В интервале бурения горизонтального участка (хвостовик) 3240 – 3517м в состав бурового раствора входит. 6.1 Гомогенные буровые растворы на водной основе 6.1.1 Техническая вода Техническая вода является наиболее доступным и дешевым очистным агентом, в связи с чем, достаточно широко используется при бурении устойчивых пород в случае отсутствия флюидопроявлений.
Буровые промывочные жидкости
Буровой раствор Буровой раствор англ. Использование буровых растворов для бурения скважин предложено впервые в 1833 году французским инженером Фовеллем, который, наблюдая операцию канатного бурения, при которой аппарат бурения наткнулся на воду, заметил, что фонтанирующая вода очень эффективно удаляет буровой шлам из скважины. Он изобрёл аппарат, в котором предполагалось закачивать воду под буровую штангу, откуда буровой шлам вымывался водой на поверхность между буровой штангой и стволом скважины. Принцип остался неизменным до сих пор. Назначение При циркуляции в скважине буровой раствор: Компенсирует пластовое давление; формирует фильтрационную корку на стенках скважины, укрепляя таким образом неустойчивые отложения.
Уменьшает воздействие фильтрата бурового раствора на породы разобщением разбуриваемых пластов и открытого ствола; транспортирует выбуренную породу из скважины и удерживает её во взвешенном состоянии после прекращения циркуляции; передаёт гидравлическую энергию на забойный двигатель и долото; предупреждает осыпи, обвалы и др. Состав буровых растворов В практике бурения применяют буровые растворы на водной техническая вода, растворы солей и гидрогеля, полимерные, полимер-глинистые и глинистые растворы , углеводородной известково-битумный раствор, инвертная эмульсия и аэрированных основах. При бурении в хемогенных отложениях применяют соленасыщенные глинистые растворы, гидрогели, в случае возможного осыпания и оползней стенок скважины — ингибированные растворы, при воздействии высоких температур — термостойкие глинистые растворы и растворы на углеводородной основе, которые эффективны также при вскрытии продуктивных пластов и при разбуривании терригенных и хемогенных неустойчивых пород. При бурении в условиях, характеризующихся аномально высокими давлениями, применяют утяжеленные буровые растворы, в неосложненных условиях — техническую воду, полимерные безглинистые и полимер-глинистые растворы с низким содержанием твердой фазы.
Свойства и их регулирование Эффективность применения буровых растворов зависит от их свойств, к которым относятся плотность, вязкость, водоотдача, статическое напряжение сдвига, структурная однородность, содержание газов, песка; тиксотропия, содержание ионов Na, K, Mg. Толщина осадка на фильтре фильтрационная корка , которая образуется при определении водоотдачи, изменяется в пределах 1-5 мм.
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. 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.
Наиболее распространенный вид буровых растворов при бурении — специально приготовленный раствор глины в воде с добавлением различных реагентов и утяжелителей, характеризующихся определённой плотностью, вязкостью, водоотдачей, содержанием песка, концентрацией растворённых солей и т. Дьяконов, Е. Леонтьев, Г. Кузнецов, 1977 Раствор буровойглинистый, известковый lime-base drilling mud — саморегулирующаяся ингибированная система, в которую, кроме глины и воды, входят четыре обязательных компонента: известь любой активности , каустическая сода, понизители вязкости и водоотдачи. Раствор буровой глинистый на водной основе,аэрированный aerated water-base drilling mud - аэрированный буровой раствор на водной основе, в котором диспергирована глина. Раствор буровой глинистый на водной основе,алюминизированный aluminizing clay water-base drilling mud - глинистый буровой раствор на водной основе, в котором содержатся соли алюминия. Раствор буровой глинистый на водной основе,кальциевый calcium clay water-base drilling mud - глинистый буровой раствор на водной основе, в котором содержатся соли кальция. Раствор буровой глинистый на водной основе,силикатный silicate clay water-base drilling mud - глинистый буровой раствор на водной основе, в котором содержатся соли кремния.
Раствор буровой глинистый на водной основе,эмульсионный emulsion clay drilling mud - глинистый буровой раствор на водной основе, в котором диспергирована нефть. Раствор буровой для разбуривания сероводородсодержащих пластов drilling mud for sour formation - раствор, отвечающий требованиям: наличие ингибитора коррозии, глинистая фаза устойчива к воздействию сероводорода, наличие железистого утяжелителя, наличие реагентов-нейтрализаторов, обеспечивающих нейтрализацию сероводорода в широком диапазоне рН и температур. Растворбуровой ингибированный inhibited drilling mud — химически обработанный буровой раствор с некоторыми "замедленными" характеристиками пониженная водоотдача, низкий коэффициент трения глинистой корки и др. Раствор буровой на водной основе water-base drilling mud, aqueous drilling mud system - раствор, дисперсионной средой которого является вода, а дисперсной фазой различные материалы. Раствор буровой на водной основе,аэрированный water-base emulsion aerated drilling mud — буровой раствор на водной основе, содержащий газ воздух. Раствор буровой на водной основе,аэрированный эмульсионный emulsion aerated water-base drilling mud - аэрированный буровой раствор, в котором диспергирована нефть. Раствор буровой на водной основе,меловой chalking water-base drilling mud - буровой раствор на водной основе, в котором дисперсной фазой является мел. Растворбуровой на водной основе, силикатно-натриевый sodium silicate mud — особый класс буровых растворов с основой из силиката натрия, соли, воды и глины из американских источников. Раствор буровой на нефтяной основе, PHO oil-base drilling mud - буровой раствор, дисперсионной средой которого является нефть или нефтепродукты, а дисперсной фазой - различные материалы; применяются при вскрытии продуктивных пластов с любой проницаемостью и низким пластовым давлением, а также для проводки скважин в осложнённых условиях.
Раствор буровой на нефтяной основе,аэрированный oil-base aerated drilling mud — буровой раствор на нефтяной основе, содержащий газ. Раствор буровой на нефтяной основе,глинистый oil-base mud — буровой раствор, дисперсионной средой которого является нефть нефтепродукты , а дисперсной фазой — глина бентонитовый порошок. Раствор буровой на нефтяной основе,эмульсионный emulsion oil-base drilling mud - буровой раствор на нефтяной основе, в котором составной частью дисперсной фазы является вода. Раствор буровой на основе морской воды seawater mud - буровой раствор, в качестве жидкой фазы которого использована морская солёная вода. Раствор буровой, обработанный известью lime-treated mud — системы на пресной воде, к которым добавляется гашёная известь; раствор содержит стандартные добавки, имеет высокое рН. Раствор буровой с низким содержанием твёрдой фазы low-solid phase drilling mud - высококачественный буровой раствор, основным назначением которого является повышение технико-экономических показателей бурения. Растворбуровой, утяжеленный weighted drilling mud раствор различного состава, содержащий в дисперсной фазе утяжеляющие тонко измельченные порошки минералов барит, гематит и др. Раствор буровой, эмульсионный, инвертный ИЭР invert-emulsion drilling muds - относится к гидрофобным эмульсиям и предназначены для высококачественного вскрытия и освоения продуктивных пластов, для проходки набухающих, осыпающихся и хемогенных пород. Растворыбуровые, естественные natural drilling muds - жидкости в которых твердая фаза состоит в основном из неглинистых пород.
Растворы минеральных солей — рассолы mineral salt brines — технологические жидкости, не содержащие твёрдой фазы и применяемые для глушения скважин применяют растворы солей NaCl, CaCl2, CaBr2, ZnBr2, смеси солей и др. Эмульсии прямые direct emulsion — технологические жидкости, содержащие лигнин, щелочь, КМЦ, нефть или дизельное топливо, ПАВ, воду. Термины и определения основных показателей свойств буровых и цементных растворов Адсорбция бентонита bentonite adsorbtion проникновение или кажущееся исчезновение молекул или ионов одной или более субстанций внутрь жидкости или твёрдого тела: напр. Водоотдача фильтрация бурового раствора filtration, water loss - показатель, характеризующий объём фильтрата см3 , отделившегося от бурового раствора за 30 мин. Выход бурового глинистого раствора drilling mud yield — количество кубических метров глинистой суспензии с заданной вязкостью и содержанием песка, полученное из одной тонны глины сортность глины.
В приборе ВМ-6 водоотдачу измеряют в статическом состоянии при постоянном перепаде давления 0, 1 МПа. За величину водоотдачи принимают количество жидкости, отфильтровавшейся через бумажный фильтр за 30 мин. Прибор имеет две модификации. Первая рис.
В фильтрационном стакане между собственно стаканом 5 и его поддоном 9, в специальной кольцевой выточке зажимается металлической корпус фильтра 7, на который при измерении укладывают смоченный в воде кружок фильтровальной бумаги 6. С помощью винта 11 клапана 10с резиновой прокладкой 8 прижимают к нижней стороне корпуса фильтра, перекрывая таким образом каналы фильтрации. Фильтрационный стакан в собранном виде устанавливают в кронштейн 13 и заливают в него исследуемую промывочную жидкость 14.
Состав бурового раствора
С повышением температуры при минерализации расход КМЦ возрастает. Выравнивание давлений зависит от параметров фильтрующегося раствора: с увеличением водоотдачи и удельного веса скорость выравнивания давлений возрастает. Насыщение солью NaCl растворов приводит к разжижению системы, характеризующейся увеличением водоотдачи , снижением вязкости и тиксо-тропности этих систем. Однако повышение вязкости приводит к снижению механической скорости проходки. Для остальных пород увеличение водоотдачи снижает вынос керна. Поэтому для обеспечения максимального выноса керна необходимо применять буровые растворы средней вязкости с низкой водоотдачей.
В статье рассмотрены основные методы измерения водоотдачи бурового раствора, используемые в мировой нефтяной промышленности. Определены основные ограничения, а также произведено сравнение результатов измерений, выполненных по различным методикам. Рекомендованы методы измерения водоотдачи при бурении сланцевых отложений. Ключевые слова: литифицированные отложения, бурение скважин, водоотдача бурового раствора, мгновенная водоотдача бурового раствора. Получение фактических значений водоотдачи является крайне важным для минимизации воздействия на призабойную зону скважины при бурении нестабильных пород, таких как сланцы. Это связано с расклинивающим действием фильтрата: потеря стабильности и разрушение пород происходит из-за проникновения фильтрата бурового раствора между плоскостями напластования и в микротрещины породы [1, 2], что приводит к механическому разрушению стенок скважины и значительному кавернообразованию. Мгновенная фильтрация мгновенная водоотдача определяется как объем жидкости, проходящей через фильтрующую среду перед образованием фильтрационной корки в момент скола породы долотом. Она часто не учитывается при бурении в хорошо сцементированных породах.
Стабильность раствора определяют двумя методами. В первом случае находят количество отделившейся от глинистого раствора воды в мерном цилиндре емкостью 100 см3 через 24 ч. Этот метод в практике называют суточным отстоем. Во втором случае стабильность определяется по разности плотностей глинистого раствора, залитого в верхнюю и нижнюю половины специального цилиндра емкостью 500 см3. Стабильным считается тот раствор, у которого эта разница не превосходит 0,02; для утяжеленных растворов эта разница должна быть не выше 0,06. Концентрация водородных ионов водородный показатель. Величина рН характеризует щелочность буровых растворов. Концентрацию водородных ионов определяют в буровых растворах и в их фильтратах. Значение рН фильтратов всегда меньше, чем рН бурового раствора. На буровых рН определяют ориентировочно с помощью индикаторной бумаги. Для измерения наносят каплю бурового раствора или фильтрата на индикаторную бумагу и, перевернув ее, наблюдают за изменением окраски бумаги. Сравнив цвет, приобретенный индикаторной бумагой, с цветной шкалой, определяют рН с точностью до единицы. В лабораторных условиях рН измеряют с помощью рН-метров различных конструкций. Концентрация газа. При бурении важно знать наличие в растворе воздуха или нефтяного газа.
Смыв сверху его промывочную жидкость замеряют его толщину. Модификация прибора рис. Прибор имеет удлиненные плунжер и цилиндр, а также шкалу, разделенную на две части: нижнюю - для измерения содержания газа и верхнюю - для измерения водоотдачи. Шкала перемещается в вертикльном направлении и крепится с помощью винтов, что необходимо для установки нуля шкалы «газ». Сначала определяют содержание газа. Плун-жер под своим весом опускается вниз сжимая газ до некоторого деления шкалы газ. По отсчетной риске на верхнем крае втулки цилиндра определяют содержание газа.
Водоотдача (фильтрация) бурового раствора
Однако, слишком высокая вязкость может привести к возникновению проблем с циркуляцией раствора и повышенным трением в скважине. Контроль давления Правильный контроль давления в системе бурения также играет важную роль в обеспечении оптимальной водоотдачи раствора. При правильной настройке давления удается создать условия для создания высокоскоростного потока жидкости, который эффективно промывает скважинное отверстие и предотвращает заклинивание инструмента. Понимание и контроль этих принципов водоотдачи бурового раствора позволяет повысить эффективность бурового процесса и достичь более высоких результатов. Оптимальная водоотдача раствора обеспечивает более чистые и глубокие скважины, что исключает возможность прорыва флюида и повышает безопасность работы на буровой площадке. Влияние водоотдачи на скорость бурения Одним из важнейших аспектов влияния водоотдачи на скорость бурения является ее способность создавать условия для эффективного охлаждения долота. При бурении происходит трение долота о грунт, что приводит к его нагреву. Если водоотдача недостаточна, температура может повышаться до критических значений, что может привести к быстрому износу и повреждению долота. Высокая водоотдача позволяет эффективно охлаждать долото, что способствует повышению его срока службы и увеличению скорости бурения. Кроме того, водоотдача оказывает влияние на улучшение гидравлических свойств бурового раствора.
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.
Например, песчинка или частица глины у.
С практической точки зрения отделить частицы глины диаметром 60 микрон от частиц барита диаметром 40 микрон методом осаждения не представляется возможным. Гидроциклоны и центрифуги тоже не могут обеспечить полную очистку бурового раствора от нежелательных твердых частиц. Однако их преимущества намного перевешивают ограничения.
Эту реакцию обычно называют высокотемпературной цементацией. Степень затвердевания может быть различной- от пластического состояния до образования твёрдой бентообразной массы. Признаками высокотемпературного загущения раствора могут служить следующие: невозможность спуска бурильного инструмента гна забой и чрезмерное давление на выкиде насоса при восстановлении циркуляции, Кроме того, об этом может свидетельствовать давление водного раствора со специфическим запахом на выходе из скважины, понижение Р-бурового раствора и Р-фильтрата при одновременном увеличении фильтрата кальция.
Степень загущения раствора зависит от: 1 температуры и времени; 2 типа и объёма твёрдой фазы; З щелочности и содержания извести и 4 предыдущей химической обработки. 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.
Как было подтверждено рядом исследований, потеря стабильности сланцевых отложений при бурении скважин может происходить из-за проникновения фильтрата бурового раствора между плоскостями напластования и в микротрещины породы, которое приводит к механическому разрушению стенок скважины и значительному каверноообразованию, что, в свою очередь, напрямую связано с водоотдачей бурового раствора.
В статье рассмотрены основные методы измерения водоотдачи бурового раствора, используемые в мировой нефтяной промышленности. Определены основные ограничения, а также произведено сравнение результатов измерений, выполненных по различным методикам. Рекомендованы методы измерения водоотдачи при бурении сланцевых отложений. Ключевые слова: литифицированные отложения, бурение скважин, водоотдача бурового раствора, мгновенная водоотдача бурового раствора. Получение фактических значений водоотдачи является крайне важным для минимизации воздействия на призабойную зону скважины при бурении нестабильных пород, таких как сланцы.
Это связано с расклинивающим действием фильтрата: потеря стабильности и разрушение пород происходит из-за проникновения фильтрата бурового раствора между плоскостями напластования и в микротрещины породы [1, 2], что приводит к механическому разрушению стенок скважины и значительному кавернообразованию. Мгновенная фильтрация мгновенная водоотдача определяется как объем жидкости, проходящей через фильтрующую среду перед образованием фильтрационной корки в момент скола породы долотом.
Способ регулирования водоотдачи бурового раствора
С другой стороны, избыточная водоотдача также не является оптимальной. При большом количестве воды внутри бурового раствора происходит его разбушевание и плохое удержание при заданном давлении. Эти две задачи взаимосвязаны. Процесс стабилизации обычно сопровождается пептизацией раствора, что повышает плотность и прочность фильтрационной корки. Стабилизация и пептизация бурового раствора — обеспечивают снижение водоотдачи. Вынос шлама и размыв стенок скважины. Одним из наиболее надежных методов выбора бурового раствора для горизонтальных скважин является использование такого раствора, который успешно работал при бурении соседних вертикальных или наклонных скважин.
Понятие о плотности бурового раствора и её расчёт, приборы для замера плотности.
В практике бурения применяют буровые растворы на водной (техническая вода, растворы солей и гидрогеля, полимерные, полимер-глинистые и глинистые растворы), углеводной (известково-битумный раствор, инвертная эмульсия) и аэрированных основах. 7. Промысловые испытания бурового раствора Часть свойств бурового раствора могут измеряться буровой бригадой, обычно это плотность бурового раствора, условная вязкость, и водоотдача. Для бурения этих отложений требуется достаточно вязкий бентонитовый раствор с умеренной водоотдачей. Водоотдача бурового раствора характеризуется объемом фильтрата (от 2 до 10 см³), отделившегося от раствора через стандартную фильтровальную поверхность при перепаде давления ~ 100 кПа в течение 30 мин. Толщина осадка на фильтре (фильтрационная корка). показатель, который определяет количество фильтрата бурового раствора, попадающего в пласт, при создании нагрузок на глинистый. Химический состав бурового раствора, большое давление на выходе бурового рас-твора и время проходки через продуктивную зону, все это вызывает повреждение пласта.
Измерение водоотдачи буровых растворов.
Часть свойств бурового раствора могут измеряться буровой бригадой, обычно это плотность бурового раствора, условная вязкость, и водоотдача. Водоотдача (В) — это объем фильтрата, отделившегося от бурового раствора за 30 минут. Экспресс метод: при пропускании раствора через бумажный фильтр через 7,5 мин., а полученную величину умножают на 2, при этом давление на раствор составляет 1 кгс/см2. Поступающая в скважину пластовая вода увеличивает водоотдачу бурового раствора и вызывает образование на стенках скважины рыхлой и неплотной корки. показатель, который определяет количество фильтрата бурового раствора, попадающего в пласт, при создании нагрузок на глинистый. 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.
Влияние водоотдачи бурового раствора на процессы бурения
В интервале бурения горизонтального участка (хвостовик) 3240 – 3517м в состав бурового раствора входит. Свойства бурового раствора могут быть распределены на пять основных категорий: вязкость, плотность, водоотдача, химические свойства, содержание твердой фазы. Для этого необходимо, чтобы давление столба бурового раствора в стволе скважины на забой на 10—15 % превышало ожидаемое пластовое давление, что создается путем применения бурового раствора, в котором регулируется его плотность. В практике бурения применяют буровой раствор на водной (технической воде, растворы солей и гидрогели, полимерные, полимерглинистые и глинистые растворы) и углеводородной (известково-битумный раствор, инвертная эмульсия) основах.
Параметры бурового раствора
В приствольной части скважины оно проявляется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Боковое давление является следствием вертикального и вызывает касательные напряжения, способствующие выпучиванию пород, сужению ствола и обвалообразованию. Величина касательных напряжений зависит не только от горного давления, но и от давления промывочной жидкости. Способы промывки При бурении скважин промывочная жидкость должна циркулировать по замкнутому гидравлическому контуру. В зависимости от вида гидравлического контура все существующие системы промывки делятся на две группы: 1 системы промывок с выходом раствора на поверхность; 2 системы промывок с внутрискважинной циркуляцией. В зависимости от направления движения промывочной жидкости по отношению к буровому инструменту промывка с выходом ее на поверхность осуществляется по одной из приведенных на рисунке схем. Функции бурового раствора 1. Удаление продуктов разрушения из скважины; 2. Охлаждение породоразрушающего инструмента и бурильных труб; 3. Удержание частиц выбуренной породы во взвешенном состоянии; 4.
Создание гидростатического равновесия в системе "ствол скважины - пласт"; 5. Сохранение проницаемости продуктивных горизонтов; 6. Перенос энергии от насосов к забойным механизмам; 7. Обеспечение проведения геофизических исследований; 8. Предохранение бурового инструмента и оборудования от коррозии и абразивного износа; 9. Закупоривание каналов с целью снижения поглощения бурового раствора и водопритоков; 10. Предотвращение газо-, нефте-, водо проявлений; 11. Снижение коэффициента трения. В практике бурения в качестве буровых растворов используются: 1 вода; 3 водные дисперсные системы на основе: — добываемой твердой фазы глинистые, меловые, сапропелевые, комбинированные растворы ; — жидкой дисперсной фазы эмульсии ; — выбуренных горных пород естественные промывочные жидкости ; 4 дисперсные системы на углеводородной основе; 5 сжатый воздух.
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: 1 жидкости для нормальных геологических условий бурения вода, некоторые водные растворы, нормальные глинистые растворы ; 2 жидкости для осложненных геологических условий бурения. Параметры буровых растворов и методы их измерения Буровой раствор не может в одинаковой мере выполнять все функции. 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.
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. 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. Отбор пробы бурового раствора и подготовка ее к измерению Чтобы свойства пробы бурового раствора соответствовали свойствам циркулирующей жидкости и хранящейся в емкости или земляном амбаре, необходимо уточнять место отбора пробы, ее объем и время между отбором пробы и ее анализом.
Реология — раздел механики, посвященный изучению текучести жидких и газообразных тел, и процессов, связанных с остаточными деформациями твердых тел, т. Что такое Водоотдача бурового раствора? Водоотдача фильтрация бурового раствора filtration, water loss - показатель, характеризующий объем фильтрата в см3 , отделившегося от бурового раствора за 30 мин при пропускании раствора через бумажный фильтр диаметром 75 мм. В чем различие механизмов вязкости в жидкостях и в газах?
Коэффициент вязкости зависит от температуры, причем характер этой зависимости для жидкостей и газов различен. У жидкостей коэффициент вязкости с повышением температуры уменьшается, а у газов, наоборот, увеличивается. Это указывает на различие механизмов внутреннего трения в жидкостях и газах. В чем заключается метод Стокса?
Одним из существующих методов определения коэффициента динамической вязкости является метод Стокса. Суть метода заключается в следующем.
Значение водоотдачи в бурении Высокая водоотдача бурового раствора позволяет обеспечить эффективное удаление порошков и отходов из скважины. Это важно для обеспечения стабильности процесса бурения, предотвращения образования забоев и застревания бурового инструмента в скважине.
Кроме того, высокая водоотдача способствует увеличению скорости бурения и улучшению качества отделки стенок скважины. В то же время, низкая водоотдача может привести к застоям и забою бурового инструмента, образованию крупных калечащихся частиц в буровом растворе и его загрязнению. Это может привести к ухудшению качества бурения, образованию дефектов на стенках скважины, а в некоторых случаях даже к остановке процесса бурения. Низкая водоотдача также может увеличить затраты на буровые работы и необходимость частой замены буровых инструментов.
При выборе бурового раствора необходимо учитывать требования по водоотдаче, определенные конкретными условиями бурения. Вид и размер частиц, присутствующих в обрабатываемых горных породах, вязкость бурового раствора, сила давления на забой и другие параметры могут требовать различной водоотдачи. Поэтому, для достижения оптимальных результатов бурения, необходимо правильно подобрать буровой раствор с учетом требуемой водоотдачи.
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. Ось стержня перпендикулярна к плите 9 станины 8. Для закрепления стержня на желаемой высоте служит пружинная защелка 6. На стержне укреплен указатель 3, а на станине—шкала 4 с делениями от 0 до 40 мм. Положение указателя на стержне регулируется стяжным винтом 2. В нижнюю часть стержня ввинчен на резьбе наконечник-пестик Тетмайера диаметром 10 мм. Рисунок 29.
Прибор Вика для определения толщины фильтрационной корки Стеклянную пластинку с помещенной на ней фильтром с коркой глины кладут на плиту 9. Перед тем как провести замер, указатель прибора 3 устанавливают на нуль и затем, придерживая стержень рукой, измеряют толщину корки в шести точках во взаимно перпендикулярных направлениях. По полученным шести замерам определяют среднюю толщину корки в миллиметрах. Статическое напряжение сдвига СНС — это усилие, которое необходимо приложить, чтобы вывести из состояния покоя буровой раствор. Для определения статического напряжения сдвига пользуются специальным прибором СНС-2 рисунок 30 , основанным на измерении усилия, возникающего на поверхности цилиндра, который погружен в соосный медленно вращающийся цилиндр, заполненный испытуемым глинистым раствором. Рисунок 30. Прибор СНС-2 для измерения статического напряжения сдвига: 5 — электродвигатель с редуктором; 6 -диск с калибровочной таблицей; В стакан 3 заливают 120 см 3 предварительно хорошо перемешанного глинистого раствора.
При этом надо следить, чтобы уровень раствора в стакане совпадал с верхним основанием цилиндра 2 после его погружения в раствор. Нулевое деление калибровочного диска 6 устанавливают против указателя 8. Затем раствор оставляют в покое в течение 1 мин, после чего включают электродвигатель 5, который через передачу медленно вращает столик 7 и установленный на нем стакан 3 с глинистым раствором. Вследствие взаимодействия между стенками цилиндра и жидкостью подвесной цилиндр 2 вращается вместе с жидкостью, а стальная проволока, на которой подвешен цилиндр, закручивается и оказывает сопротивление его вращению. Когда сила сопротивления, стремящаяся вернуть проволоку в исходное положение, будет равна предельному статическому напряжению сдвига, умноженному на величину соприкасающейся с жидкостью поверхности цилиндра, наступает равновесие двух противоположно направленных сил и вращение цилиндра прекращается. Содержание песка. Металлический отстойник ОМ-2 рисунок 31 представляет собой цилиндрический сосуд 3, оканчивающийся внизу трубкой, внутри которой помещена градуированная сменная пробирка 4 объемом 10 мл с ценой деления 0,1 мм.
В верхней части отстойника на уровне, соответствующем объему 500 мл, имеется отверстие для слива воды 2. На горловину сосуда надевается крышка 1, которая служит одновременно для отмеривания бурового раствора при заполнении до краев объем ее составляет 50 мл. Концентрация водородных ионов водородный показатель. Одной из характеристик глинистых растворов является концентрация водородных ионов в них. Регулированием рН в растворе можно увеличить его стабильность, увеличить скорость застудневания и т. Значение рН определяют либо колориметрическим путем но окраске индикатора , либо электрическим путем. Сущность колориметрического метода заключается в изменении цвета лакмусовой бумаги с красного на фиолетовый, а затем на синий по мере роста рН от 5 до 9.
Применение колориметрического метода затруднительно вследствие непрозрачности глинистых растворов. Точные измерения рН следует проводить электрическим методом. Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да Нет Для чего необходимо замерять плотность бурового раствора условную вязкость водоотдачу Для определения параметров буровых растворов в практике бурения используется ряд стандартных методов исследований. В России методы контроля регламентированы РД 39-2-645-81 «Методика контроля параметров буровых растворов», в США Американским нефтяным институтом API разработаны и постоянно уточняются стандартные методики таких исследований. Они включены в нормы и правила API R.
Стандартные методики API в настоящее время получили широкое признание практически во всех странах, поэтому при дальнейшем изложении методов контроля состава и свойств буровых растворов будут учитываться особенности стандартных методик API, включая единицы измерений. Стандартные методики API начинают получать признание и в России. Методы исследований состава и свойств буровых растворов можно разделить на две группы: физические и химические. Физические свойства бурового раствора. Наилучшими эксплуатационными характеристиками обладают рычажные весы, которые обеспечивают достаточную точность измерений и надежны в работе в сложных полевых условиях независимо от колебаний температуры. Заполните чашку весов исследуемым буровым раствором. Закройте чашку крышкой и медленно и аккуратно заверните ее.
Из отверстия в крышке должно вытечь немного раствора. Закрыв это отверстие пальцем, обмойте или оботрите чашку снаружи.