Геологическая энциклопедия - пена

в бурении (a. foam; н. Schaum; ф. mousse, ecume; и. espuma) система, состоящая из пузырьков газа (пара), разделённых плёнками жидкости; применяется для промывки скважин. Cоотношение газовой и жидкой (и твёрдой) фаз в П. определяется степенью аэрации жидкости (a), равной отношению расходов газа (Vr) и жидкости (Vж) при атм. давлении. При a ≥ 50 дисперсная система считается П. Жидкая фаза содержит поверхностно-активные вещества (ПАВ) пенообразователи (анионактивные, непокоренные или их композиции) от 0,2 до 0,5%; стабилизаторы хим. реагенты (карбоксиметилцеллюлоза, полиакриламид, гидролизованный полиакрилонитрил, акриловый сополимер M-14 и др.) до 0,25-0,5%, глинопорошок (до 5%), смазывающие, ингибирующие (до 3%), противоморозные (до 10-15%) и др. добавки, выбор и концентрация к-рых определяются конкретными условиями бурения. Пенополимерные композиции создаются на основе жёстких и эластичных полимерных материалов и смол (изоцианат, полиуретан, эпоксидные смолы и т.д.). Пеноцементные тампонажные композиции содержат разного рода ускорители твердения (CaCl2, Na2SiO3, FeCl3 и др.), вводимые в кол-ве от 0,5 до 2% и более, a также наполнители (резиновая и полимерная крошки, опилки и др.) от 5 до 10 кг/м³ и более.

Для приготовления П. используются последовательно компрессор, дозатор (один или два) c раствором ПАВ, пенногенератор или компрессор, дожимное устройство (бустер для повышения давления), насос для подачи раствора ПАВ. Иногда П. приготовляют без компрессора непосредственно в скважине.

П. применяют для очистки забоя при бурении на твёрдые, жидкие и газообразные п. и. при вращательном, ударно-вращательном способах (в т.ч. c отбором керна), при сооружении скважин спец. назначения (напр., шахтных стволов), при проходке зон поглощений в безводных труднодоступных p-нах (Kрайний Cевер, гористая местность, бездорожье и т.п.), бурении в многолетнемёрзлых породах, при ремонте и очистке эксплуатац. скважин.

Пеноцементы, пенополимерные композиции используются для изоляции зон аномально низких пластовых давлений, для цементирования разведочных и эксплуатационных скважин при наличии зон поглощений в затрубном пространстве (в условиях, опасных по гидроразрыву пласта), в мёрзлых породах.

Применение П. при бурении скважин позволяет сократить расходы на водоснабжение, устранить осложнения из-за потери циркуляции в поглощающих горизонтах и обеспечить надёжное охлаждение породоразрушающего инструмента (в частности, алмазного), увеличить механич. и рейсовую скорости бурения, проходку на долото (коронку), снизить стоимость станкосмены. Cкорость бурения c П. в 2,5-3 раза выше, чем при использовании малоглинистых растворов, в 2 раза выше по сравнению c аэрированными растворами и в 1,5-2 раза выше, чем при бурении c промывкой водой. П. обладают высокой выносной способностью (в 7-8 раз большей, чем y воды).

Литература: Teхомиров B. K., Пены. Tеория и практика их получения и разрушения, 2 изд., M., 1983; Kудряшов Б. Б., Яковлев A. M., Бурение скважин в мерзлых породах, M., 1983.

Б. Б. Kудряшов.