Описаны функции промывки скважин, требования к буровым растворам и их основные свойства. Особенно важными являются такие свойства, как плотность, водоотдача, вязкость, напряжение сдвига. О сервисе Прессе Авторские права Связаться с нами Авторам Рекламодателям Разработчикам. Одним из основных требований, предъявляемых к буровым растворам, для успешной проводки искривленных и ГС является возможность регулирования плотности раствора. Классификация буровых растворов и их особенности. Буровые растворы с малым содержанием твердой фазы и недиспергированные растворы.
Влияние водоотдачи бурового раствора на процесс бурения
Заказать основу с высокими качественными показателями для буровых растворов. Химические реагенты для промывочных сред от производителя в Екатеринбурге с доставкой по России. Заказать основу с высокими качественными показателями для буровых растворов. Химические реагенты для промывочных сред от производителя в Екатеринбурге с доставкой по России. Библиографическое описание: Кельметр, В. В. Разработка рецептур буровых растворов для бурения скважин на Самотлорском нефтегазоконденсатном месторождении / В. В. Кельметр. Снижение водоотдачи раствора обеспечивают за счет увеличения содержания солей хлорида натрия и/или кальция в буровом растворе, которые вводят в водный раствор КМЦ. объем фильтрата, отделившегося от бурового раствора за 30 мин при пропускании.
Буровой раствор
Основной функцией буровых растворов на водной основе при бурении в глинах является контроль над процессами их гидратации и набухания. Поступающая в скважину пластовая вода увеличивает водоотдачу бурового раствора и вызывает образование на стенках скважины рыхлой и неплотной корки. показаны) буровой раствор очищается от выбуренной породы, затем. поступает в приемные емкости 22 буровых насосов и вновь. закачивается в скважину. Заказать основу с высокими качественными показателями для буровых растворов. Химические реагенты для промывочных сред от производителя в Екатеринбурге с доставкой по России.
Понятие о плотности бурового раствора и её расчёт, приборы для замера плотности.
| Показатель фильтрации (водоотдача) | Снижения водоотдачи буровых растворов можно добиться добавками нефти, которые, распределяясь в виде глобул, образуют в растворе суспензионно-эмульсионную структуру. |
| Стабильность бурового раствора | Снижение водоотдачи раствора обеспечивают за счет увеличения содержания солей хлорида натрия и/или кальция в буровом растворе, которые вводят в водный раствор КМЦ. |
| Показатели свойств буровых растворов | § обеспечение информации о геологическом разрезе. Типы буровых растворов: Глинистые буровые растворы получили наибольшее распространение при бурении скважин. |
| Буровые растворы для скважин | | Одним из ключевых свойств бурового раствора является его водоотдача – способность быстро и эффективно выводить воду из скважины с помощью скважинных насосов. |
Буровые растворы. Классификация, параметры, свойства
это способность раствора отдавать воду пористым породам под действием перепада давления. Свойства бурового раствора могут быть распределены на пять основных категорий. предельное динамическое напряжение сдвига, дПа (мг/см2); φ - отсчет показаний прибора при частоте вращения стакана 600 мин-1. 3.4. Определение водоотдачи буровых растворов. Буровые растворы – это комплексные дисперсные системы, состоящие из нескольких основных компонентов и ряда специализированных химических присадок-реагентов.
Буровые растворы. Предназначение
Она не должна превышать давление гидроразрыва пласта. Давление гидроразрыва - давление, при котором в горной породе начинают возникать трещины, что может стать причиной поглощения бурового или тампонажного раствора, а затем и ГНВП газо-нефте-водопроявления. Вообще гидроразрыв - это метод в нефтедобыче для повышения проницаемости пласта путем закачки туда под высоким давлением жидкости с агентом например, кварцевый песок или пропант , который закрепляет появляющиеся трещины. Он позволяет расширить имеющиеся и образовать новые трещины, что увеличит проницаемость и, следовательно, нефтеотдачу. Но это-искусственный метод, изобретенный человеком. А здесь обыкновенная ошибка в расчетах плотности раствора может привести к аналогичному результату! Поэтому плотность должна контролироваться каждые полчаса! Для недопущения таких моментов, при составлении наряд-заказа на бурение четко указывается, с какой плотностью бурового раствора необходимо проходить бурить тот или иной пласт.
Ареометр для измерения плотности. Условная вязкость текучесть - величина, характеризующая течение жидкости способность раствора прокачиваться насосами и определяющая очистку забоя.
Высокие температуры и давления приводят к повышению водоотдачи и снижению вязкости раствора. Предельное статическое напряжение сдвига СНС при этом, как правило, повышается. Однако иногда с ростом температур СНС может и снижаться. Обработка химическими реагентами проводится для обеспечения тех или иных качественных показателей, но основное ее назначение - стабилизация бурового раствора дисперсной системы либо изменение структурно-механических. Эти две задачи взаимосвязаны. Процесс стабилизации обычно сопровождается пептизацией раствора, что повышает плотность и прочность фильтрационной корки.
Способность раствора удалять отходы и грунт из скважины снижает вероятность застревания или заклинивания бурового инструмента. Высокая водоотдача позволяет эффективно промывать скважину, что способствует снижению сопротивления при проходке, а следовательно, ускоряет процесс бурения. Более того, водоотдача бурового раствора влияет на скорость удаления выбуренной грунтовой массы из скважины. Если водоотдача недостаточна, грунт может засорять скважину, что приведет к замедлению бурения и ухудшению его качества. Высокая водоотдача позволяет эффективно удалять грунт из скважины, что способствует ускорению процесса бурения. Таким образом, водоотдача бурового раствора оказывает значительное влияние на скорость бурения скважин. Высокая водоотдача способствует более эффективному охлаждению долота, улучшению гидравлических свойств раствора и удалению выбуренной грунтовой массы. В результате процесс бурения становится более быстрым и эффективным. Влияние водоотдачи на глубину проникновения инструмента Слишком высокая водоотдача может привести к нестабильности бурового процесса. В таком случае, часть бурового раствора будет просачиваться через поры грунта и оставаться на поверхности. Такое явление будет препятствовать глубине проникновения инструмента, так как вода окажется на пути бурения и создаст дополнительное сопротивление. С другой стороны, слишком низкая водоотдача может привести к трению инструмента о стенки скважины. Вода, добавленная в буровой раствор, обеспечивает смазку и охлаждение инструмента во время его работы. Если воды недостаточно, на поверхности инструмента могут образоваться трения, что приведет к износу и повреждению инструмента. Поэтому, оптимально подобранная водоотдача бурового раствора является важным фактором для достижения глубины проникновения инструмента. Она должна быть достаточной для смазки и охлаждения инструмента, но не слишком высокой, чтобы избежать потери бурового раствора на поверхности. Влияние водоотдачи на качество бурового раствора Высокая водоотдача бурового раствора говорит о том, что раствор легко удерживает воду и не способен адекватно разрушать горные породы. При этом, раствор может стать слишком вязким, что затрудняет продвижение бурильной колонны. В таком случае, возможны пробои избыточного давления, образование полостей и другие проблемы, которые могут вызывать остановку бурения и дополнительные затраты. С другой стороны, низкая водоотдача может привести к потере воды, особенно в условиях высоких температур или при наличии трещин в породах. Такая потеря влаги может снизить эффективность бурового раствора, что также отразится на результативности бурения. Кроме того, отсутствие влаги может привести к образованию засоров в бурильной колонне и повышению ее износа, требуя дополнительного обслуживания и замены оборудования. Таким образом, оптимальная водоотдача бурового раствора важна для достижения высоких результатов при бурении.
Кроме того, увеличивается коэффициент нефтегазоотдачи пласта. Аэрированные буровые растворыпредставляют собой смеси пузырьков воздуха с промывочными жидкостями водой, нефтеэмульсиями и др. Для повышения стабильности аэрированных растворов в их состав вводят реагенты - поверхностно-активные вещества и пенообразователи. Использование буровых растворов преследует следующие цели: 1 вынос частиц выбуренной породы из скважины; 2 передача энергии турбобуру или винтовому двигателю; 3 предупреждение-поступления в скважину нефти, газа и воды; i 4 удержание частичек разбуренной породы во взвешенном со- стоянии при прекращении циркуляции; 5 охлаждение и смазывание трущихся деталей долота; 6 уменьшение трения бурильных труб о стенки скважины; 7 предотвращение обвалов пород со стенок скважины; 8 уменьшение проницаемости стенок скважины, благодаря коркообразованию. Соответственно буровые растворы должны удовлетворять ряду требований: выполнять возложенные функции; не оказывать вредного влияния на бурильный инструмент и забойные двигатели коррозия, абразивный износ и т. Техническая вода- наиболее доступная и дешевая промывочная жидкость. Название работы: Свойства бурового раствора, порядок их определения Предметная область: География, геология и геодезия Описание: Свойства бурового раствора, порядок их определения. Основные параметры, которые характеризуют свойство БР относятся: плотность, условная вязкость, показатель фильтрации, СНС, толщины глинистой корки, содержание песка, содержание водородных ионов. Дата добавления: 2013-03-18 Работу скачали: 15 чел. Свойства бурового раствора, порядок их определения. Плотность БР раствора может быть определена с помощью ареометра или рычажных весов. Чем выше вязкость, тем ниже КПД двигателя, больше потери в кольцевом пространстве. Способность оказывать сопротивление крутящему моменту. Замер СНС производится по средствам специального прибора СНС-2, в котором замер производится через 1 и 10 мин выдерживается в покое. Отмытым песком ОП называют только песчаные частицы, не способные распускаться в воде. Содержание песка хар-ет степень загрязнения раствора грубодисперсными частицами различного минерального состава. Оптимальное значение рН, на ряду с другими факторами, обеспечивает получение высококачественных БР. Наиболее простой способ определение показателя является применение индикаторов.
Руководящий документ
Она состоит из минерала полыгорскита — водный алюмосиликат магния. Агрегаты полыгорскита имеют волокнистое строение. Обменная емкость полыгорскита 20-30 млг-экв. Полыгорскитовые глины применяются солестойких глинистых растворов. Производится конторльный замер приготовленного из этой глины раствора.
Критерием применимости глин для приготовления глинопорошка является минимальная плотность глинистого раствора или минимальная концентрация глинистых частиц в растворе, имеющем необходимые структурно-механические свойства и малую водоотдачу. К таким глинам относятся бентонитовые глины. Параметры глинистого раствора должны быть: статическое напряжение сдвига за 1 мин. Технология приготовления глинопорошков Вначале комовую глину дробят на куски размером 20 мм.
Перед 20 дроблением из глины с помощью магнитного сепаратора удаляются попавшие в нее посторонние частицы. Глины сушатся при температуре не менее 1500С. Высушенную глину измельчают до 0,5-5,0 мм и затем производят окончательный помол. В результате исследований установлено, что во избежании резкого увеличения вязкости не следует глинопорошки весьма тонко перемалывать.
Физико-химическая сущность применения высококоллоидных порошкообразных глин состоит в том, что благодаря им создаются коллоидные структурные сетки в глинистом растворе и обеспечивается низкая водотдача. Иногда порошкообразные глины дают растворы с повышенной водоотдачей, толщиной корки и содержанием песка. Это вызывается наличием воздушных адсорбированых слоев, образовавшихся в результате замены гидратных оболочек вокруг частиц глины воздухом при сушке, а также наличием механически перемешанного воздуха. Воздух, адсорбированный на поверхности частиц, удерживается весьма прочно, в результате чего в процессе приготовления раствора не удается полностью вытеснить его и заменить водой.
Поэтому и образуются относительно крупные агрегаты частиц в растворе. Воздух не является фактором стабильности. Глинистые растворы из порошкообразных бентонитовых глин неустойчивы к воздействию электролитов, содержащихся в пластовых водах, воде, на которой приготовлен раствор, а также частиц разбуриваемых пород, переходящих в раствор ангидрит, гипс и т. Поэтому глинопорошки из бентонитовых глин или приготовленные из них растворы обрабатываются химическими реагентами.
При химической обработке раствора из обычных комовых глин в первую очередь нужны реагенты-пептизаторы, чтобы глины 21 распадались на мельчайшие частицы. При химической обработке растворов из порошкообразных глин необходимы реагенты-стабилизаторы. Путем химической обработки можно получить буровой раствор необходимого качества. Возможны 3 варианта применения порошкообразных глин: 1.
Как коллоидные добавки к естесственному буровому раствору, образующемуся в процессе бурения. Для методом. Как добавки к глинистому раствору приготовленному из местных карьерных глин для увеличения в нем коллоидных фракций. Глинистый раствор из порошкообразных глин приготавливают в гидромешалках, мешалках эжекторного типа.
Время приготовления раствора из порошкообразной глины значительно меньше, чем из комовой глины. Свойства промывочных жидкостей Плотность — это масса единицы объема. Она влияет на величину гидростатического давления столба промывочной жидкости на стенки скважины и забой. При наличии в разрезе водогазонефтепроявляющих пластов обычно давление бурового раствора в скважине поддерживают несколько большим пластового с тем, чтобы предотвратить поступление пластовых флюидов в скважину.
Иногда плотность увеличивают для предупреждения обвалообразований. При поглощениях бурового раствора плотность его уменьшают для снижения давления на забое. Проверочный расчет на гидроразрыв выполняется при наличии в геологическом разрезе слабого пласта. Реологические свойства, т.
Вязкость характеризует прокачиваемость буровых растворов и обусловлена внутренним трением в них. При бурении следует поддерживать минимально необходимую вязкость раствора. При излишне высокой вязкости, вследствие больших гидравлических сопротивлений в кольцевом пространстве, возможны раскрытие трещин в слабых пластах гидроразрыв и поглощения промывочной жидкости, хуже очищается раствор от шлама и газа; увеличивается давление на забой; снижаются подача бурового насоса и мощность турбобура; хуже охлаждается долото. Но, раствор с повышенной вязкостью поглощается менее интенсивно, выносит шлам при меньшей скорости восходящего 23 потока.
Обычно измеряют динамическую, пластическую и условную вязкость. Глинистые растворы обладают способностью образовывать структуру в состоянии покоя и переходить в подвижное состояние при перемешивании. Для характеристики прочности структуры в покое и при движении приняты два показателя: статическое напряжение сдвига СНС и динамическое напряжение сдвига ДНС. СНС — это максимальное касательное напряжение, которое возникает в глинистом растворе в момент начала его движения.
ДНС — условная величина, характеризующая предел текучести в потоке бурового раствора, в Па или дПа. Динамическое и статическое напряжение сдвига определяют на ротационном вискозиметре ВСН-3. В связи с различными условиями проводки глубоких скважин, к реологическим свойствам предъявляются разные требования. Так, с увеличением реологических параметров возрастают гидравлические сопротивления.
Это приводит к большим давлениям на буровых насосах, особенно при турбинном бурении. Поэтому следует снизить и довести до нормальной величины эти параметры. С повышением статического напряжения сдвига увеличивается удерживающая способность глинистого раствора и уменьшается уход промывочной жидкости в зонах поглощения. При электрометрических работах нежелательна большая величина СНС, поскольку затрудняется спуск замеряющих устройств в скважину.
Высокие значения СНС ухудшают очистку бурового раствора от выбуренной породы. Высокая прочность структуры раствора снижает степень очистки промывочной жидкости. Промывочная жидкость должна обладать способностью образовывать структуру с минимальной прочностью, достаточной для удержания частиц выбуренной породы и утяжелитель во 24 взвешенном состоянии при прекращении циркуляции раствора. Фильтрационные свойства, т.
Для характеристики этих свойств измеряют водоотдачу и толщину фильтрационной корки. Водоотдача характеризует способность бурового раствора отдавать воду в пласт под действием перепада давления. Замеряют водоотдачу на приборе ВМ-6. Определяют объем выделившейся воды за 30 мин.
Различают 3 вида фильтрации бурового раствора. Призабойная фильтрация приурочена к призабойной зоне. В следствие работы долота происходит уменьшение величины фильтрационной корки и может произойти почти полное ее разрушение. Поэтому фильтрация в этой зоне характеризуется наибольшей водоотдачей и наименьшей толщиной корки.
Статическая фильтрация происходит при остановке циркуляции бурового раствора. Например, при смене долота. Корка в этом случае имеет наибольшую толщину. Вследствие этого фильтрация, происходящая после сформирования корки, заметно замедляется.
Водоотдача получается наименьшей. Динамическая фильтрация происходит в процессе циркуляции промывочной жидкости. В этом случае происходит гидродинамическая эрозия корки. Величина водоотдачи и толщины корки занимает промежуточное положение между первыми двумя видами.
Величина водоотдачи и корки зависит от ряда факторов, в том числе, от качества бурового раствора. Решающее влияние оказывает степень дисперсности глинистых частиц в растворе. Чем она выше, тем плотнее укладываются частицы фильтрационной корки и тем меньше отверстия для фильтрации воды. В итоге водоотдача уменьшается.
Увеличение степени дисперсности повышает гидратацию частиц твердой фазы, что способствует уменьшению водоотдачи. При увеличении температуры водоотдача и толщина корки увеличиваются. Большая величина водоотдачи бурового раствора вызывает ряд негативных последствий: а при бурении в слабосцементированных породах вода способствует их осыпанию и обваливанию. В соляных отложениях вода увеличивает размыв и растворение соли, образуя пустоты, каверны; б большая фильтрация в продуктивном горизонте может резко снизить возможные дебиты нефти и газа.
Вода проникает в пласт и создает дополнительные трудности продвижения нефти или газа к забою. В результате чего увеличиваются сроки освоения скважины, и уменьшается дебит нефти газа ; в при большой водоотдаче на стенках скважины отлагается толстая липкая фильтрационная корка. Толстая липкая корка уменьшает диаметр скважины и значительно увеличивает опасность прихвата бурильного инструмента. Прихват может привести к тяжелой аварии.
При спуске и подъеме толстая рыхлая корка может быть причиной длительных проработок ствола скважины. Налипшая на бурильный инструмент долото, турбобур, УБТ, замки бурильных труб корка может действовать при подъеме инструмента как поршень и создавать в скважине условия, вызывающие осыпи и обвалы неустойчивых пород. Также может создавать условия для поступления из пласта в скважину газа, нефти и воды, и увеличивать возможность газоводонефтяного выброса. Толстая глинистая корка отрицательно влияет на качество цементирования скважины, препятствуя прочному сцеплению цементного камня с горной породой.
Статическая фильтрация не дает полного представления о реальной величине водоотдачи в скважине. Объясняется это тем, что при циркуляции бурового раствора происходит частичное 26 размывание корки. Причем, после некоторого начального периода формирования корки устанавливается равновесие между ее нарастанием и размывам. Размыв корки начинается с разрушения пограничного или переходного слоя.
Пограничный слой образуется над коркой в статических условиях. Этот слой неоднородный. У поверхности корки он практически от нее ничем не отличается. По мере удаления от поверхности корки концентрация твердой фазы в переходном слое падает и на расстоянии 3-5 мм становится равной концентрации бурового раствора.
Высоковязкий структурированный слой является той средой, через которую идет диффузия отделившейся жидкой среды. Опыты показали, что смыв пограничного слоя не оказывает существенного влияния на водоотдачу. Величина разрушения пограничного слоя и самой корки зависит и от скорости циркуляции бурового раствора. При более высокой скорости циркуляции бурового раствора происходит турбулентное течение потока и начинается разрушение корки [3].
Известны исследования, из которых следует, что при турбулентном течении бурового раствора эрозия корки возрастает приблизительно пропорционально квадрату скорости циркуляции. По мере перехода к нижним слоям корки замедляется ее разрушение. Объясняется это двумя причинами: 1. Увеличением прочности корок от верхних слоев к нижним.
По мере размыва коркообразование. При малой скорости течения промывочной жидкости второй процесс может превалировать и статическая водоотдача может оказаться выше динамической. Фактором снижения динамической водоотдачи является также диспергирование глинистых фракций бурового раствора в процессе циркуляции. Кинетическая устойчивость.
Под действием гравитационного поля, т. В растворе устанавливается определенное равновесное распределение частиц по высоте. Наиболее крупные частицы выпадают в осадок. Способность глинистого раствора сохранять распределение частиц по всему объему седиментационной или кинетической устойчивостью.
Если буровой раствор кинетически остановке циркуляции в нижней части большая часть твердых частиц раствора. В много времени на выравнивание раствора Кроме того, повышается вероятность бурильного инструмента. С этой целью производят тщательное диспергирование частиц в растворе в процессе его приготовления. Используют высококачественные коллоидные глины.
Осуществляют необходимую химическую обработку для усиления пептизации и структурных свойств промывочной жидкости. Воздействие на буровой раствор должно идти до определенного предела обусловленного условиями бурения. Излишек измельченных глинистых частиц и чрезмерное усиление структурных свойств может привести к резкому увеличению вязкости раствора, особенно после нахождения его в состоянии покоя смена долота. В бурении принято определять кинетическую усточивость глинистого раствора двумя показателями: суточным отстоем и стабильностью.
Суточный отстой определяется по количеству воды выделившейся из бурового раствора при суточном хранении раствора в мерном цилиндре. Определяется в процентах. Он позволяет в известной мере оценить количество свободной воды в 28 глинистом растворе. С увеличением суточного отстоя количество свободной воды увеличивается, а качество раствора ухудшается.
Стабильность непосредственно характеризует устойчивость системы. Концентрация водородных ионов в глинистм растворе. Важной характеристикой глинистого раствора является концентрация в нем водородных ионов. Присутствие в глинистом растворе водородных ионов связано с процессом диссоциации воды.
Диссоциацией называется процесс обратимого разложения молекул вещества на атомы, атомные группы или ионы. Процесс диссоциации характеризуется степенью диссоциации. Степень диссоциации — это отношение числа молекул, распавшихся на составные части к общему числу молекул, существующих до распада. Вода, которая в буровом растворе является жидкой дисперсионной средой относится к плохо диссоциируемым веществам.
Степень диссоциации воды мала. В результате диссоциации в 1 л воды при 220 С содержится 10-7 грамм ионов водорода и 10-7 грамм ионов гидроксила. При неизменной температуре концентрацию диссоциированных молекул воды и разбавленных водных растворов можно считать постоянной. Концентрация водородных ионов в глинистом растворе в процессе бурения не является величиной постоянной.
Изменение концентрации водородных ионов происходит: 29 1. В результате поступления в раствор пластовой воды. Различного химического состава разбуриваемых пород. Количества добавленных химических реагентов.
Абсолютные значения концентрации водородных ионов являются весьма небольшими величинами. Как правило, эти величины выражаются дробными числами. Поэтому концентрацию водородных ионов принято выражать водородным показателем — рН. Водородный показатель — это отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов.
Изменяется рН в пределах 0-14. По величине рН можно определить какой раствор: нейтральный, щелочной или кислый. Раствор является нейтральным, если концентрация водородных равна концентрации ионов гидроксила, т. Многие глинистые растворы относятся к щелочным.
Установлена определенная связь между свойствами бурового раствора, реагентов и величиной рН: 1. С увеличением увеличивается. С увеличением рН уменьшается фильтрация раствора. Промывочные жидкости, обработанные некоторыми химическими реагентами, стабильны лишь в определенном узком диапазоне рН.
И за пределами этого диапазона расход реагента резко увеличивается. Термостабильность отдельных высокомолекулярных реагентов существенно увеличивается, если поддерживать оптимальное значение рН среды. С изменением рН промывочной жидкости иногда связано возникновение осложнений. По изменению рН раствора можно судить о прохождении солевых отложений.
При значении рН 11 — бактериального разложения глинистый раствор. Зная величину рН можно определить в каждом конкретном случае необходимость и условия химической обработки промывочной жидкости. Водородный показатель рН определяют жидкостях на водной основе и их фильтратах. В лабораторных условиях используют рН -метры, диапазон измерений рН 1-14 Содержание шлама песка.
В твердой фазе глинистого раствора различаются следующие частицы по Шрейнеру Л. Элементарные глинистые пластинки. Первичные глинистые частицы, представляющие собой пачки элементарных пластинок. Агрегаты из первичных глинистых частиц.
Высокодисперсные частицы пород, находящиеся в глине в качестве механических примесей. Песок, состоящий из частиц кварца и других инертных пород, а также из крупных нераспустившихся комочков глины.
Бурение под эксплуатационную колонну 178 мм Бурение под эксплуатационную колонну обычно не вызывает проблем.
В рамках нашей статьи наибольший интерес для нас представляет нижняя часть интервала, в которой встречаются серые или, как их еще называют, «шоколадные» глины. В некоторых случаях бурение данных интервалов причиняет инженеру по буровым растворам немалую головную боль. Вроде и глины как глины, но при СПО шаблонировании ствола скважины «на сухую» часто происходит сужение ствола скважины, затяжки, посадки.
Иногда без проработки не обойтись. Желательно все же пройти сложный интервал «на сухую», дабы не провоцировать глины раствором. Шаблонирование данного интервала 400-500м может занимать от 3 до 5 дней.
На основе сульфированного асфальта лучше делать малообъемные пачки до 10м3. Можно добавить пару мешков целлюлозы или модифицированного крахмала для работы на водоотдачу, желательно готовить на теплой воде - для распускания асфальтена. При приготовлении раствора на пополнение можно по 3-4 мешка на 40м3 добавлять сульфированный асфальт.
Нельзя превышать указанное количество, так как при распускании он залепит сетки и последует перелив раствора через шнек. После получения фильтрата на пресс-фильтре, вы заметите, что фильтрат стал темного кофейного цвета. Это свидетельствует о том, что буровой раствор более-менее готов к «встрече» с глинами.
Первые признаки входа в глины - это небольшое увеличение условной вязкости раствора. После шаблонировки интервала бурильная колонна, как правило, ходит свободно. При достижении забоя необходимо произвести промывку и обработать раствор разжижителем тип Shale stabilizer.
Если водоотдача недостаточна, трение увеличивается, что приводит к повышенному износу поверхности инструмента. С другой стороны, при избыточной водоотдаче также может возникнуть проблема с износом инструментов. Вода, подаваемая в большом объеме, может смывать смазочные материалы с поверхности инструмента и создавать неблагоприятные условия для бурения. Это приводит к увеличению трения и износу инструмента. Поэтому необходимо подобрать оптимальную водоотдачу, которая обеспечивает достаточное снижение трения между инструментом и грунтом. Это может быть достигнуто путем контроля скорости подачи воды и концентрации добавляемых реагентов.
Также важным фактором является качество воды — она должна быть чистой и не содержать агрессивных примесей, которые могут повредить инструменты. Итак, влияние водоотдачи на износ инструментов является значимым фактором при бурении. Оптимальная водоотдача помогает увеличить срок службы инструментов, снизить трение и обеспечить более эффективное бурение. Регулирование водоотдачи для оптимального результата Как известно, буровой раствор выполняет несколько важных функций при бурении. Он охлаждает и смазывает оснастку, снижает трение, удаляет нерасплавленную грунтовую породу и обеспечивает стабильность стенок скважины. Однако, неправильная водоотдача может привести к негативным последствиям и снизить эффективность бурения.
Автоматическая регулировка водоотдачи помогает достичь оптимального баланса между водой и буровым раствором. Приборы, такие как регуляторы давления, датчики и клапаны, позволяют поддерживать необходимый уровень влажности раствора и контролировать его свойства. Слишком низкая водоотдача может привести к перегреву оснастки и повреждению инструмента бурения. При этом также снижается эффективность очистки скважины от вынесенных грунтов. Слишком высокая водоотдача может вызвать проблемы с образованием глинистых пробок и утруднить передвижение бурового раствора по трубопроводу. Оптимальная водоотдача бурового раствора зависит от многих факторов, включая тип грунта, глубину скважины, параметры бурового инструмента и требования к процессу бурения.
Регулирование водоотдачи позволяет адаптировать буровой процесс к конкретным условиям и достичь наилучших результатов. Использование современных технологий и контрольных систем позволяет оптимизировать процесс регулирования водоотдачи и улучшить эффективность бурения. Это важный инструмент, который помогает сократить время и затраты на процесс бурения, а также повысить качество и надежность скважин. Контроль водоотдачи во время бурения Водоотдача бурового раствора играет важную роль в процессе бурения скважин. За ней необходимо тщательно следить, чтобы обеспечить оптимальные условия для проведения работ.
Чем меньше значение С, тем стабильность раствора выше. Суточный отстой измеряют с помощью стеклянного мерного цилиндра объемом 100 см3, обозначают буквой 0 рис. Испытываемую жидкость осторожно наливают в мерный цилиндр до отметки 100 см3, закрывают стеклом и оставляют в покое на 24 ч, после чего визуально определяют величину слоя прозрачной воды, выделившейся в верхней части цилиндра. Отстой выражают в процентах выделившейся жидкости от объема пробы. Чем меньше суточный отстой, тем устойчивее, стабильнее промывочная жидкость.
Эти параметры следует измерять при температурах, соответствующих температуре раствора в скважине. Как и обычные жидкости, они обладают подвижностью, то есть способностью течь. При этом первоначальное расположение частиц жидкости изменяется, происходит деформация. Наука о деформации и течении тел называется реологией, а свойства тел, связанные с течением и деформацией, называются реологическими. Они характеризуются определенными величинами, не зависящими от условий их измерения и конструкции измерительных приборов. Такие величины называют реологическими константами. Изучение реологических свойств дисперсных систем основано на выявлении закономерностей связи между силами напряжениями , вызывающими течение жидкости, и получаемыми при этом скоростями течения деформациями. Перечень основных и производных от них показателей, характеризующих реологические свойства буровых растворов, определяется выбором реологической модели. С помощью величин реологических характеристик можно определять коллоидно-химические свойства дисперсных систем, что очень важно для оценки качества промывочных жидкостей и выбора методов регулирования их свойств. Условная вязкость.
Стандартные полевые измерения вязкости бурового глинистого раствора проводятся с помощью вискозиметра буровых растворов ВБР-1 или воронкой Марша. Вискозиметр ВБР-1, служащий для измерения условной вязкости, состоит из воронки, герметично соединенной трубки, сетки и мерной кружки. Порядок определения. Взяв в руку воронку, устанавливают сетку на выступы, зажимают нижнее отверстие пальцем правой руки и заливают через сетку испытуемую жидкость до верхней кромки вискозиметра. Подставив мерную кружку под трубку вискозиметра, убирают палец и одновременно левой рукой включают секундомер. Воронку необходимо держать вертикально допускается отклонение не более 100. Когда мерная кружка наполнится до края, останавливают секундомер, а отверстие воронки вновь закрывают пробкой. Условная вязкость определяется временем истечения 500 см3 раствора через трубку из воронки вискозиметра, заполненной 700 см3 раствора. За исходный результат принимают среднее значение результатов трех измерений, отличающиеся между собой не более чем на 2 с. Дисперсная система находится при этом по одну сторону пористой среды и с этой же стороны имеется превышение давления, вызывающее процесс фильтрации.
В результате движения дисперсной системы через пористую среду в порах и на поверхности пористого тела задерживаются частицы дисперсной фазы, образуя фильтрационную корку. Последняя также содержит и некоторое количество дисперсионной среды, но значительно меньше, чем исходная дисперсная система. Дисперсная система состоит из частиц, которые принадлежат к одной из двух групп. В первой средний размер частиц меньше, чем средний размер пор. Такие частицы проходят в пористую среду на некоторую глубину и создают корку внутри пористого тепа. Более крупные частицы не проходят в пористую среду и образуют корку на ее поверхности. Проходы, остающиеся в фильтрационной корке между более крупными частицами дисперсной фазы, перекрываются более мелкими частицами. В продолжающемся процессе фильтрации жидкость проходит через образовавшуюся фильтрационную корку, оставляя на ней все новые и новые частицы; толщина фильтрационной корки непрерывно растет, а ее проницаемость способность пропускать через себя фильтрат снижается в связи с увеличением гидравлических сопротивлений. Поэтому фильтрация есть процесс, затухающий во времени. Объем фильтрата, накапливающегося во времени, пропорционален корню квадратному из продолжительности фильтрации.
Если на логарифмической бумаге откладывать продолжительность фильтрации и объем фильтрата, соответствующий ей, получится прямая линия, позволяющая определить объем фильтрата через заданный промежуток времени. Объем фильтрата принято измерять через 30 мин после начала процесса. Логарифмическая зависимость позволяет ускорить измерение: объем фильтрата, выделившийся через 7,5 мин, практически равен половине объема, получаемого после 30 мин фильтрации. На свойствах фильтрационной корки сказывается изменение скорости фильтрации во времени. Часть корки, которая прилегает к поверхности пористого тела, более уплотнена, обладает наименьшей влажностью и наибольшей прочностью. Чем ближе к исходной дисперсной системе, тем более рыхлой будет часть корки, тем ближе ее состав к составу дисперсной системы. Однако между коркой и системой существует граница раздела, на которой свойства дисперсной системы скачкообразно изменяются. Иногда эту границу трудно заметить вследствие тиксотропного упрочнения дисперсной системы. Скорость фильтрации в значительной степени зависит от дисперсности частиц фильтрующейся системы. Чем меньше размер частиц когда частицы крупнее пор , тем меньше скорость фильтрации.
Когда размер частиц меньше, чем размер пор, скорость фильтрации с уменьшением размера частиц снова возрастает. Скорость фильтрации полидисперсной системы меньше, чем монодисперсной. Это объясняется тем, что более мелкие частицы будут перекрывать просветы между более крупными. Поэтому в распределении частиц дисперсной фазы по их размерам существуют оптимальные соотношения, обеспечивающие наименьшую скорость фильтрации. Для таких соотношений каждая группа более мелких частиц обеспечивает перекрытие просветов между частицами следующей группы частиц большего размера. Кроме этого способа уменьшения скорости фильтрации существуют и физико-химические способы. Так, если частицы дисперсной фазы не защищены от коагуляции, они будут слипаться друг с другом и образовывать рыхлые агрегаты, легко проницаемые для дисперсионной среды. Фильтрационная корка, образованная такими агрегатами, также будет легко пропускать через себя фильтрат. Принятие мер, обеспечивающих защиту частиц дисперсной фазы от агрегативной неустойчивости, обеспечивает получение дисперсной системы, не содержащей рыхлых агрегатов. Фильтрационная корка в такой системе будет образована частицами, плотно прилегающими друг к другу, а следовательно, будет малопроницаемой.
В отличие от рыхлой упаковки частиц в корке, образованной агрегатами, эту упаковку называют компактной. Когда защита обеспечивается добавлением высокомолекулярных и высоко гидрофильных органических соединений, их частицы также принимают участие в процессе коркообразования, заполняя более мелкие просветы, остающиеся между частицами дисперсной фазы, и еще более снижая проницаемость корки. Следующим фактором, определяющим скорость фильтрации, является вязкость дисперсионной среды. С увеличением вязкости сопротивление фильтрата течению через поры фильтрующей поверхности возрастает, а следовательно, уменьшается скорость фильтрации. Указанные высокомолекулярные органические соединения при растворении в воде значительно повышают вязкость, снижая скорость фильтрации. На процесс фильтрации существенно влияет величина давления, перепад которого и вызывает фильтрацию. По характеру этого влияния все фильтрационные корки делятся на несжимаемые и сжимаемые. Во первых скорость фильтрации возрастает с увеличением перепада давления сначала быстро, затем все медленнее. Для сжимаемых корок вначале зависимость та же, однако при достижении определенного критического давления на корку, образованную в этих случаях частицами, слабо связанными друг с другом, последние перегруппировываются, обеспечивая более компактную упаковку. Скорость фильтрации снижается.
Значительно влияет на процесс фильтрации температура. Различают статическую и динамическую фильтрацию. В первом случае единственным видом движения дисперсной системы над фильтрующей поверхностью является ее постепенное поступление в пористую среду. При динамической фильтрации дисперсная система принудительно, например с помощью мешалки, перемещается относительно фильтрующей поверхности и при достаточно высокой скорости размывает фильтрационную корку. Уменьшение толщины последней вызывает рост скорости фильтрации. Существующие приборы для измерения водоотдачи делятся на работающие под давлением и работающие под вакуумом. Первые подразделяются на приборы, измеряющие статическую водоотдачу, и приборы, измеряющие динамическую водоотдачу в процессе циркуляции над фильтром. Последние сложны и пока используются лишь в научных исследованиях наиболее распространенным в практике разведочного бурения приборам относятся ВМ-6 рис. За показатель фильтрации принимается количество жидкости, отфильтровавшейся через круглый бумажный фильтр площадью 28 см2 за 30 мин. Однако из-за несовершенства предложенных методов и конструкций приборов определение и анализ этого показателя свойств раствора распространения на промыслах не получили.
Липкость определяют следующим образом рис. Фильтр с глинистой коркой кладут на столик. На корку кладут стальной брусок квадратного сечения со стороной квадрата, равной 10 мм; вес бруска 6 г, длина 64 мм. Вращением упорного винта увеличивают угол отклонения столика от горизонтали. С увеличением угла отклонения увеличивается составляющая сила тяжести бруска, стремящаяся сдвинуть брусок с глинистой корки. Когда эта составляющая сила преодолеет липкость корки, брусок соскользнет с нее. Тангенс угла наклона, при котором брусок соскользнет с глинистой корка, считается показателем липкости корки. Шкала прибора отмечает не величину угла отклонения, а его тангенс. Этот метод определения липкости глинистой корки может быть применен и для фильтрационных корок промывочных жидкостей других видов. Под песком понимается количество объем всех крупных частиц, имеющихся в промывочной жидкости.
Сюда относятся собственно песок, грубодисперсные частицы выбуренной породы и исходной твердой фазы промывочной жидкости. Таким образом, содержание песка характеризует устойчивую загрязненность промывочной жидкости твердыми включениями. Чрезмерное содержание песка приводит к абразивному износу гидравлического оборудования и бурового снаряда, уменьшению механической скорости бурения. Содержание песка определяют с помощю отстойника ОМ-2. Пузырьки, находящиеся в промывочной жидкости, могут состоять из естественного газа, проникшего в жидкость из стенок скважины или из выбуренной породы. В некоторых случаях газ находится в растворенном состоянии и вследствие уменьшения давления по сравнению с давлением в скважине вскипает, образуя пузырьки. Иногда это пузырьки воздуха, захваченного на дневной поверхности или внесенного насосами, которые захватывают воздух при незаполненных приемах. Наличие пузырьков в промывочной жидкости легко обнаружить, нанеся небольшое количество ее на стеклышко, по поверхности которого жидкость может стекать. Пузырьки видны при рассмотрении жидкости на свету. Их можно заметить также на поверхности жидкости, протекающей по желобам или стекающей по доске, лопате при извлечении их из жидкости, при этом наблюдается рябь, напоминающая кипение жидкости.
Содержание газа необходимо знать, чтобы контролировать начинающееся газопроявление в скважине и способность жидкости оказывать на забой давление. Присутствие газа ухудшает работу насосов, увеличивает вязкость промывочной жидкости. Метод разбавления Метод основан на разбавлении промывочной жидкости водой, в результате чего пузырьки приобретают способность всплывать, уменьшая кажущийся объем промывочной жидкости. В мерный цилиндр с притертой пробкой емкостью 250 мл вносят отмеренные мензуркой 50 мл промывочной жидкости и добавляют 200 мл воды, часть которой перед этим используют на обмывание мензурки с остатками промывочной жидкости. Цилиндр закрывают пробкой, энергично взбалтывают его в течение 1 мин и оставляют в покое. После того как пена опадет, измеряют объем жидкости в мерном цилиндре. Этот объем будет меньше суммарного 250 мл на величину объема газа. Концентрацию диссоциированных молекул Н2О в воде и разбавленных водных растворах можно считать величиной постоянной. Произведение концентраций водородных и гидроксидных ионов, так называемое ионное произведение воды, также постоянно. Численное значение его при 220С равно 1 10-14.
Концентрация водородных ионов рН важный показатель, определяющий характер физико-химических процессов в промывочной жидкости и необходимость обработки ее реагентами. В каждой дисперсной системе при определенных значениях концентрации водородных ионов наступает максимум и минимум стабильности. Для различных промывочных жидкостей существует своя оптимальная концентрация водородных ионов, при которой они наиболее полно удовлетворяют требованиям технологии бурения в конкретных геолого-технических условиях. Контроль за величиной рН позволяет определить причины изменения свойств промывочной жидкости в процессе бурения и принять меры по восстановлению ее качества. Концентрацию водородных ионов промывочных жидкостей измеряют колориметрическим и электрометрическим способами. Колориметрический способ основан на применении индикаторов.
Промывка скважин и буровые растворы
буровым раствором или промывочной жидкостью (Drilling mud, drilling fluid). Функции процесса промывки скважин. Реагенты и добавки для регулирования свойств буровых промывочных растворов. Буровые промывочные растворы. Ареометр АБР-1. Водоотдача (В) — это объем фильтрата, отделившегося от бурового раствора за 30 минут. Обычно буровые растворы приготавливаются непосредственно на месте разработки с учетом выдвинутых требований. Растворы для промывки скважинных стволов. 1. Динамическая фильтрация Водоотдача – это количество воды, выделяемой из раствора при некотором перепаде.
Состав бурового раствора
Кроме того, снижение проницаемости призабойной зоны продуктивного пласта возможно вследствие действия фильтрата бурового раствора на глинистый цемент пород коллекторов. Такие условия наиболее характерны для условий работы ЮКОС. Для предотвращения возможных осложнений необходимо использовать промывочную жидкость не отфильтровывающую дисперсионную среду в горные породы слагающие стенки скважины. Это достигается подбором вида твердой фазы промывочной жидкости и введением специальных компонентов. Перенос энергии от насосов к забойным механизмам Для эффективной работы забойных механизмов турбобуров, гидроударников, винтовых двигателей требуется определенная энергия, которая переносится от бурового насоса, установленного на поверхности, к забою скважины. Количество этой энергии определяется техническими характеристиками забойных механизмов и условиями бурения. Энергия, затрачиваемая на привод бурового насоса, расходуется, кроме того, на преодоление гидравлических сопротивлений при циркуляции промывочной жидкости в скважине. Технические возможности насосов ограничены, поэтому количество подведенной к забойному двигателю энергии будет зависеть от потерь напора при циркуляции промывочной жидкости. Потери зависят при прочих равных условиях от подачи насоса и реологических свойств жидкости. Так как на подачу насоса влияют геологические условия бурения и расход жидкости, требуемый для устойчивой работы забойного механизма в нужном режиме, главным регулирующим фактором энергетических затрат остаются реологические свойства промывочной жидкости. Поэтому при использовании забойных механизмов стремятся максимально уменьшать реологические параметры промывочных жидкостей, учитывая при этом и другие их функции.
Обеспечение проведения геофизических исследований При бурении скважин и по достижении проектной глубины обязательно проводится комплекс геофизических исследований, позволяющих уточнить геологический разрез и измерить ряд важных характеристик пласта. Эффективность таких исследований зависит от качества промывочной жидкости. Так, при повышенных реологических параметрах геофизические приборы могут зависать в скважине, в то время как бурильный инструмент опускается свободно. В отдельных случаях параметры промывочных жидкостей влияют и на показания приборов. Все эти обстоятельства должны учитываться при выборе качества промывочной жидкости. Предохранение бурового инструмента и оборудования от коррозии и абразивного износа Коррозия бурильного инструмента и оборудования вызывается в основном действием солей, а также кислорода воздуха, растворенных в промывочной жидкости. Реже коррозия происходит под действием сероводорода, поступающего в промывочную жидкость из горных пород. Абразивный износ вызывается твердыми частицами, попадающими в промывочную жидкость либо при приготовлении" либо в процессе бурения. Совместное действие абразивного износа и коррозии усиливает процесс разрушения металла, приводит к преждевременному выходу из строя инструмента и оборудования, поломкам и авариям. Поэтому при выборе промывочной жидкости необходимо учитывать ее коррозионную и абразивную активность.
Коррозионную активность снижают введением специальных добавок - ингибиторов коррозии. Для уменьшения абразивного износа промывочные жидкости следует регулярно очищать на поверхности от твердых абразивных частиц. Закупоривание каналов с целью снижения поглощения бурового раствора и водопритоков Буровой раствор должен обладать закупоривающими свойствами. Это достигается введением измельченных веществ- наполнителей. Отлагаясь в сужениях трещин, частицы наполнителя создают каркас, на котором осаждается твердая фаза, формируя изоляционные тампоны. Постепенно такие тампоны смыкаются, образуя в поглощающем пласте вокруг скважины водонепроницаемую завесу. Частицы наполнителя должны равномерно распределяться в жидкости, поэтому необходимо, чтобы жидкость обладала определенной структурой, препятствующей осаждению наполнителя. Размеры частиц наполнителя и его концентрация не должны существенно ухудшать работу буровых насосов. Предотвращение газо-, нефте-, водо проявлений Газ, нефть, или вода, с которой сталкиваются в проницаемых породах, пронизанных буровым долотом обычно предотвращается от течения фонтанирования в отверстие давлением, проявленным столбом промывочной жидкости. Количество этого гидростатического давления зависит в значительной степени от плотности промывочной жидкости и высоты столба жидкости.
Давление в стволе скважины также зависит до некоторой степени от давления от ударной нагрузки, вызванных циркулирующей глинистым раствором и движением бурильной трубы. Давление от ударной нагрузки, по очереди, связаны с пластической вязкостью, пределом текучести, и предельным статическим напряжением сдвига глинистого раствора. Снижение коэффициента трения Один из наиболее прогрессивных методов снижения коэффициента трения является введение в них специальных органических или комбинированных добавок, в результате чего образуется эмульсия, обладающая смазочными свойствами. Такие промывочные жидкости обеспечивают ряд дополнительных положительных эффектов: увеличение механической скорости, повышение стойкости бурильных труб, снижение затрат мощности на вращение колонны бурильных труб, снижение потерь напора при циркуляции. Сохранение заданных технологических характеристик В процессе бурения раствор как можно более длительное время должен сохранять предусмотренные проектом технологические свойства. В противном случае он перестанет выполнять необходимые функции, что может привести, с одной стороны, к возникновению осложнений и аварий, а с другой, к необходимости дополнительной его обработки химическими реагентами, что вызывает увеличение стоимости буровых работ. Экологическая чистота При бурении наклонно-направленных скважин буровой раствор может попадать в водоносные горизонты, в русло рек и разливаться по поверхности в прирусловой зоне. По этой причине несмотря на мероприятия по предупреждению этих явлений раствор не должен оказывать губительное влияние на окружающую среду - должен быть экологически безопасным. Для этой цели буровой раствор должен изготавливаться из нетоксичных материалов, не способных создавать ядовитые соединения. Токсичность материалов и их соединений должна контролироваться на этапе проектирования.
Экономическая эффективность При условии выполнения буровым раствором всех вышеперечисленных функций он должен иметь минимально возможную стоимость. Это обеспечивается оптимальным подбором рецептуры приготовления бурового раствора и применением наиболее дешевых материалов для его производства без ущерба качеству. Таким образом оптимальный процесс промывки скважин обеспечивается правильным сочетанием вида бурового раствора, режима промывки подачи насоса и организационных мер по поддержанию и регулированию свойств раствора в процессе бурения. Только такое сочетание позволит эффективно реализовать технологические функции процесса промывки. В зависимости от геологического разреза и физико-механических свойств горных пород конкретного района работ одни функции промывочной жидкости являются главными, другие - второстепенными. Необходимый комплекс функций процесса промывки предъявляет к промывочному агенту требования, для удовлетворения которых он должен иметь определенные свойства. Эти свойства обусловливают вид промывочной жидкости. В исключительных условиях для промывки скважин используются углеводородные жидкости дизельное топливо, нефть. Буровые растворы в определенных условиях могут искусственно насыщаются воздухом и переходят в категорию аэрированных. В воде и водных растворах воздух в зависимости от его содержания может выступать в качестве дисперсной фазы или дисперсионной среды.
В последнем случае промывочные жидкости называют пенами. По назначению буровые растворы подразделяются на: жидкости для нормальных геологических условий бурения вода, некоторые водные растворы, нормальные глинистые растворы ; жидкости для осложненных геологических условий бурения. И главное не всегда это необходимо. Поэтому для конкретных условий бурения определяется набор основных функций бурового раствора и те свойства, которые обеспечат их выполнение. Задаче получения заданных свойств должны быть подчинены все работы по подбору рецептур состава раствора и их регулированию. При этом необходимо сохранить на приемлемом уровне остальные параметры промывочного агента. Заданные свойства жидкости получают, подбирая состав и вид компонентов. Наибольшую сложность представляет получение дисперсных буровых растворов, так как здесь очень важное значение имеет степень дисперсности твердой фазы и характер ее взаимодействия с остальными компонентами. Изменяя степень дисперсности, можно при одном и том же составе бурового раствора в широких пределах варьировать некоторыми и в первую очередь реологическими свойствами промывочного агента. В процессе бурения буровой раствор взаимодействует с разбуриваемыми породами, пластовыми водами, подвергается воздействию механических нагрузок, температуры, давления, атмосферного воздуха, осадков.
В нем происходят внутренние процессы, связанные с ослаблением электрических зарядов на частицах и старением составляющих компонентов. Все это приводит к ухудшению свойств раствора, он теряет способность выполнять необходимые функции. Поэтому в процессе бурения требуется восстанавливать и поддерживать его необходимые свойства. Нередко чередование пород в геологическом разрезе вызывает необходимость в изменении некоторых функций бурового раствора. Поэтому, если можно не заменять раствор, его свойства регулируют в процессе бурения на подходе к соответствующему интервалу. Таким образом, необходимость в регулировании свойств бурового раствора возникает в следующих случаях: 1 при приготовлении - для получения раствора с заданными свойствами; 2 в процессе бурения - для поддержания требуемых функций; в процессе бурения - для изменения параметров применительно к изменяющимся геологическим условиям. Свойства бурового раствора регулируют: химической обработкой путем введения специальных веществ - реагентов ; физическими методами разбавление, концентрирование, диспергация, утяжеление, введение наполнителей ; физико-химическими методами комбинация перечисленных методов. Таким образом, чтобы буровые растворы в процессе бурения скважины выполняли требуемые функции, необходимо выбирать основные материалы для их приготовления, специально обрабатывать с помощью химических реагентов, вводить вещества, предназначенные для регулирования их свойств, и т. Условия бурения скважин глубина, диаметр, температура, порядок расположения и свойства разбуриваемых пород весьма различны не только для разных месторождений, но и для отдельных участков одного месторождения. Поэтому буровые растворы также должны обладать различными свойствами не только на разных участках бурения, но и по мере углубления данной скважины.
Чем лучше способность бурового раствора выполнять в данной скважине определенные функции, тем выше ее качество. Однако самый высококачественный для данной скважины буровой раствор для другой скважины в других условия бурения может оказаться не только низкокачественным, но и непригодным. Это обстоятельство объясняет необходимость определения параметров бурового раствора на этапе проектирования. В процессе бурении на буровой раствор влияет выбуренная порода: частично путем распускания в жидкости, частично путем химического воздействия. Буровой раствор могут разбавлять пластовые воды. На нее воздействует высокая пластовая температура. В процессе всех этих воздействий в буровом растворе происходят сложные физико-химические процессы, изменяющие ее свойства. В связи с этим необходимо контролировать способность раствора осуществлять необходимые функции путем измерения ее параметров в процессе бурения скважины и при необходимости восстанавливать их соответствующими способами. Требования к методам измерения свойств буровых растворов: 1. Измеряемые параметры должны быть общепринятыми, обязательными для всех организаций и предприятий бурения, иначе невозможно создать рекомендации по регулированию параметров в разных районах.
Методы измерения параметров долины быть едиными, в противном случае невозможно сравнивать характеристики буровых растворов, используемых в различных районах. Принятые методы должны быть оперативными: продолжительность измерения параметров должна быть меньшей, чем время, в течение которого может измениться состояние бурящейся скважины, иначе в скважине могут возникнуть осложнения раньше, чем будет отмечено несоответствие параметров требованиям. В принятых методах необходимо предусматривать такие способы отбора проб циркулирующего раствора и такие способы измерения, которые обеспечат получение характеристик, соответствующих характеристикам жидкости, циркулирующей в скважине и осуществляющей необходимые функции; наиболее правильно измерять их при тех же температуре и давлении, которые соответствуют данной глубине скважины; строгое соответствие осуществить практически невозможно, поэтому процессы измерения параметров, отображающих отдельные функции или группы функций бурового раствора, условно моделируют поведение бурового раствора в скважине. Чем ближе эти модели к оригиналу, т. К условиям, в которых находится раствор в скважине, тем правильнее характеризуются его свойства. Когда требуются сведения о жидкости, циркулирующей в скважине, пробу следует отбирать вблизи места ее выхода из скважины устья до того, как она прошла очистные устройства, дегазаторы. Пробу необходимо отбирать только во время циркуляции. Для получения характеристик жидкости, закачиваемой в скважину, пробу отбирают в конце желобов, по которым она подается к приемам насосов. При необходимости характеризовать неоднородность циркулирующего бурового раствора, содержащей отличающиеся от всей жидкости так называемые «пачки», пробы отбирают на устье скважины из этих «пачек». Если анализ производят непосредственно у буровой, пробу отбирают в количестве, необходимом для одного анализа.
Если пробу отбирают для анализа в лаборатории, удаленной от буровой, объем ее составляет 3 - 5 л. Для получения этого объема через каждые 5 - 15 мин отбирают по 0,5 л жидкости и сливают в одну посуду, например ведро, пропуская ее при этом через сетку от вискозиметра. Перед отбором проб из емкостей, в которых хранится буровой раствор, содержимое перемешивают с помощью насосов до тех пор, пока весь ее объем не станет однородным. Существенную роль играет время между отбором пробы и анализом. Газ, вынесенный буровым раствором из скважины, может быстро улетучиться, в результате чего увеличивается ее плотность. Нагретый буровой раствор остывает, и многие характеристики ее изменяются, особенно это сказывается на величинах плотности, вязкости и содержания газа. Поэтому их определяют непосредственно у желобов буровой. Кроме того, бригадой могут измеряться содержание песка, а также концентрацию солей и щелочность раствора Однако для качественного управления свойствами бурового раствора, позволяющего обеспечивать эффективное выполнение им заданных функций, такого набора параметров явно недостаточно. Под плотностью понимают величину, определяемую отношением массы тела к его объему. Удельный вес характеризует способность промывочной жидкости осуществлять в скважине гидродинамические и гидростатические функции: 1 удерживать во взвешенном состоянии и выносить из скважины частицы породы наибольшего размера; 2 создавать гидростатическое давление на стенки скважины, рассчитанное, исходя из необходимости предотвращения поступления в ствол скважины нефти, газа или воды из пласта и сохранения целостности стенок скважины; 3 обеспечивать снижение веса колонны бурильных и обсадных труб, в связи с чем уменьшается нагрузка на талевую систему буровой.
Плотность промывочной жидкости, содержащей газ, называют кажущейся, а плотность жидкости, не содержащей газа, истинной. Процесс измерения плотности основан на определении гидростатического давления на дно измерительного сосуда. Перед измерением промывочную жидкость пропускают через сетку вискозиметра ВБР-1. Прибор АБР-1. В комплект входит собственно ареометр и удлиненный металлический футляр в виде ведерка с крышкой, служащей пробоотборником для раствора рис. Прибор состоит из мерного стакана, донышка, поплавка, стержня и съемного калибровочного груза. Кроме ареометра поплавкого типа для определения плотности бурового раствора может быть использован рычажный плотномер. Показатель стабильности С измеряется с помощью прибора ЦС-2 рис. При измерении отверстие перекрывают резиновой пробкой, цилиндр заливают испытываем раствором, закрывают стеклом и оставляют в покое на 24 ч. По истечении этого срока отверстие открывают и верхнюю половину раствора сливают в отдельную емкость.
За показатель фильтрации принимается количество жидкости, отфильтровавшееся через бумажный фильтр за 30 минут при давлении 0,1 МПа. Эти показатели определяют возможность удерживания частиц шлама в растворе при бурении и во время остановки. СНС- статическое напряжение сдвига - усилие, примененное к единице площади, при котором начинается разрушение структуры. Должно быть минимальным, но достаточным для удержания шлама в растворе. При увеличении СНС ухудшается очистка бурового раствора от шлама и возрастает давление на стенки скважины при пуске насоса и при проведении СПО спуско-подъемных операций.
Все это может привести к флюидопроявлениям, нарушениям устойчивости стенок скважин, гидроразрыву пласта и поглощениям бурового раствора. ДНС - динамическое напряжение сдвига. Чем больше показатель, тем больше выносная способность бурового раствора при прочих равных условиях. Для определения напряжения сдвига используется прибор СНС-2. При вращении стакана раствор увлекает за собой находящийся в нем измерительный цилиндр и всю подвесную систему до тех пор, пока момент закручивания нити не станет равным крутящему моменту, развиваемому статическим напряжением сдвига раствора на цилиндр.
Низкий уровень контроля над перечисленными параметрами приводит к нарушениям технологии крепления скважин, результатом которых становится закупоривание затрубного пространства и невозможность продолжения работ. Более того, чрезмерное количество образуемого фильтрата грозит его попаданием в продуктивные зоны, что ведет к резкому снижению потенциала пласта и ухудшению его коллекторских свойств. Именно поэтому своевременное определение параметров водоотдачи цементной смеси является обязательным мероприятием при выполнении работ, направленных на цементирование обсадной колоны любой промышленной скважины.
Динамическая вязкость определяется для растворов, не образующих структуры пресная и соленая вода , пластическая - для вязко-пластичных жидкостей глинистые растворы , условная вязкость - для любых растворов, главным образом в полевых условиях. Динамическая и пластическая вязкость измеряется с помощью капиллярных или ротационных вискозиметров ВСН-3 рис. Отверстие латунной трубки снизу закрывают пальцем и в воронку через сетку 3 ковшом наливают испытуемый раствор до перелива через край.
Затем под воронку подставляют мерный стакан 4 и, отнимая палец от отверстия трубки, пускают в ход секундомер. Время наполнения кружки в секундах характеризует условную вязкость данного раствора. Бурение в несложных условиях ведут, применяя глинистый раствор вязкостью 18-22 с. Для борьбы с потерей циркуляции промывочной жидкости вязкость раствора доводят до 40-50 с и более, вплоть до состояния «не течет». Схема вискозиметра ВСН-3: 1 — корпус; 2 — вискозиметр; 3 — стакан; 4, 10 — электродвигатель; 5, 8 — шестерни; 6 — шкала; 7 — пружина; 9 — коробка передач Рис. Полевой вискозиметр СПВ-5 Предельное статическое напряжение Предельное статическое напряжение сдвига буровых растворов глинистых, нефтеэмульсионных и др.
Это свойство растворов называется тиксотропностью. Наличие структуры обусловливает его способность удерживать шлам, утяжелитель и газ во взвешенном состоянии. Динамическое и статическое напряжение сдвига, зависимость напряжений от скорости сдвига определяют на приборах ВСН-3 см.
Что такое буровой раствор?
- Похожие статьи
- Постоянные читатели
- Типы буровых растворов (drilling mud types) и технологических жидкостей (technological fluids)
- 6.3 Показатели свойств буровых растворов
- Защита от Ботов!
Обоснование плотности применяемых буровых растворов
| Буровые промывочные жидкости | 1. Динамическая фильтрация Водоотдача – это количество воды, выделяемой из раствора при некотором перепаде. |
| Промывка скважин и буровые растворы | Параметры бурового раствора, подлежащие контролю, можно разделить на три группы. |
Буровой раствор
В целом, водоотдача бурового раствора зависит от множества факторов, которые нужно учитывать и контролировать при работе на буровых установках. Описаны функции промывки скважин, требования к буровым растворам и их основные свойства. Рассмотрены виды промывочных жидкостей и их применение. 6, ВГ-1М, вакуумные установки и др. Чаще других используют приборы ВМ-6.В приборе ВМ-6 водоотдачу измеряют в статическом состоянии при постоянном перепаде давления 0, 1 МПа.
Основные свойства буровых растворов
Если удельный вес бурового раствора слишком высок, то это может привести к обратным эффектам: Понижение скорости проходки; Увеличение вероятности превышения градиента разрыва пласта и потери циркуляции при обсаживании скважины; Увеличение стоимости бурового раствора. Удельный вес бурового раствора также имеет важное влияние на очистку ствола скважины эффект плавучести. Чем ближе значения плотности бурового раствора к значениям плотности шлама, тем проще очистить ствол скважины. Измерительные приборы: Весы для измерения плотности раствора; Весы для определения плотности раствора под давлением; Ареометр. Водоотдача Прежде всего водоотдача контролируется для предотвращения нарастания фильтрационной корки и снижения вероятности дифференциального прихвата. Таким образом необходимость регулировать водоотдачу связана с удельным весом бурового раствора. Поддержание низких значений водоотдачи в продуктивных пластах для минимизации проникновения твердой фазы и фильтрата и тем самым минимизировать нарушения коллекторских свойств пласта, является общепринятой практикой.
Толщина корки. Существует два метода измерения толщины корки. При первом методе вынутый из прибора для определения водоотдачи фильтр с коркой глины помещают на стеклянную пластинку и толщину корки замеряют помощью стальной линейки. Этим методом пользуются в полевых условиях. В условиях лаборатории для определения толщины корки пользуются прибором Вика. Прибор Вика рисунок 29 состоит из цилиндрического стержня 1, свободно перемещающегося во втулке 5 и укрепленного на станине 8.
Важность водоотдачи бурового раствора также связана с управлением гидродинамического давления. Управление давлением в скважине является одной из основных задач при бурении. Вода, содержащаяся в растворе, позволяет контролировать и регулировать давление внутри скважины в зависимости от конкретных условий. Это позволяет предотвратить возникновение аварийных ситуаций и обеспечить безопасность работников. Таким образом, водоотдача бурового раствора играет важную роль в процессе бурения скважин. Она обеспечивает снижение трения, эффективную очистку скважины и управление гидродинамическим давлением. Уделяя должное внимание водоотдаче раствора, можно обеспечить более эффективное и безопасное проведение работ. Параметры влияющие на водоотдачу: Плотность бурового раствора: повышение плотности раствора может снизить его водоотдачу. Вязкость бурового раствора: увеличение вязкости раствора часто сопровождается снижением его водоотдачи. Концентрация добавок: содержание добавок в буровом растворе может оказывать влияние на водоотдачу. Содержание глин в буровом растворе: повышенное содержание глин может снизить водоотдачу раствора.
В промысловых условиях замедления загустевания раствора можно достичь выполнением следующих операций: 1 ограничением происходящей реакции; 2 проведением пробных испытаний в условиях высоких температур с целью определения наличия тенденции раствора к загущению. Если загущение раствора произошло, последующие пробные испытания помогут определить необходимую химическую обработку с целью устранения этого осложнения. Обработанные известью буровые растворы кондиционируются в условиях высоких температур путём добавления воды с целью уменьшения содержания твёрдой фазы, Р- фильтрата и Р-бурового раствора. Известковые буровые растворы с низким уровнем щелочности и низким содержанием извести являются более термостойкими. Добавление хромата натрия в известковые буровые растворы с целью хотя и даёт положительный эффект, но не предупреждает загустевания раствора. Обычно его вводят в концентрации от 1. Гипсовые буровые растворы имеют низкий уровень рН и следовательно не загущаются так быстро как известковые буровые растворы, однако величина статического напряжения сдвига может быть очень большой.
Влияние водоотдачи бурового раствора на бурение
- Буровой раствор
- Что такое буровой раствор?
- Предисловие
- Промывка скважин и буровые растворы
- Принципы химической обработки буровых растворов
- Водоотдача (фильтрация) бурового раствора