Spis treœci
Przedmowa... 9
1. Rozwój technologii p³uczek wiertniczych... 11
2. Zadania p³uczek wiertniczych... 17
3. Materia³y ilaste w technologii p³uczek wiertniczych... 25
3.1. Ogólny podzia³ i budowa minera³ów ilastych ... 25
3.2. Hydratacja minera³ów ilastych; zdyspergowane uk³ady ilaste ... 33
3.3. W³aœciwoœci elektryczne powierzchni mineralnych cz¹stek koloidalnych; potencja³ zeta... 35
3.4. Zjawiska zachodz¹ce w zdyspergowanych uk³adach ilastych... 42
3.5. Chemiczna aktywacja i³ów bentonitowych ... 49
3.6. Kryteria oceny jakoœci materia³ów ilastych ... 50
4. Polimery w technologii p³uczek wiertniczych... 54
4.1. Najwa¿niejsze pojêcia i definicje ... 54
4.2. Oligomery w technologii p³uczek wiertniczych ... 57
4.2.1. Taniny ... 58
4.2.2. Lignosulfoniany... 59
4.2.3. Lignity i œrodki lignitowo-polimerowe ... 61
4.3. Polimery naturalne i ich modyfikacje stosowane w p³uczkach wiertniczych... 63
4.3.1. Xanthan Gum ... 64
4.3.2. Guar Gum ... 66
4.3.3. Celuloza i jej pochodne – KMC, HEC, KMHEC, HEKMC, MC, OEC ... 67
4.3.4. Skrobia i jej pochodne otrzymywane w wyniku obróbki termiczno-alkalicznej oraz modyfikacji jonami (K+, Ca2+, Mg2+): KMS, HRS ... 72
4.4. Polimery syntetyczne stosowane w p³uczkach wiertniczych ... 77
4.4.1. Niejonowe polimery rozpuszczalne w wodzie... 77
4.4.2. Anionowe polimery rozpuszczalne w wodzie... 78
4.4.3. Kationowe polimery rozpuszczalne w wodzie... 82
4.4.4. Amfolityczne polimery rozpuszczalne w wodzie (zwane tak¿e polimerami amfoterycznymi) ... 85
5
4.5. Charakterystyka polimerów syntetycznych najczêœciej stosowanych
w technologii p³uczek wiertniczych ... 91
4.6. Kompleksowanie polimerów naturalnych lub ich pochodnych z polimerami syntetycznymi ... 92
4.7. Wykaz produktów zawieraj¹cych polimery naturalne, modyfikowane oraz mieszaniny polimerów naturalnych i syntetycznych ... 94
5. Zjawiska zachodz¹ce w uk³adach zdyspergowanych z dodatkiem polimerów... 98
5.1. Masa cz¹steczkowa polimeru a lepkoœæ jego roztworów wodnych... 98
5.2. Adsorpcja polimeru z roztworu na powierzchni cz¹stek sta³ych ... 103
5.3. Stabilizacja uk³adów zdyspergowanych w wyniku dzia³ania polimerów ... 107
5.4. Dzia³anie stabilizuj¹co-peptyzuj¹ce oligomerów ... 108
5.5. Flokulacja uk³adów zdyspergowanych w wyniku dzia³ania polimerów... 109
5.6. Mechanizm dzia³ania polimerowych inhibitorów hydratacji w p³uczkach wiertniczych... 113
6. Materia³y obci¹¿aj¹ce; regulowanie gêstoœci p³uczek wiertniczych... 121
6.1. Sta³e materia³y obci¹¿aj¹ce... 121
6.1.1. Baryt BaSO4... 124
6.1.2. Sproszkowane rudy ¿elaza ... 124
6.1.3. Wêglanowe materia³y obci¹¿aj¹ce ... 126
6.2. Sole nieorganiczne jako materia³y obci¹¿aj¹ce... 127
6.3. Sole organiczne stosowane do obci¹¿ania p³uczek wiertniczych... 130
6.4. Wzory obliczeniowe do wykorzystania przy regulowaniu gêstoœci p³uczek wiertniczych... 131
7. Nieorganiczne œrodki chemiczne stosowane w technologii p³uczek wiertniczych... 134
8. Œrodki powierzchniowo czynne (SPC)... 144
8.1. Charakterystyka œrodków powierzchniowo czynnych ... 144
8.2. Wykorzystanie œrodków powierzchniowo czynnych w wiertnictwie... 150
9. Pomocnicze dodatki do p³uczek stosowane w celu poprawy ich oddzia³ywania w okreœlonych warunkach... 157
9.1. Œrodki stosowane w celu poprawy w³aœciwoœci smarnych p³uczek wiertniczych... 157
9.2. Inhibitory korozji ... 160
9.3. Œrodki wi¹¿¹ce tlen w p³uczkach wiertniczych ... 163
9.4. Œrodki wi¹¿¹ce siarkowodór w p³uczkach wiertniczych ... 165
9.5. Œrodki bakteriobójcze ... 168
9.6. Blokatory strefy przyotworowej ... 170
9.7. Materia³y do likwidacji zaników p³uczki... 175
10. Filtracja p³uczek wiertniczych... 184
11. Reologia, reometria i hydraulika cieczy wiertniczych... 192
11.1. Podstawowe pojêcia i zale¿noœci w reologii ... 192
6
11.2. Odkszta³cenia cia³ rzeczywistych ... 192
11.2.1. Cia³a reologicznie doskona³e... 195
11.2.2. Podzia³ cieczy... 196
11.3. Parametry reologiczne... 203
11.3.1 Zasady pomiaru ... 203
11.3.2. Lepkoœciomierze obrotowe ... 205
11.3.3. Lepkoœciomierze kapilarne ... 210
11.4. Obliczanie parametrów reologicznych ... 213
11.5. Pomiar w³aœciwoœci reologicznych w szerszych zakresach szybkoœci œcinania... 216
11.6. Reologiczna charakterystyka p³uczek wiertniczych... 217
11.6.1. Wp³yw obróbki chemicznej na parametry reologiczne p³uczek wiertniczych... 217
11.6.2. Wp³yw temperatury i ciœnienia na parametry reologiczne p³uczek wiertniczych... 219
11.7. Przep³yw cieczy ... 220
11.8. Przep³yw p³uczki wiertniczej w systemie kr¹¿enia ... 220
11.9. Klasyfikacja przep³ywu na podstawie liczb przep³ywu... 223
11.10. Opory przep³ywu cieczy wiertniczych ... 225
11.11. Modele reologiczne cieczy wiertniczych ... 231
11.12. Dobór modelu reologicznego ... 235
12. Parametry p³uczek wiertniczych; przyrz¹dy i pomiary; analizy chemiczne.... 238
12.1. Pomiar parametrów technologicznych ... 238
12.1.1. Oznaczanie gêstoœci p³ynu wiertniczego... 238
12.1.2. Oznaczanie lepkoœci umownej p³ynu wiertniczego za pomoc¹ lejka Marsha ... 239
12.1.3. Oznaczanie parametrów reologicznych p³ynu wiertniczego za pomoc¹ lepkoœciomierza typu Fann ... 240
12.1.4. Pomiar wytrzyma³oœci strukturalnej p³ynu wiertniczego za pomoc¹ lepkoœciomierza typu Fann o szeœciu zakresach prêdkoœci obrotowej... 241
12.1.5. Oznaczanie wytrzyma³oœci strukturalnej za pomoc¹ szirometru ... 242
12.1.6. Oznaczanie zawartoœci fazy sta³ej w p³uczce wiertniczej... 243
12.1.7. Oznaczanie zawartoœci piasku w p³uczce wiertniczej... 244
12.1.8. Okreœlenie filtracji w warunkach niskiej temperatury i niskiego ciœnienia oraz pomiar gruboœci osadu filtracyjnego... 245
12.1.9. Oznaczanie pH p³ynu wiertniczego i jego filtratu ... 246
12.2. Analizy chemiczne p³ynu wiertniczego i jego filtratu... 247
12.2.1. Oznaczanie koncentracji jonów Cl–(zasolenie p³uczki)... 247
12.2.2. Oznaczanie koncentracji jonów Ca2+i Mg2+... 248
12.2.3. Oznaczanie alkalicznoœci filtratuPfiMf... 250
12.2.4. Oznaczenie koncentracji jonów K+... 251
12.2.5. Oznaczanie koncentracji czêœciowo hydrolizowanego poliakryloamidu PHPA... 252
12.2.6. Oznaczenie zawartoœci montmorillonitu ... 254
7
13. Badania specjalistyczne p³uczek wiertniczych ... 258
14. Klasyfikacja p³uczek wiertniczych ... 262
15. Rodzaje p³uczek wiertniczych na osnowie wodnej... 265
15.1. P³uczka wodna ... 265
15.2. P³uczki wiertnicze samorodne ... 266
15.3. P³uczki wiertnicze bentonitowe ... 267
15.4. P³uczki bentonitowe stosowane w technologiach HDD (Horizontal Directional Drilling) ... 268
15.5. P³uczki do wierceñ hydrogeologicznych z zastosowaniem modyfikowanej ¿ywicy guarowej Guar Gum ... 270
15.6. P³uczki do przewiercania ska³ ilastych ... 272
15.6.1. P³uczki polimerowo-potasowe ... 274
15.6.2. P³uczki krzemianowe ... 276
15.6.3. P³uczki glikolowo-potasowe ... 279
15.6.4. P³uczki wodorotlenkowe ... 280
15.6.5. P³uczki amfoteryczne ... 283
15.7. P³uczki do dowiercania z³ó¿ wêglowodorów... 293
15.7.1. Przyczyny zmian przepuszczalnoœci w strefie przyotworowej... 293
15.7.2. P³uczki do dowiercania z³ó¿ DIF ... 305
15.8. P³uczki do przewiercania utworów solnych... 312
16. P³uczki na osnowie cieczy organicznych (olejowe i syntetyczne) ... 322
16.1. P³uczki na osnowie oleju ... 332
16.2. P³uczki syntetyczne... 336
17. P³uczki powietrzne i pianowe... 342
17.1. P³uczka powietrzna ... 343
17.2. P³uczki aeryzowane... 346
17.3. P³uczki pianowe ... 347
18. Sporz¹dzanie p³uczek wiertniczych... 367
19. Kontrola fazy sta³ej – oczyszczanie p³uczek ... 371
19.1. Urz¹dzenia mechaniczne do oddzielania fazy sta³ej z p³uczek... 374
19.2. Nowe rozwi¹zania konstrukcyjne... 389
19.3. Chemiczny sposób kontroli fazy sta³ej z wykorzystaniem stacji flokulacyjnej ... 394
20. Ciecze robocze/ciecze specjalne... 397
20.1. Ciecze do rekonstrukcji odwiertów ... 397
20.2. Ciecze nadpakerowe ... 412
21. Utylizacja odpadów p³uczkowych... 415
22. Wybrane jednostki i wspó³czynniki przeliczeniowe ... 427
