Закачка газа в буровой раствор для понижения его гидростатического давления
До середины 90-х годов в Канаде при бурении большинства горизонтальных и вертикальных скважин в условиях депрессии использовался азот, получаемый методом криогенной технологии. Скважины бурились на глубины, не превышающие 1800-1830 м, при давлении и подаче азота, не превышающих 14 МПа и 42,5 м /мин соответственно. При бурении некоторых более глубоких скважин и горизонтальных стволов большой протяженности расход азота составлял 14 - 85 м /мин при уровнях давления, достигающих 17 МПа, в течение периодов времени, превышающих 20 суток.
Закачка газа в буровой раствор для понижения его гидростатического давления осуществляется либо через бурильную, либо вспомогательную (т.н. "паразитную") колонну. При подаче газа через бурильную колонну его закачка в буровой раствор производится над стояком. Насыщенный газом буровой раствор через бурильную колонну и долото подается на забой, после чего совершает возвратное движение через кольцевое пространство. Используя вспомогательную колонну, закачка газа может производиться через насосно-компрессорные трубы, колонну гибких труб или обсадную колонну. Смешивание газа с буровым раствором происходит на забое, для облегчения возвратного потока жидкости со шламом в кольцевом пространстве. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки.
Подача и давление газа при закачке зависят от геометрических параметров скважины и
давления на забое. При применении "паразитной" системы закачки необходимы более высокие объемы подачи и давления газа, чем это требуется при закачке газа через бурильную колонну. Поскольку буровой раствор в процессе бурения смешивается с пластовыми углеводородными жидкостями, в результате чего могут образовываться горючие смеси, весьма важное значение имеет качественная характеристика закачиваемого газа . Важным фактором является также общая стоимость осуществления буровых работ в условиях депрессии с закачкой газа. В Западной Канаде до середины 90-х годов при бурении скважин в условиях депрессии применялся азот, вырабатываемый непромысловыми криогенными установками, арендуемыми у сторонних фирм. Стоимость азота была высока и представляла собой значительную статью затрат в бурении скважин.