Таким образом, водоотдача бурового раствора имеет значительное значение в процессе бурения скважин.
Основная навигация
- Раздел 4 - Функции и назначение буровых растворов
- Факторы, влияющие на водоотдачу бурового раствора
- Основная навигация
- Глава 8. Контроль содержания твердой фазы.
- Как влияет водоотдача бурового раствора на процесс бурения и эффективность работы
- РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ БУРОВОГО РАСТВОРА — Студопедия.Нет
Приборы для определения характеристик растворов
Буровой раствор поднимается по затрубу — кольцевому пространству между стенками скважины и бурильной трубой. На поверхности буровой раствор проходит через линию возврата — трубу, которая ведёт к вибрационному ситу. Сито состоит из ряда вибрирующих металлических ситовых панелей, которые используются для отделения раствора от шлама. Раствор протекает через ситовую панель и возвращается в отстойник. Частицы шлама попадают в жёлоб для удаления. Перед выбросом они могут быть очищены, исходя из экологических и других соображений. Некоторые частицы шлама отбираются геологами для исследований состояния внутри скважины. Разновидности[ править править код ] Раствор буровой лигнитовый щелочной — буровой раствор, в который вводят определенное количество лигнитов , имеющих щелочной характер.
Раствор известково-битумный — буровой раствор на нефтяной основе, дисперсионной средой которого является дизельное топливо или нефть , а дисперсной фазой — высокоокисленный битум, оксид кальция, барит и небольшое количество воды, необходимой для гашения извести.
После использования тщательно вымойте и вытрите насухо части прибора. Примечание: По спецификации АНИ площадь фильтрования в камере должна составлять 7,1дюйм2. Однако есть фильтр-прессы, площадь фильтрования в которых в два раза меньше. Для того, чтобы полученный на таком фильтр-прессе результат согласовывался с требованиями АНИ, его нужно удвоить. Перед началом опыта подключите нагревательную рубашку прибора к сети соответствующего напряжения. Установите термометр в гнездо рубашки. Нагрейте рубашку до требуемой температуры.
Отрегулируйте термостат так, чтобы температура была на 5-6ОС выше заданной и была постоянной во времени. В дно камеры, которое будет верхом, закручивается до упора клапан, камера переворачивается и в нее заливается раствор до уровня 1,5см ниже края при температуре испытаний до 149ОС и 3,8см при температуре выше 149ОС ниже уровня внутреннего среза. На опору среза аккуратно устанавливается бумажный фильтр. В отверстие камеры устанавливается ее нижнее дно с резиновым уплотнением и ввернутым в него нижним клапаном. Нижнее дно фиксируется по окружности винтами, которые должны попасть в выемки по кольцу нижнего дна. Нижний клапан поворачивается до упора ключом.
По техническим требованиям, главным показателем качества сырья в виде порошка или глины считается выход раствора, то есть число кубометров нужной вязкости, которые получаются из тонны сырья. Важными показателями также считаются такие параметры, как плотность и число песка в составе. Назначение буровых растворов Приготовление буровых растворов преследует ряд важных целей: Охлаждение поверхностей долот и их смазывание. Поскольку работа такого оборудования сопровождается возникновением большого трения, основным назначением состава является смазывание и уменьшение температуры, что повышает износостойкость техники. Очистка забоя. Большинство типов растворов позволяет эффективно вымыть из скважины выбуренную породу, а также вынести ее на поверхность. Качество и степень очистки определяется физико-химическими свойствами составов, а также геологическими особенностями, поэтому в приготовлении нужно учесть и состав пород месторождения. Создание очистного слоя на стенках ствола. Формируемая корка имеет невысокую проницаемость, поэтому она обеспечивает устойчивость песков в верхней зоне разреза и разделяет скважину и проницаемые слои. Предупреждение проявлений нефти, газа и пластовой воды. Защита от обвалов стенок, которые могут произойти в случае наличия в составе пород неустойчивой глины. Еще одно назначение — обеспечение высокого качества вскрытия горизонтов: большинство видов современных растворов позволяет не допустить их загрязнения в процессе бурения, а также избежать полного закупоривания, делающего разработку очень трудной. Снижение затрат на фиксацию при помощи колонн. Получение данных для анализа при работе разведывательных скважин является одним из вспомогательных назначений раствора; предметом изучения является шлам и выносимые части породы. Повышение устойчивости труб и оборудования к коррозии.
На первом этапе очистки, при оборудовании в блоке ЦСГО тремя виброситами, следует установить ситовые панели в следующем порядке: на потоке установить более крупные сетки размером от 45 API до 50 API; на боковых виброситах 70-80 API - так как сила потока будет значительно меньше, что приведет к незначительному переливу раствора; на линейном вибросите сите под гидроциклонами установить сетки от 140 до 230 API. Желательно не использовать илоотделитель, так как есть большая вероятность забивки конусов, а применять только пескоотделитель. Как правило, бурение происходит быстро, и большого удельного веса раствор не набирает. Вывод: Основными рисками при бурении под термокейс может стать растепление пород ММП, что в дальнейшем приведет к нестабильности ствола скважины и катастрофическим поглощениям. После цементирования термокейса, буровой раствор можно оставить на бурение под кондуктор. Бурение под кондуктор 324мм до 650-700м. На данном этапе проводки скважины критически важно эффективно настроить систему очистки, снять насадки на конусах илоотделителя. Нужно выполнить настройку таким образом, чтобы пескоотделитель работал на ЦСГО сам на себя , а насосом ШН илоотделителя работать на рабочую емкость. Также можно периодически запускать центрифугу, если она настроена на рабочую емкость. Установку ситовых панелей на линейных виброситах можно осуществлять, комбинируя размеры в диапазоне 70-100 API,а на осушающем вибросите следует использовать размер 230 API. При увеличении удельного веса следует постоянно проверять ситовые панели на их целостность и своевременно заменять на новые. Постоянной проверке подлежит и работа систем очистки: 1 проверять плотность пульпы с конусов песко-, илоотделителя; 2 проверять, есть ли слабая вибрация на конусах. Иногда бывает, что раствор просто выходит без очистки. Рекомендованные меры: - Разбавление раствора на свежее приготовленный. Для минимизации риска растепления пород ММП нельзя допускать снижение условной вязкости раствора до 125-150 сек. При бурении в глинах для снижения риска наработки сальника рекомендуется держать рН — 8,5-9 и использовать противосальниковые добавки например, Drilling detergent, производство компании Halliburton Baroid.
Основные технологические свойства буровых растворов. Параметры, характеризующие эти
В последние годы разработан ряд дополнительных органических ингибиторов, усиливающих действие калиевого раствора. Из их числа наиболее эффективно усиливают ингибирующую способность калиевого раствора гликоли за счет дальнейшего и более глубокого снижения степени гидратации глин. Благодаря применению таких систем полностью удается избежать осыпей неустойчивых глин даже в особо сложных геологических условиях. Для приготовления и регулирования свойств калиевых растворов используются стандартные солестойкие реагенты, наиболее эффективными из них являются полисахариды семейства ПАК. Аналогичные явления и физико-химические процессы происходят также при взаимодействии неустойчивых глин с растворами на углеводородной основе РУО. Прямого контакта проэмульгированных в РУО капелек воды нет, однако в этой среде достаточно активно может проходить процесс увлажнения глин, вплоть до и их осыпей. В этих условиях для предупреждения увлажнения неустойчивых глин и их осыпей, необходимо сбалансировать давление паров воды над раствором и разбуриваемой глинистой породой. Для этого в водную фазу раствора на углеводородной основе вводят электролиты такие, как NaCl и CaCl2, в больших количествах, вплоть до насыщения. Это приводит к требуемому снижению давления паров воды над РУО в 1,5-2 раза , предупреждению увлажнения с набуханием глин и их осыпей за счет физико-химического взаимодействия. Не менее важным в проблеме устойчивости глин является и так называемый физический фактор. Действие этого фактора проявляется при бурении в условиях АВПД и нарушенных, перемятых зонах, когда осыпи горных пород происходят под воздействием физических сил, а гидростатического столба жидкости недостаточно для сдерживания этого процесса.
Интенсивность этих осложнений может быть различной в зависимости от геологических условий.
Маловероятно их применение при бурении по продуктивному пласту из-за их высокой водоотдачи. Такие растворы часто называют «недиспергированными», что означает, что они коагулированы и не содержат защитных коллоидов-разжижигелей. Растворы с малым содержанием твердой фазы - это простые по составу системы, применяемые при бурении под кондуктор, когда стремятся получить максимальную механическую скорост ь проходки. Обычная их обработка со с тоит в разбавлении водой и вводе полимера.
Они чувствительны к действию электролитов и загрязнение цементом может вызывать серьезные затруднения. В полной мере используют систему очистки раствора, чтобы пре д отвратить обогащение его твер д ой фазы. Область применения таких растворов ограничена температурой и величиной необходимой точности. Сложны е растворы могут сохранять хорошие свойства в более тяжелых условиях. Реологические свойства раствора могут сильно повыситься вследствие обогащения твердой фазой или загрязнения электролитом, который невозможно удалить из раствора.
В таком случае раствор можно обработать таннином или лигносульфонатом. От обработки разжижителями раствор быстро превращается в «диспергированный » и теряет некоторые желательные реологические свойства раствора с малым с о держанием т в ердой фазы. Кальциевые буровые растворы К этой группе растворов относятся растворы, обработанные сульфатом кальция гипсовые , гидроксидом кальция известковые и хлоридами кальция хлоркальциевые. Двухвалентные катионы кальция или магния ингибируют набухание глин и стых пород, удерживая глинистые частицы в пакете. Таким образом, количество связанной воды в системе уменьшается еще и вследствие взаимного слипания глинистых частиц.
Обычно необходима отработка раствора понизителями водоотдачи. Такие системы часто используются как основа для утяжеленных растворов. Кальциевые растворы устойчивы к действию таких электролитов, как соль, цемент и ангидрит.
Величина характеризует прочностное сопротивление раствора, находящегося в покое заданное время, и определяется с помощью прибора СНС-2 или реометров типа ВСН. Показатель водоотдачи бурового раствора, который косвенно характеризует способность раствора отфильтровываться через стенки ствола скважины. Толщина корки бурового раствора. Величина косвенно характеризует способность раствора к созданию малопроницаемой уменьшающей трение фильтрационной корки на стенках скважины. Показатель седиментации бурового раствора , косвенно показывает стабильность бурового раствора.
Для измерения используют отстойник ОМ-2. Обладать заданной плотностью при минимальной концентрации твёрдой фазы, состав и свойства которой обеспечивают требуемые фильтрационные и структурно - механические свойства. Иметь вязкость воды при течении в трубах, забойном двигателе, долоте, на забое и в очистных устройствах.
Антифрикционные качества растворов улучшаются посредством добавления смазок графит, нефть, гудрон и пр. Для пеногашения состав может быть дополнен резиновой крошкой, спиртовыми частицами или кислотами. Состав буровых растворов Приготовление буровых растворов требует использования тонкодисперсионных глиняных веществ с высокой степенью пластичности и невысоким процентом песчаных частиц: они могут создавать вязкую суспензию в контакте с водой, которая не будет давать осадка в течение долгого времени. Наилучшими свойствами обладают разновидности глиняных порошков на основе щелочных составов, и они дают растворы с невысоким показателем плотности. При создании бурового раствора важно следить, чтобы туда не попали вредные примеси, к которым относится гипс, частицы известняка, а также соли, способные растворяться в воде. По техническим требованиям, главным показателем качества сырья в виде порошка или глины считается выход раствора, то есть число кубометров нужной вязкости, которые получаются из тонны сырья. Важными показателями также считаются такие параметры, как плотность и число песка в составе. Назначение буровых растворов Приготовление буровых растворов преследует ряд важных целей: Охлаждение поверхностей долот и их смазывание. Поскольку работа такого оборудования сопровождается возникновением большого трения, основным назначением состава является смазывание и уменьшение температуры, что повышает износостойкость техники. Очистка забоя. Большинство типов растворов позволяет эффективно вымыть из скважины выбуренную породу, а также вынести ее на поверхность. Качество и степень очистки определяется физико-химическими свойствами составов, а также геологическими особенностями, поэтому в приготовлении нужно учесть и состав пород месторождения. Создание очистного слоя на стенках ствола. Формируемая корка имеет невысокую проницаемость, поэтому она обеспечивает устойчивость песков в верхней зоне разреза и разделяет скважину и проницаемые слои. Предупреждение проявлений нефти, газа и пластовой воды.
Расчет плотности бурового раствора по пластовому давлению
Регулирование свойств бурового раствора. Жидкости для промывки ствола предназначены для упрощения бурения и повышения добычи на нефтегазовых месторождениях. 2.2.1. Контрольные карты представляют собой отпечатанный бланк, в который заносятся измеренные в течение суток значения параметров бурового раствора. Б. Залейте буровой раствор в контейнер так, чтобы он приблизительно на 1/2 дюйма не доходил до верха (заполняйте контейнер доверху в том случае, когда в растворе необходимо. Основные характеристики и свойства буровых растворов для бурения нефтяных и газовых скважин. Основное назначение и классификация. Для измерения плотности бурового раствора применяют ареометр АГ-ЗПП, который состоит из мерного стакана, который крепится к поплавку со стержнем. Одним из наиболее надежных методов выбора бурового раствора для горизонтальных скважин является использование такого раствора, который успешно работал при бурении соседних.
Раздел 4. Функции и назначение буровых растворов
| Расчет плотности бурового раствора по пластовому давлению | В целом, водоотдача бурового раствора зависит от множества факторов, которые нужно учитывать и контролировать при работе на буровых установках. |
| Показатель фильтрации (водоотдача) | Буровой раствор готов. 7.8. Рекомендуемый расход компонентов для приготовления бурового раствора для различных условий бурения (на 1000 литров раствора). |
| Буровые растворы для скважин | это способность раствора отдавать воду пористым породам под действием перепада давления. |
| Глава 8. Контроль содержания твердой фазы. | Твердая фаза, состоящая из частиц выбуренной породы и глин, является частью бурового раствора. Твердые частицы оказывают негативное влияние на многие характеристики раствора. |
| Буровые растворы для бурения нефтяных и газовых скважин - Нефть | О сервисе Прессе Авторские права Связаться с нами Авторам Рекламодателям Разработчикам. |
Глава 8. Контроль содержания твердой фазы.
Основные характеристики и свойства буровых растворов для бурения нефтяных и газовых скважин. Основное назначение и классификация. Разность между пластовым давлением и давлением гидростатическим называют дифференциальным давлением. на что влияет водоотдача бурового раствора (22). Для измерения водоотдачи служит прибор ВМ-6 (рис.1), имеющий фильтрационный и напорный узлы.
Обоснование плотности применяемых буровых растворов
Однако с его ростом увеличивается интенсивность проникновения промывочной жидкости в горные породы, падает механическая скорость бурения. В этих условиях еще более повышается изолирующая и закрепляющая роль фильтрационной корки. Большее значение гидростатическое давление промывочной жидкости приобретает при бурении трещиноватых пород, а также пород и минералов, обладающих свойством медленно выдавливаться в скважину под действием горного давления например, соли: галит, карналлит и др. Создание достаточно высокого гидростатического давления позволит сохранить устойчивость стенок скважины в таких условиях. Создание гидростатического равновесия в системе "ствол скважины - пласт" В процессе бурения скважина и вскрытый пласт образуют систему пласт - скважина. Промывочная жидкость давит на стенки скважины. Жидкости или газ, находящиеся в пласте, также давят на стенки скважины, но со стороны пласта. Поскольку жидкости соприкасаются друг с другом через каналы фильтрации, пронизывающие стенки скважины, пласт и скважина представляют собой сообщающиеся сосуды. Если в процессе бурения давление в скважине больше пластового, будет наблюдаться уход промывочной жидкости в пласт - поглощение. Это приводит к возникновению различного рода осложнениям в процессе бурения: — снижается уровень жидкости в скважине, что может вызвать обвалы стенок, — теряется дорогостоящая промывочная жидкость; — осложняется контроль за процессом промывки; — загрязняются подземные воды.
Если пластовое давление больше гидростатического давления промывочной жидкости, возникает водопроявление - жидкость из скважины поступает на поверхность. Это также приводит к нежелательным последствиям: загрязняется прилегающая к скважине территория, резко ухудшается качество промывочной жидкости, что вызывает обрушение или пучение стенок скважин. В процессе бурения давление жидкости в скважине изменяется: к гидростатическому добавляется давление, величина которого зависит от выполняемых в скважине технологических операций. Поэтому возможны условия, когда при бурении поглощение периодически перемежается с водопроявлением, что также отрицательно сказывается на функциях промывочной жидкости. Обеспечение равенства давлений в системе пласт - скважина в процессе бурения позволит избежать нежелательных осложнений при вскрытии проницаемых горных пород. Сохранение проницаемости продуктивных горизонтов Эта функция промывочной жидкости важна при бурении скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. В таких скважинах обязательно проводятся исследования по оценке запасов и возможных дебитов скважин. Часть скважин может впоследствии использоваться в качестве эксплуатационных. Так как в процессе фильтрации промывочных жидкостей на поверхности горных пород и в устьевых частях пор и трещин откладывается корка из частиц твердой фазы, продуктивность пласта в прискважинной зоне уменьшается.
Это приводит к снижению дебита скважин, искажению подсчетов запасов, неправильной оценке проницаемости горных пород. Причем уменьшение проницаемости прискважинной зоны может оказаться необратимым. Во избежание отрицательного воздействия жидкости на продуктивный пласт корка должна легко разрушаться, а твердые частицы вымываться из каналов фильтрации. 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.
Этот параметр колеблется в пределах от одной до двух с половиной тысяч килограмм на кубический метр. Условная вязкость определяют по времени, в течение которого определенный объем готового состава протекает через воронку классического типа. Эффективная вязкость измеряется прибором, который называется вискозиметр. Этот показатель отображает соотношение скоростного градиента и напряжений, возникающих в общем потоке.
Напряжение сдвига также измеряется при помощи вискозиметра. Стандартное значение этого параметра варьируется от нуля до двадцати Па. Что измерить такой показатель, как водоотдача, нужно знать, какой объем фильтрата выделяется через оборудование для очистки, если перед давлений за половину часа составляет от 100 кПа и более. Для обеспечения максимальной эффективности бурения, свойства таких растворов держат под постоянным контролем с помощью посредством ввода в них особых реагентов для повышения качественных характеристик. К примеру, чтобы уменьшить водоотдачу, в буровой раствор добавляют углещелочные или сульфитно-спиртовые материалы, а также целлюлозные добавки или модифицированный крахмал. Реологические свойства получают путем добавления в состав веществ, понижающих вязкость к примеру, фосфат, полифенол, нитролигнин и так далее.
Чтобы избежать нефтяных, газовых и водяных проявлений в условиях работы при повышенном давлении, необходимо увеличить плотность используемого бурового раствора. Для этого в его состав вводятся специальные утяжелители гематит, мел, бармит. Кроме того, в состав таких смесей могут добавляться пенообразователи или может применяться аэрирование раствора. Антифрикционные свойства растворов можно улучшить добавлением смазочных материалов на основе нефти, графита или гудрона. Чтобы сохранить необходимые качественные характеристики в процессе работы в условиях повышенной температуры, буровой раствор, как правило, обогащается антиоксидантами или хроматами натрия или кальция. Для пеногашения в состав может быть добавлена резиновая крошка, кислота или спиртовые частицы.
Составы применяемых растворов Для приготовления большинства буровых растворов необходимо применение тонкодисперсных глинистых веществ, обладающих высокой пластичностью и небольшим содержанием частиц песка. Они способны создавать с водой вязкую суспензию, которая обладает способностью долгое время не приводить к выпадению осадка. Самыми лучшими качествами обладают глиняные порошки, основу которых составляют щелочные составы. Растворы на основе таких порошков отличаются низким значением плотности. Различные рецептуры бурового раствора для разных типов грунтов В процессе создания бурового раствора очень важно проследить, чтобы в него не попали нежелательные примеси, такие, как известковые частицы, гипс и разного рода растворимые в воде соли. Согласно требованиям технических нормативов, основным качественным показателем сырья для приготовления бурового состава, представлено в порошкообразном виде, является так называемый конечный выход раствора.
Другими словами, какое количество кубических метров раствора с нужным показателем вязкости можно получить из тонны сухого сырья. Кроме этого, к важным качественным показателям также относятся содержание в составе песка и плотность. Основное назначение буровых составов Такие растворы готовят, исходя из целей их дальнейшего использования. Примеры таких целей таковы: охлаждение и смазывание поверхностей бурильного долота. Так как работа этого инструмента всегда связана с появлением большого трения, для повышения износостойкости необходимо использовать смазывающие составы, которые одновременно снижают температуру инструмента; очистка забоя скважины. Многие буровые растворы дают возможность эффективно вымывать выбуренные породы из скважины и выносить их на поверхность.
Качество такой очистки зависит от физических и химических свойств конкретного состава, а также от геологических особенностей пробуриваемых горных пород, вследствие чего в процессе приготовления необходимо учитывать состав горных пород конкретного месторождения; образование на стенках ствола скважины очистного слоя. Формирующаяся на стенках ствола корка отличается низкой проницаемостью, что дает возможность обеспечить устойчивость в верхней песчаной зоне геологического разреза и отделить скважину от слоев с высокой проницаемостью; предупреждение водяных, газовых и нефтяных проявлений; защита стенок скважины от обвалов, которые возникают при бурении пород на основе неустойчивой глины; особняком стоит такая важная сфера применения буровых составов, как обеспечение качественного вскрытия продуктивных горизонтов. Многие из существующих сейчас буровых растворов позволяют не допустить загрязнения продуктивного пласта во время его вскрытия и дают возможность избежать его полной закупорки, в случае которой его разработка становится очень трудной; уменьшение затрат, идущих на фиксацию скважины с помощью колонн; получение данных, необходимых для анализа, в процессе работы разведывательных скважин. Это также одна из вспомогательных функций таких составов, поскольку вместе с ними на поверхность выносится шлам и частички горных пород, которые являются предметом изучения; повышение устойчивости к коррозионному воздействию оборудования и труб; обеспечение выполнения требований техники промышленной безопасности и сведение к минимуму вреда, наносимого экологии окружающей среды. Читать также: Как используется рулетка для измерения уровня нефтепродуктов? Растворы на неводных основах: нефтепродукты, содержание газа в которых минимально.
Пены и аэрированные жидкости. Реагенты, находящиеся в газообразном состоянии. Буровая колонна улетела в скважину. Недостатки воды как бурового раствора: в перерывах между циркуляциями вода не удерживает шлам в скважине во взвешенном состоянии; глинистые отложения набухают, разупрочняются, снижается устойчивость ствола скважины. Вода пригодна в качестве бурового раствора для бурения неглубоких скважин в твердых неглинистых породах карбонатно-песчаного комплекса, а также в гипсах и других отложениях. Фильтрация воды в продуктивные пласты резко снижает их нефтеотдачу, вследствие создания водяного барьера, образования устойчивых водонефтяных эмульсий, набухания содержащихся в пласте глинистых минералов, препятствующих притоку нефти в скважину, что серьезно затрудняет освоение и ввод скважин в эксплуатацию.
Нестабилизированные глинистые растворы суспензии и суспензии из выбуренных пород представляют водные суспензии, образованные в процессе бурения путем «самозамеса» из разбуриваемых пород. Читайте также: Сланцевая нефть: нефтяные страны лидеры, последние новости Гуматные растворы К этому виду относится буровой глинистый раствор, стабилизированный углещелочным реагентом УЩР. Применяют такой раствор при бурении в сравнительно устойчивом разрезе, в котором отсутствуют набухающие и диспергирующие глинистые породы. Лигносульфонатные растворы Буровые глинистые растворы, стабилизированные лигносульфонатными реагентами сульфит-спиртовая барда ССБ. Используются при разбуривании глинистых отложений, гипсов, ангидритов и карбонатных пород. Главной функцией лигносульфонатных реагентов является понижение вязкости, основанное на сочетании стабилизирующего и ингибирующего эффектов.
Ингибирующее действие кальциевой ССБ в пресных растворах мягче, чем действие извести. Полимерные недиспергирующие буровые растворы Водные растворы высокомолекулярных полимеров акрилатов, полисахаридов , структурированные малыми добавками бентонита, или без него. Эти растворы предупреждают диспергирование разбуриваемых пород и повышение содержания твердой и глинистой фаз в растворе. Они характеризуются низким содержанием глинистой фазы, что способствует улучшению показателей бурения. Термостойкость полимерных недиспергирующих растворов зависит от применяемых полимеров. Полимерные растворы могут быть безглинистыми.
В этом случае раствор представляет собой воду с добавкой полимера, обычно не гидролизованного ПАА, улучшающего реологические свойства воды и ее выносящую способность и флокулирующего выбуренную породу. Главная проблема применения таких растворов — предотвращение обогащения их выбуренной породой. Поэтому в состав раствора вводят специальные реагенты-флокулянты селективного действия например, гидролизованный полиакриламид — ПАА , флокулирующие кальциевую глину и грубодисперсную фракцию выбуренной породы. Ингибирующие растворы Для снижения интенсивности перехода выбуренной породы в глинистый раствор, повышения устойчивости стенок скважины используют ингибирующие растворы, в состав которых входит неорганический электролит, или полиэлектролит. Снижение размокаемости и диспергирования выбуренных шламов достигается в результате: — ввода в суспензию электролита, содержащего поливалентный катион гипс, хлорид кальция ; — добавки солей поливалентных металлов, переходящих в растворе в гидроокиси; — обработки высокощелочными соединениями, увеличивающими глиноемкость буровых растворов; — использования модифицированных лигносульфонатов; — обработки раствора полимерными соединениями. К ним относят растворы, обработанные лигносульфонатами в сочетании с едким натром, известковые, алюминатные, безглинистые, солестойкие.
Все высокощелочные системы ограниченно термостойки, и чем выше коллоидность разбуриваемых пород, тем ниже термостойкость раствора. Химические реагенты-стабилизаторы в высокощелочной среде работают хуже. Алюминатные растворы Буровые глинистые растворы из кальциевой глины, которые содержат ингибирующую добавку — высокощелочной алюминат натрия, стабилизированный лигносульфонатами. Алюминатные растворы бывают пресными и соленасыщенными. В качестве реагента-стабилизатора используются только ССБ, применяемые совместно с алюминатом натрия. Алюминатные глинистые растворы АлГР обладают устойчивостью в широком диапазоне хлорнатриевой минерализации и большими показателями фильтрации.
Для предотвращения пенообразования в раствор вводят пеногасители. Известковые растворы с высоким РН Сложные многокомпонентные системы, включающие, кроме глины и воды, четыре обязательных реагента: известь, каустик, понизитель вязкости, защитный коллоид. В их состав также могут входить нефть или дизельное топливо, утяжелитель и различные добавки специального назначения. Известковые растворы используют при разбуривании высококоллоидных глинистых пород и аргиллитов. В результате применения известковых растворов повышается их глиноемкость, снижаются пептизация выбуренной глины, набухание и вспучивание сланцев, слагающих стенки скважины, уменьшается опасность прихватов. Безглинистые солестойкие растворы БСК Такие растворы состоят из бурого угля, каустической соды, воды и гидроксида поливалентного металла, применяются при проводке скважин, осложненных наличием хемогенных отложе- ний, осыпающихся и склонных к обвалам терригенных пород.
Эффективность действия понизителей твердости зависит от механических условий разрушения прежде всего периодичности силовых воздействий , химической природы самих реагентов, их концентрации в буровом растворе и физико-химических свойств горных пород. На поверхностях твердого тела в качестве понизителей твердости могут адсорбироваться как поверхностно-активные молекулы органических веществ не электролитов , так и ионы электролитов. В качестве основных понизителей твердости пород используются кальцинированная сода, едкий натр, известь негашеная и гашеная и различные мыла. Понизители твердости пород помогают процессу дальнейшего диспергирования находящегося в круговой циркуляции бурового шлама. Это имеет особенно важное значение при бурении с промывкой забоя естественными промывочными растворами, дисперсная фаза которых образуется из частичек твердых пород, диспергированных механическим воздействием долота на забой. Применяемые для стабилизации естественных карбонатных растворов поверхностно-активные вещества проникают в трещины довольно больших частичек шлама, откалываемых от забоя ударами зубьев долота. Адсорбируясь на вновь образованных поверхностях, оказывая расклинивающее действие и понижая поверхностное натяжение, эти вещества способствуют дальнейшему диспергированию шлама до частичек коллоидного размера, остающихся в системе в качестве дисперсной фазы раствора. Сохранение устойчивости стенок скважины Нежелательное изменение свойств пород устраняется подбором рецептуры промывочной жидкости.
В частности, в нее вводят компоненты, придающие ей крепящие свойства. Кроме того, ряд промывочных жидкостей содержит твердую фазу, которая, отлагаясь при фильтрации в порах и тонких трещинах, образует малопроницаемую для жидкой фазы корку. Такая корка, обладая определенной механической прочностью, связывает слабосцементированные частицы горных пород, замедляет или полностью останавливает процесс дальнейшего распространения смоченной зоны вокруг ствола скважины. Сохранению устойчивости стенок скважины способствует гидростатическое давление промывочной жидкости. Однако с его ростом увеличивается интенсивность проникновения промывочной жидкости в горные породы, падает механическая скорость бурения. В этих условиях еще более повышается изолирующая и закрепляющая роль фильтрационной корки. Большее значение гидростатическое давление промывочной жидкости приобретает при бурении трещиноватых пород, а также пород и минералов, обладающих свойством медленно выдавливаться в скважину под действием горного давления например, соли: галит, карналлит и др. Создание достаточно высокого гидростатического давления позволит сохранить устойчивость стенок скважины в таких условиях.
Создание гидростатического равновесия в системе "ствол скважины - пласт" В процессе бурения скважина и вскрытый пласт образуют систему пласт - скважина. Промывочная жидкость давит на стенки скважины. Жидкости или газ, находящиеся в пласте, также давят на стенки скважины, но со стороны пласта. Поскольку жидкости соприкасаются друг с другом через каналы фильтрации, пронизывающие стенки скважины, пласт и скважина представляют собой сообщающиеся сосуды. Если в процессе бурения давление в скважине больше пластового, будет наблюдаться уход промывочной жидкости в пласт - поглощение. Это приводит к возникновению различного рода осложнениям в процессе бурения: — снижается уровень жидкости в скважине, что может вызвать обвалы стенок, — теряется дорогостоящая промывочная жидкость; — осложняется контроль за процессом промывки; — загрязняются подземные воды. Если пластовое давление больше гидростатического давления промывочной жидкости, возникает водопроявление - жидкость из скважины поступает на поверхность. Это также приводит к нежелательным последствиям: загрязняется прилегающая к скважине территория, резко ухудшается качество промывочной жидкости, что вызывает обрушение или пучение стенок скважин.
В процессе бурения давление жидкости в скважине изменяется: к гидростатическому добавляется давление, величина которого зависит от выполняемых в скважине технологических операций. Поэтому возможны условия, когда при бурении поглощение периодически перемежается с водопроявлением, что также отрицательно сказывается на функциях промывочной жидкости. Обеспечение равенства давлений в системе пласт - скважина в процессе бурения позволит избежать нежелательных осложнений при вскрытии проницаемых горных пород. Сохранение проницаемости продуктивных горизонтов Эта функция промывочной жидкости важна при бурении скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. В таких скважинах обязательно проводятся исследования по оценке запасов и возможных дебитов скважин. Часть скважин может впоследствии использоваться в качестве эксплуатационных. Так как в процессе фильтрации промывочных жидкостей на поверхности горных пород и в устьевых частях пор и трещин откладывается корка из частиц твердой фазы, продуктивность пласта в прискважинной зоне уменьшается. Это приводит к снижению дебита скважин, искажению подсчетов запасов, неправильной оценке проницаемости горных пород.
Причем уменьшение проницаемости прискважинной зоны может оказаться необратимым. Во избежание отрицательного воздействия жидкости на продуктивный пласт корка должна легко разрушаться, а твердые частицы вымываться из каналов фильтрации. 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.
Образующаяся на стенках скользкая корка способствует уменьшению сил трения, которые действуют на бурильный инструмент при вращении и подъеме бурильных труб. При полной очистке поверхности забоя, КПД долота повышается. Качественная очистка забоя достигается различными технологическими приемами и конструктивными особенностями долот, в сочетании с режимами течения раствора. В выносе выбуренной породы основным фактором является свойства промывочной жидкости. Фильтрационная корка препятствует проникновению фильтрата в пласт, тем — самым, предотвращая набухание пород и загрязнение продуктивных пластов. Давление пластового флюида должно уравновешиваться давлением столба бурового раствора. В противном случае пластовый флюид будет выходить на поверхность. Промывочная жидкость должна обеспечивать широкий диапазон плотности бурового раствора. Поглощение промывочной жидкости может привести к открытому фонтанированию скважины, или к значительным затратам средств и времени на ликвидацию поглощения. Для предупреждения поглощения промывочная жидкость должна иметь требуемые свойства по плотности, вязкости и др. Для предупреждения и ликвидации осложнений, из-за потери устойчивости глинистых, хемогенных пород, разработаны и используются многочисленные методы прогнозирования зон осложнений, технические приемы, системы буровых растворов. Растепление ствола скважины сопровождается интенсивным кавернообразованием, образованием кратеров на устье скважины, смятием обсадных колонн, с нарушением целостности труб, при эксплуатации. Промывочная жидкость должна иметь минимальную теплоотдачу, не замерзать при воздействии низких температур, минимальные значения величины фильтрации.
Классификация и виды буровых растворов (буровых промывочных жидкостей)
- Домашний очаг
- Водоотдача, водоотдача бурового раствора, водоотдача тампонажного раствора в России
- Растворы для бурения нефтегазовых скважин: важная информация | ОЙЛ ИНВЕСТ
- Влияние водоотдачи бурового раствора
- Архив блога
- Измерение водоотдачи буровых растворов.
определение водоотдачи бурового раствора
1. Поместите образец бурового раствора в подходящий сосуд. 2. Погрузите ротор в буровой раствор точно до нанесенной отметки, регулируя глубину погружения платформой. показатель, который определяет количество фильтрата бурового раствора, попадающего в пласт, при создании нагрузок на глинистый. Замеряют водоотдачу на приборе ВМ-6. Определяют объем выделившейся воды за 30 мин. в см 3 Различают 3 вида фильтрации бурового раствора. Толщину фильтрационной корки К измеряют линейкой непосредственно на фильтре, переломив фильтр пополам, или с помощью иглы Вика (смотри свойства цементных растворов).
Буровой раствор
| Всё про нефть и газ "" | Для измерения плотности бурового раствора применяют ареометр АГ-ЗПП, который состоит из мерного стакана, который крепится к поплавку со стержнем. |
| Строительство нефтяных и газовых скважин | MEX-PAC. Полианионная целлюлоза применяется для контроля водоотдачи. Марка HV снижает водоотдачу и повышает вязкость бурового раствора, марка LV не влияет на вязкость. |
| Стабильность бурового раствора | Оптимальная водоотдача бурового раствора является важным аспектом, который необходимо учитывать при выборе состава бурового раствора и его свойств. |
| Памятка молодому инженеру по буровым растворам | В водах нефтяных месторождений содержится метан, иногда бутан и пропан. Основная технологическая операция промывки скважины – прокачивание бурового раствора по ее стволу. |
| Приборы для определения характеристик растворов | Величина водоотдачи и корки зависит от ряда факторов, в том числе, от качества бурового раствора. Решающее влияние оказывает степень дисперсности глинистых частиц в растворе. |
Нефтяная скважина. Бурение. Буровой раствор. (3)
Напряжение изменяется как в стволе, так и в призабойной зоне пласта, когда природные аргиллиты замещаются буровым раствором определенной плотности в стволе скважины. В табл. 2.1 приведена классификация дисперсных систем по их дисперсности. Буровые и тампонажные растворы содержат как грубо-дисперсные, так и коллоидные частицы. Замеряют водоотдачу на приборе ВМ-6. Определяют объем выделившейся воды за 30 мин. в см3. Различают 3 вида фильтрации бурового раствора. Измерение водоотдачи буровых растворов. Для измерения водоотдачи служит прибор ВМ-6 (рис.1), имеющий фильтрационный и напорный узлы. Напряжение изменяется как в стволе, так и в призабойной зоне пласта, когда природные аргиллиты замещаются буровым раствором определенной плотности в стволе скважины. Водоотдача бурового раствора, являясь одним из наиболее важных параметров процесса бурения, оказывает значительное влияние на его эффективность и.