Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності фізико -хімічних методів збереження стійкості стінок свердловин в процесі буріння. Досягнення поставленої мети пов'язане з вирішенням наступних завдань: 1. Розробка та обгрунтування ентропоосмотичної моделі фізико -хімічного механізму руйнування стінок свердловин. 2. Розробка способу оцінки осмотичних властивостей бурових розчинів і дослідження впливу хімічних реагентів на рівень осмотичних властивостей. 3. Розробка та удосконалення рецептур бурових розчинів з високими інгібуючими властивостями. 4. Промислове впровадження розроблених рецептур бурових розчинів та оцінка їх ефективності. Об'єктом дослідження даної роботи є фізико-хімічні процеси в системі БР-ПЗС, які викликають руйнування стінок свердловини. Предметом дослідження є самодовільний рух води в системі БР-ПЗС. В роботі застосовувались наступні методи дослідження: лабораторні експерименти з моделювання фізико-хімічних процесів; теоретичний аналіз результатів лабораторних експериментів із залученням елементів синергетичного підходу. ЗМІСТ ВСТУП 5 Розділ 1 СУЧАСНИЙ СТАН ПРОБЛЕМИ ЗБЕРЕЖЕННЯ СТІЙКОСТІ СТІНОК СВЕРДЛОВИНИ В ПРОЦЕСІ БУРІННЯ 10 1.1 Теоретичні і практичні проблеми хімічного закріплення стінок свердловин 12 1.2 Суперечливість і складність теоретичних уявлень про інгібування перетоків у системі буровий розчин - привибійна зона свердловини 14 1.3 Огляд способів визначення осмотичних властивостей бурових розчинів 19 1.4 Висновки до розділу 1 20 Розділ 2 КОНЦЕПТУАЛЬНА МОДЕЛЬ ФІЗЖО-ХІМІЧНИХ ПРИЧИН ПОРУШЕННЯ СТІЙКОСТІ СТІНОК СВЕРДЛОВИН 22 2.1 Сучасні уявлення про структуру рідин 22 2.1.1 Структура водних розчинів в об'ємних умовах 23 2.1.2 Структура розчинів у капілярно-пористому середовищі 25 2.2 Гіпотеза про ентропоосмос 27 2.3 Експериментальне підтвердження гіпотези про ентропоосмос 34 2.3.1 Капілярні явища 34 2.3.2 Вирішальні експерименти з ентропоосмосу 47 2.4 Ентропоосмотична модель нагромадження механічних напружень у гірських породах і руйнування стінок свердловин 51 2.4.1 Нагромадження аномально високих напружень у кристалічних породах 52 2.4.2 Нагромадження напружень у покладах нафти 56 2.4.3 Виникнення напруженого стану у солевих відкладеннях 58 2.4.4 Ентропоосмотична модель руйнування стінок свердловин 59 2.5 Оцінка адекватності ентропоосмотичної моделі руйнування стінок свердловин 61 2.6 Висновки до розділу 2 62 Розділ З РОЗРОБКА І УДОСКОНАЛЕННЯ ФІЗИКО -ХІМІЧНИХ МЕТОДІВ ЗБЕРЕЖЕННЯ СТІЙКОСТІ СТІНОК СВЕРДЛОВИНИ 63 3.1 Принципи попередження руйнування стінок свердловин 63 3.2 Ізоляція стінок свердловин з використанням вапняних бурових розчинів 64 3.2.1 Механізм закріплюючої дії вапна 64 3.2.2 Оцінка рівня інгібуючих властивостей вапна 65 3.2.3 Дослідження розриву гідродинамічного зв'язку в системі буровий розчин - привибійна зона свердловини 69 3.2.4 Удосконалення рецептур вапняних бурових розчинів 71 3.3 Дослідження і удосконалення методу регулювання рівнів структурної організованості води у системі буровий розчин - привибійна зона свердловини 78 3.3.1 Розробка способу визначення рівнів структурної організованості води у системі буровий розчин - привибійна зона свердловини 82 3.3.2 Розробка рецептури високоінгібуючого бурового розчину 86 3.4 Висновки до розділу 3 92 Розділ 4 ПРОМИСЛОВІ ВПРОВАДЖЕННЯ ТА ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ МЕТОДІВ ЗБЕРЕЖЕННЯ СТІЙКОСТІ СВЕРДЛОВИН 94 4.1 Впровадження вапняного бурового розчину на основі органічної колоїдної фази 94 4.2 Впровадження гуматноакрилокалієвого бурового розчину 106 4.3 Висновки до розділу 4 114 ВИСНОВКИ 116 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 119 ДОДАТКИ 135