механизмов буровой.

Соблюдая технологию бурения и используя качественный бентонит и полимеры, можно избежать ряда неприятных последствий, таких, как:

  • ускоренный износ инструмента при бурении не связных грунтов;
  • ибыточное давление в скважине при потере циркуляции;
  • обжим трубы или бурового инструмента;
  • обрыв трубы или поломка бурового инструмента;
  • «грифоны»;
  • потеря циркуляции в скважине.

Комплекс полевой лаборатории для определения технологических свойств бурового раствора

Говоря о важности подбора качественных материалов, нельзя не отметить бентонитовые смеси   голландского производства «Swelltonite® HQ», одного из лидеров в производстве в линейке продуктов для ГНБ.

Бентонит «Swelltonite® HQ» изготавливается в Голландии на заводе Best Drilling Chemicals из бентонитовых глин, добытых в США, в штате Вайоминг (Wyoming). В отличие от многих других производителей,  компания предоставляет документальное подтверждение происхождения материала.

Компания Best Drilling Chemicals International BV была основана более 30 лет тому назад. Ее основатель John E. Berkhuysen до этого работал в известном концерне Shell Overseas/Akzo. Поэтому называть продукты BDC «новинкой» было бы не вполне корректно. По сравнению с возрастом большинства, если не всех, российских производителей бентонита и полимеров для ГНБ. BDC – «ветеран» рынка производства профессиональной химии для бурения с прозрачной историей. Надо упомянуть здесь, что производство бентонита и полимеров для ГНБ – это лишь малая часть выпускаемой продукции под этой маркой. Основная масса – это материалы для нефте-газовой промышленности.

В России официальными дилерами концерна являются три компании, среди которых -  ООО «ТД «ЛидерСтрой».

Тестер продольного набухания в динамическом режиме с компактором Ofite

Это решение принималось сначала на базе «историй успеха» реализованных проектов на материалах этого производителя, а далее уже на собственном опыте использования и первых отзывах от клиентов. Наверное, именно этим объясняется не такая «раскрученность» бренда, как некоторых других, которые больше «на слуху». Тратить серьезные средства на «раскрутку» означало бы повысить конечную стоимость продукта.

Как известно, хороший продукт продает себя сам, что и подтверждает увеличение сбыта в РФ в 4 и более раза в год с 2010 года и по сегодняшний день.

Технические характеристики:

  • Продукт практически не содержит песка (0,01%-0,02%), что позволяет увеличить ресурс работы насоса высокого давления, качающего буровой раствор;
  • Легко распускается в смесителях любого типа, применяемых в бурении;
  • Не требует водоподготовки, а именно регуляции pH и dH, тем самым сокращает время и затраты на приготовление бурового раствора и минимизирует риски связанные с человеческим фактором;
  • Не требует дополнительного использования полимеров для понижения фильтрации при работе в несвязных грунтах диаметром до 400 мм и длиной до 200 м (При концентрации в 25 кг на 1 куб.м. воды получаем водоотдачу в 13,5 мл за 30 мин. Норма по стандарту API при работе в песках 15 мл). С помощью данного свойства сокращаем время на производство работ и сокращаем себестоимость объекта;
  • Регулирование реологических параметров достигается исключительно за счёт изменения концентрации «Swelltonite® HQ» в водном растворе, за счет этого минимизируем риски связанные с человеческим фактором;
  • «Swelltonite® HQ» при одинаковой концентрации на 1м³, в сравнении с конкурентами, достигаются более высокие показатели реологических свойств, в среднем на 22-25%;
  • «Swelltonite® HQ» натриевый бентонит с содержанием монтмориллонита 90% и более (при норме в ГНБ 70%)

Вибросито FRITSCH Analysette 3 PRO

В 2014 году компания "ЛидерСтрой" провела крупномасштабный лабораторный анализ реологии многих популярных бентонитов, представленных на российском рынке.

Исследование проводилось по всем основным параметрам:

  • AV – кажущаяся вязкость (сП);
  • PV – пластическая вязкость (сП);
  • YP – предел текучести (фунт/100 фут²) (ДНС);
  • Свойства геля (структурная прочность) – 10 секунд, 10 минут (СНС);
  • Фильтрационные показатели – 30 минут;
  • Вискозиметр Fann-а – при оборотах 600 и 300.


Результаты исследований:



Высокое показание ДНС у одного раствора указывает на его лучшую способность выноса шлама, чем у раствора с той же плотностью, но при низком показании этого параметра. CНC - характеризует качество удержания во взвешенном состоянии утяжелителя и частиц выбуренной породы при прекращении циркуляции бурового раствора.

Отношение YP/PV - не должно превышать 3 (исключение при бурении скальных пород). Водоотдача показывает способность бурового раствора отдавать воду пористым грунтам (породам) под действием перепада давления. Естественно, чем ниже этот показатель, тем легче работать в несвязном грунте. Будет уменьшаться износ инструмента, уменьшаться крутящий момент и потери бурового раствора, а так же минимизирован риск осыпания скважины.

Безусловно, некоторые показатели не должны быть слишком высокими, а именно - CНC и ДНС, так как могут возникать дополнительные проблемы с прокачиванием бурового раствора, «поршневание» скважины с потерей циркуляции и другие неприятности. В связи с этим, оценив основные параметры, указанные в таблице выше, можно без особого труда подобрать нужную рецептуру бурового раствора с соответствующими реологическими свойствами, чтобы без особых рисков и лишних трудозатрат пробурить скважину и затащить трубу.

Разумеется, риски в бурении остаются всегда и на 100% исключить их, полагаясь только на буровой раствор нельзя. Но, тем не менее, соблюдая технологии по приготовлению буровых растворов и бурения скважин методом ГНБ, учитывая грунты, погодные условия и минимизировав человеческий фактор, можно сократить риски на 90%, а значит и уменьшить сроки и затраты на производство работ. Остальные 10% оставим на техническое состояние техники, бурового инструмента и другие непредвиденные факторы, к буровому раствору отношения не имеющие.

Данные из таблицы также показывают сравнительное качество растворов, а именно, какое количество бентонита или полимера нужно добавить для достижения определенных параметров бурового раствора. Например, чтобы бурить в песках, нужно получить водоотдачу 15 мл с YP – 20 (фунт/100 фут²), СНС 12 и 14 соответственно.

Для бентонита «Swelltonite® HQ» необходима концентрация 20 килограмм на кубический метр, в то время, как для аналогов потребуется – 27-30 килограмм на куб для достижения одних и тех же рабочих качеств. Либо добавить необходимое количество полимеров, что само собой увеличивает себестоимость работ и драгоценное время на приготовление раствора, особенно при наличии всего одной смесительной установки на участке.

Таким образом, стоимость одной тонны бентонита не является главным показателем в итоговой смете объекта.

Главными являются - общая смета на количество потраченных материалов, сроки и трудозатраты, а также другие непредвиденные статьи, которые могут возникнуть в ходе работ, например - поломка и истирание бурового инструмента и комплектующих, выход из строя узлов буровой установки и другие.

Примеры успешных проектов с истользованием бентонитовых смесей производства «Swelltonite® HQ»

Переход под Финским заливом

Компания-исполнитель: ОАО «СМУ-303»
Место проведения работ: г. Кронштадт (Финский залив)
Буровая установка: Prime Drilling РD 500/150RP (ТЯГОВОЕ УСИЛИЕ 500 Т), Prime Drilling РD 100/50RP (ТЯГОВОЕ УСИЛИЕ 100 Т), система очистки Derrick.
Труба: стальная 530 мм;
Грунт: от сверхплотных серых песков и суглинков различной плотности до обводненных неустойчивых супесей и несвязных донных отложений;
Протяженность: 1) первый участок протяженностью 2037 м; 2) второй участок протяженностью 1650 м;
Конечное расширение: 800 мм.
Используемые компоненты и концентрации: бентонит «Swelltonite® HQ» (20 кг/куб) и полимер ЕМ-35 (0,3 кг/куб).
Сложности и особенности: встречающиеся по трассе валуны, нестабильные грунты, необходимость балластировки рабочего трубопровода, глубина залегания не менее 19 метров, приготовление раствора на подсоленной воде из Финского залива.
Форс-мажор: по технической причине после предварительного расширения 800 мм работы пришлось приостановить на 3 дня для укладки трубы для протяжки.
Итог: приготовленный буровой раствор не потерял своих свойств, и скважина не была потеряна. Последующая затяжка трубы прошла без осложнений. Нагрузки Prime Drilling РD 500/150RP тягового усилия не превышали расчетной величины 70 тонн.

Строительство ЦКАД

Компания-исполнитель: ООО «Артстрой»
Место проведения работ: Москвоская область, Щелковский район
Буровая установка: XCMG XZ320 (ТЯГОВОЕ УСИЛИЕ 32 Т)
Труба: 3 трубы ПНД 160 мм;
Грунт: торф, обводненный песок, илистые отложения;
Протяженность: 521 метр;
Конечное расширение: 600 мм.
Используемые компоненты и концентрации: Бентонит «Swelltonite® HQ» (20 кг/куб) и полимер SupraXan (0,5 кг/куб), полимер Modilub (1 литр/куб) на протяжку труб для улучшения скольжения в песках.
Сложности и особенности: Нестабильные грунты. Сокращенное время на производство работ. Один смесительный узел объемом 3 куб.м.
Итог: Последующая затяжка труб прошла без осложнений на всех этапах. Нагрузки XCMG XZ320 тягового усилия не превышали расчетной величины 32 тонн.

Переход под озерами

Компания-исполнитель: ООО «ГидроЭлектроМонтаж»
Место проведения работ: Кировская область (озера: Синее, Просное, Ивановское)
Буровая установка: XCMG XZ500
Труба: Сталь 530 мм в изоляции;
Грунт: суглинок тугопластичный, водонасыщенный песок с включением гравия, песок средней крупности;
Протяженность: 1) 346 м; 2) 392,5 м; 3) 376 м.
Конечное расширение: 700 мм.
Используемые компоненты и концентрации: бентонит «Swelltonite® HQ» (25-27 кг/куб) и полимер SupraXan (от 0,5 до 1 кг/куб), полимер PAC R (от 0,5 до 0,7 кг/куб), полимер Modilub (1 литр/куб) и Argipol на протяжку труб для улучшения скольжения в песках.
Сложности и особенности:
нестабильные грунты с включением гравия. Сохранение изоляции на трубе. Каждый переход разбивался на разные участки. Под каждый участок готовилась своя рецептура бурового раствора.
Форс-мажор: по технической причине на озере Синее после предварительного расширения 600 мм работы пришлось приостановить на 10 дней для опресовки и подготовки трубы для протяжки.
Итог: соблюдение технологии приготовления буровых растворов и технологии производства работ методом ГНБ позволили избежать непредвиденных расходов и выполнить объект в срок. Высокое качество компонентов не требовали более детального контроля параметров бурового раствора.

Переход под рекой Окой

Компания-исполнитель: ООО «ГНБ-Стройсервис»
Место проведения работ: Рязанская область (река Ока)
Буровая установка: Ditch Witch JT3020
Труба: ПНД 160 мм;
Грунт: водонасыщенный песок с включение гравия, песок средней крупности;
Протяженность: 1) 344 м 2) 341 м.
Конечное расширение: 300 мм.
Используемые компоненты и концентрации: бентонит «Swelltonite® HQ» (25кг/куб) и полимер SupraXan (0,5кг/куб).
Сложности и особенности: нестабильные грунты с включением гравия. Большой перепад высот до 15 метров. Прошлый опыт другой организации работы на этом объекте (было потеряно 2 расширителя и 40 штанг).
Итог: работа выполнена за 7 рабочих дней с учетом расстановки и подготовки оборудования и сварки трубы.

Материал предоставлен компанией "Лидер Строй",
www.gnbservice.ru

Дополнительные материалы по теме:

Российское общество по внедрению бестраншейных технологий призвано решать проблемы отрасли

Не существует ситуаций, когда применение техники и технологии ГНБ ведет к удорожанию проекта 

 
Отправить комментарий

Защитный код
Обновить

Подписка на новости