Студопедия — ПРОМИВАННЯ СВЕРДЛОВИН
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ПРОМИВАННЯ СВЕРДЛОВИН






 

7.1. Функції промивальної рідини та вимоги до неї

 

При бурінні свердловин промивальні рідини повинні виконувати такі основні функції:

1) ефективно очищати вибій від частинок розбурюваних порід та видаляти їх на денну поверхню;

2) створювати гідростатичний тиск для попередження флюїдопроявлень у процесі буріння та при зупинці промивання;

3) утримувати частинки розбурюваної породи від осідання на вибій;

4) забезпечувати охолодження і змащування доліт, вибійних двигунів, бурильної колони;

5) попереджувати спонтанне осипання порід, що формують стінки свердловини;

6) передавати потужність до гідравлічних вибійних двигунів;

7) не погіршувати колекторські властивості продуктивних пластів у пристовбуровій зоні свердловини.

Названі функції може виконувати багатокомпонентна рідина, яка повинна:

1) володіти тиксотропними властивостями (легко прокачуватись, швидко переходити в гелеподібний стан при зупинці прокачування);

2) бути інертною до гірських порід (не розчиняти їх, не сприяти пептизації вибурених частинок, не знижувати міцність стінок свердловини);

3) мати широкий діапазон регулювання густини;

4) кольматувати пори і тріщини в стінках свердловини та створювати в них тонку непроникну кірку;

5) зберігати стабільність властивостей при зміні температур;

6) володіти мастильною здатністю і теплофізичними властивостями, для відведення тепла від деталей, що труться;

7) нейтралізовувати компоненти порід і пластових рідин, які викликають корозію труб і обладнання та токсичні речовини;

8) не заважати проведенню геофізичних досліджень у свердловині;

9) складатися з недефіцитних та дешевих матеріалів.

 

7.2. Класифікація промивальних рідин

 

Промивальна рідина складається, як правило, з дисперсійного середовища, рівномірно розподіленої в ньому дисперсної фази і невеликої кількості хімічних реагентів, які призначені для регулювання тих чи інших властивостей.

Дисперсна фаза складається, як правило, з декількох компонентів. Найважливішим з них є колоїдний матеріал, необхідний для забезпечення стабільності промивальної рідини, здатності утримувати грубодисперсні частинки (вибурену породу), кольматувати пори і мікротріщини в породі.

Другим компонентом дисперсійної фази є дрібні частинки важких (глина, крейда, барит і т.д.) або легких (повітря) матеріалів, які використовуються для надання промивальній рідині необхідної густини, регулювання гідростатичного тиску на стінки свердловини, надання здатності закупорювати великі порові канали і тріщини.

Третім компонентом є домішки для покращення мастильних властивостей промивальних рідин.

За складом дисперсійного середовища промивальні рідини можна розділити на такі групи:

1. Промивальні рідини на водній основі:

а) вода (прісна, морська, розсіл);

б) глинисті суспензії;

в) природні суспензії, які утворились при розбурюванні неглинистих

порід і аргілітів;

г) суспензії на базі гідрогелів;

д) емульсії типу "масло у воді".

2. Промивальні рідини на неводній основі:

а) дегазована нафта та нафтопродукти;

б) багатокомпонентні розчини на вуглеводневій основі;

в) зворотні емульсії типу "вода у маслі".

3. Газоподібні робочі агенти (повітря, природні гази, вихлопні гази двигунів внутрішнього згорання).

4. Аеровані промивальні рідини та піни.

Рідини на водній основі мають такі позитивні властивості:

– краще від інших охолоджують породоруйнівний інструмент;

– при достатньо високій швидкості добре виносять вибурену породу і легко очищуються від неї;

– при низьких пластових тисках створюють достатній протитиск на пласти;

– швидкість руйнування гірської породи збільшується за рахунок проникнення води в тріщини породи.

Вода, як промивальна рідина має наступні недоліки:

– зниження стійкості стінок свердловини;

– не утворюється щільна кірка з тонких часток твердої фази, яка створювала б опір фільтрації промивної рідини;

– відсутність тиксотропних властивостей;

– вода легко розчиняє переважну більшість хімічних порід.

Воду у якості промивальної рідини доцільно застосовувати при розбурюванні стійких, достатньо міцних порід непродуктивних горизонтів, механічні властивості яких практично не змінюються при зволоженні.

Рідини на вуглеводневій основі дають дуже добрі результати при розкритті нафтових пластів, розбурюванні нестійких глинистих і хемогенних порід.

Застосування газоподібних агентів не можна використовувати при розбурюванні нестійких гірських порід, при проявленні пластових флюїдів та ін.

 

7.3. Властивості промивальних рідин

 

Густина – це маса одиниці об'єму промивальної рідини (ρ, кг/м3). Вона характеризує здатність промивальної рідини здійснювати в свердловині гідродинамічні та гідростатичні функцій:

1) утримувати і виносити із свердловини частинки породи любого розміру;

2) створювати гідростатичний тиск на стінки свердловини з метою попередження нафтогазопроявів і збереження цілісності стінок свердловини;

3) забезпечувати зниження ваги колони бурильних та обсадних труб, що сприяє зменшенню навантаження на талеву систему.

У лабораторних умовах густина вимірюється з допомогою пікнометрів, а на буровій – з допомогою ареометрів.

Ареометр для вимірювання густини промивальної рідини АГ-ЗПП складається з мірного стакана, який заповнюється рідиною при замірюванні і прикріпляється до поплавка. На поверхні циліндричної частини поплавка, герметизованої пробкою, нанесені дві шкали для заміру густини в межах 900-1700 кг/м3 і 1600-2400 кг/м3. Другу шкалу використовують при відкрученому зйомному тягарці (рис. 7.1). Прилад зберігають у футлярі, який закривається кришкою та служить ємністю для відбору проби.

Умовна в'язкість – це умовна характеристика гідравлічного опору

 

1 – зйомник тягарець; 2 – стакан;

3 – поплавець; 4 – циліндрична частина поплавка; 5 – футляр; 6 – герметизуючи пробка; 7 – шкала; 8 – кришка

 

Рис. 7.1. Ареометр АГ-3ПП

прокачування промивальної рідини. Із збільшенням умовної в'язкості гідравлічні опори зростають, у зв'язку з чим погіршуються умови очищення вибою від вибуреної породи, утруднюється перенесення енергії від насосу до вибійного двигуна, послаблюється інтенсивність розмиву породи на вибої свердловини. Величина умовної в'язкості залежить від розміру і форми використовуваного приладу.

Для оперативної якісної оцінки умовної в'язкості промивальної рідини на буровій використовують польовий віскозиметр ПВ-5 (рис.7.2). Під умовною в’язкістю розуміють тривалість витікання 500 см3 перемішаної промивальної рідини через калібровану трубку з внутрішнім діаметром 5 мм і довжиною 100 мм приладу ПВ-5, в який налито 700 см рідини. Для перевірки приладу заміряють умовну в'язкість прісної води. Час витікання 500 см3 води повинен бути 15 ± 0,5 с.

 

а – віскозиметр; б – мірний кухоль;

1 – об’єм 200 см3; 2 – об’єм 500 см3

 

Рис. 7.2. Польовий віскозиметр ПВ-5

 

Для кількісної оцінки реологічних параметрів промивальних рідин використовують різні реологічні моделі. Для визначення реологічних характеристик використовують ротаційні віскозиметри.

Тиксотропні властивості. Тиксотропією називають здатність суспензії утворювати структуру в стані спокою (гель) і втрачати її при перемішуванні. Міцність утворюваної суспензією структури в стані спокою називають статичним напруженням зсуву (СНЗ.). СНЗ – це те напруження, яке необхідно створити, щоб зруйнувати структуру і відновити текучість системи.

 

1 – плита; 2 – гвинт; 3 – стійка; 4 – крутильна головка; 5 – пружна нитка; 6 – трубка;

7 – диск зі шкалою; 8 – прозорий візир;

9 – підвісний циліндр; 10 – стакан;

11 – обертовий столик; 12 – електродвигун

 

Рис. 7.3. Прилад СНС-2

Промивальна рідина характеризується двома значеннями статичного напруження зсуву: початковим (θ1), яке заміряють через 1 хв. спокою після інтенсивного перемішування, і другим (θ10), яке заміряють після 10 хв. спокою. Перша величина (θ1) характеризує утримувальну здатність промивальної рідини.

Статичне напруження зсуву вимірюють в Па з допомогою приладу СНС-2 (рис.7.3) або ротаційних віскозиметрів.

Про ступінь тиксотропності судять за різницею θ10 – θ1. Чим більша різниця, тим тиксотропніша суспензія.

Міцність структури промивальної рідини при тривалому знаходженні у спокою може досягти таких значень, при яких у момент відновлення циркуляції опір структури викличе велике збільшення тиску промивальної рідини, що може привести до гідророзриву пласта.

Фільтраційні властивості. У промивальній рідині міститься значна кількість вільного дисперсійного середовища, що не зв'язане з дисперсною фазою. Якщо така рідина вступає в контакт з проникною породою, а тиск у свердловині перевищує пластовий, то промивальна рідина намагається проникнути поровими каналами і тріщинами породи. Так як розміри основної маси частинок дисперсної фази близькі до розмірів порових каналів або перевищують їх, то більшість частинок затримується на поверхні проникної породи, і з них формується фільтраційна кірка. Проникність кірки зменшується з ростом її товщини. Із зниженням проникності кірки зменшується швидкість фільтрації вільного дисперсійного середовища в породу.

Фільтрація (Ф) вимірюється в см3/30 хв. і характеризує здатність промивальної рідини фільтруватись в стінки свердловини під впливом перепаду тиску з утворенням малопроникної фільтраційної кірки. За величину фільтрації беруть об'єм фільтрату, який відділяється від промивальної рідини протягом 30 хв. при фільтруванні через паперовий фільтр площею 44 см2 (діаметром 75 мм) при визначеному перепаді тиску. Цей параметр називають показником фільт­ровіддачі Ф30 або водовіддачею, якщо рідина на водній основі.

Фільтрація залежить від складу промивальної рідини, дисперсності твердих частинок, перепаду тиску, температури та деяких інших факторів.

В статичних умовах фільтрація завжди менша, ніж при русі промивальної рідини.

Для заміру фільтрації використовують прилади двох груп. У першій групі величину фільтрації визначають за зменшенням об'єму промивальної рідини, яка знаходиться на фільтрі (ВМ-6, ВГ-1, прилад ГрозНДІ та ін.). Зменшення об'єму дорівнює об'єму фільтрату. У другій групі безпосередньо заміряють об'єм фільтрату (ФП-200, УИВ-2 та ін.).

Фільтраційні властивості на приладі ВМ-6 вимірюють в статичних умовах (рис. 7.4) при перепаді тиску 0,1 МПа. Процес фільтрації здійснюється через паперовий фільтр, розміщений на дні спеціального пристосування.

При фільтрації дисперсійного середовища з промивальної рідини на стінках свердловини (фільтраційному папері) утворюється фільтраційна кірка, яка є однією з характеристик фільтраційних властивостей. Фільтраційна кірка повинна запобігати руйнуванню стінок свердловини, попередити інтенсивну фільтрацію в пласт та ін. Чим тонша кірка, тим менша її проникність і краща кіркоутворювальна здатність. Показник фільтрації Ф30 побічно характеризує проникність кірки: чим менша Ф30, тим менша проникність кірки.

 

1 – плунжер; 2 – втулка; 3 – напірний циліндр;

4 – голковий клапан; 5 – фільтраційний стакан;

6 – гумовий корок; 7 – підставка; 8 – паперовий фільтр; 9 – отвір для виходу фільтрату

 

Рис. 7.4. Прилад ВМ-6

 

Водневий показник рН – це логарифм концентрації водневих іонів у фільтраті промивальної рідини, взятий з протилежним знаком. Водневий показник електрично нейтрального середовища рН = 7, лужного середовища

7 < рН < 14, кислого 1 < рН < 7. Водневий показник має дуже важливе значення для оцінки якості промивальних рідин на водній основі. Деякі види хімічно оброблених рідин стабільні лише у визначеному діапазоні рН. При рН < 7 інтенсифікується корозія стальних труб, а при рН > 10 – труб із алюмінієвих сплавів. За зміною рН промивальної рідини можна судити про надходження у свердловину мінералізованих вод, розкриття хемогенних порід та про виникнення ускладнень.

Визначення рН основано на принципі, що електролітичні розчини здатні дисоціювати на катіони водню (Н+) і гідроксильні групи (ОН). В умовах бурової величину рН можна визначати за забарвленням індикаторного (лакмусового) паперу.

Седиментаційна стійкість характеризується двома показниками: добовим відстоєм і стабільністю.

Добовий відстій – це об'єм дисперсійного середовища, який виділився за одну добу спокою із 100 см3 промивальної рідини, налитої в мірний циліндр.

Стабільність – це різниця густин промивальної рідини, що знаходиться в нижній і верхній половині спеціального циліндра (ЦС-1), після 1 доби спокою. В якісних промивальних рідинах добовий відстій дорівнює нулю, а показник стабільності не перевищує 20 – 30 кг/м3.

Вміст піску. У промивальних рідинах поряд із нероздрібненими грудками глинистих порід можуть бути частинки твердих, абразивних порід, які викликають інтенсивний знос обладнання. Тому важливо контролювати вміст таких частинок, щоб своєчасно вживати заходи для їх видалення з промивальної рідини.

Вміст піску – це відношення об'єму осаду, який утворюється при відстоюванні протягом 1 хвилини промивальної рідини, розведеної водою, до об'єму вихідної промивальної рідини. Для заміру використовують скляний відстійник Лисенка або металевий відстійник ОМ-2 (рис. 7.5).

Вміст твердої фази. Невелику кількість промивальної рідини (25 г) висушують при температурі 1050С до постійної маси.

 

1 – кришка; 2 – отвір; 3 – циліндрична посудина; 4 – мензурка

 

Рис. 7.5. Відстійник ОМ-2

 

Оскільки в промивальній рідині можуть бути водорозчинні солі, 20 – 25 г її фільтрату також висушують до постійної маси сухого залишку. Вміст твердої фази εm в % вираховують за формулою

 

, (7.1)

 

де Мзал. – маса сухого залишку після висушення промивальної рідини;

Мдс. – маса дисперсійного середовища у пробі промивальної рідини;

 

 

Мсф. – маса сухого залишку після висушення фільтрату;

Мф. – маса фільтрату, взятого для висушення;

Мпр. – вихідна маса промивальної рідини.

Вміст газу. Вміст газу контролюють для того, щоб виявити початок газопроявлення в свердловині. Присутність газу погіршує роботу насосів, збільшує в'язкість промивальної рідини, призводить до зменшення гідростатичного тиску в свердловині.

Вміст газу в промивальній рідині визначають методом розведення або з допомогою приладу ВГ-1, ПГР-1.

Метод розведення оснований на розведенні промивальної рідини водою, в результаті чого бульбашки газу дістають можливість спливати, зменшуючи уявний об'єм промивальної рідини.

При використанні приладів ВГ-1 і ПГР-1 спосіб визначення вмісту газу оснований на властивостях газів стискуватись під дією надлишкового тиску.

Для заміру вмісту газу проби промивальної рідини необхідно відбирати як на початку жолобної системи, так і з прийомної ємності бурових насосів. Дослідження першої проби дозволяє оцінити вміст газу в потоці, який виходить із свердловини. За різницею вмісту газу у першій та другій пробах можна судити про ефективність дегазації промивальної рідини в очисній системі.

Термостабільність. Властивості промивальних рідин змінюються при зміні температури і тривалому їх нагріванні. Такі зміни можуть бути оборотними або необоротними. Необоротні зміни можуть відбуватись внаслідок розкладання (деструкції) хімічних реагентів, що містяться в рідині, або втрати частинками колоїдної фракції електричних зарядів чи розчинення деяких компонентів твердої фази при високій температурі і т. д. Необоротні зміни властивостей є ознакою термічної нестабільності промивальної рідини і кожного реагента. Для кожного виду промивальної рідини і кожного реагента існують критичні температури, при перевищенні яких у рідині відбуваються необоротні зміни властивостей, а реагенти розкладаються. Цю температуру беруть за межу термостабільності.

Мастильні властивості характеризують здатність промивальної рідини зменшувати втрати енергії на тертя. Показником мастильних властивостей є коефіцієнт тертя.

Показники мастильних властивостей промивальних рідин заміряються з допомогою трибометрів: КТК-2, АИ-3, ПТ-2 та ін.








Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 2003. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Законы Генри, Дальтона, Сеченова. Применение этих законов при лечении кессонной болезни, лечении в барокамере и исследовании электролитного состава крови Закон Генри: Количество газа, растворенного при данной температуре в определенном объеме жидкости, при равновесии прямо пропорциональны давлению газа...

Ганглиоблокаторы. Классификация. Механизм действия. Фармакодинамика. Применение.Побочные эфффекты Никотинчувствительные холинорецепторы (н-холинорецепторы) в основном локализованы на постсинаптических мембранах в синапсах скелетной мускулатуры...

Шов первичный, первично отсроченный, вторичный (показания) В зависимости от времени и условий наложения выделяют швы: 1) первичные...

Тема 5. Организационная структура управления гостиницей 1. Виды организационно – управленческих структур. 2. Организационно – управленческая структура современного ТГК...

Методы прогнозирования национальной экономики, их особенности, классификация В настоящее время по оценке специалистов насчитывается свыше 150 различных методов прогнозирования, но на практике, в качестве основных используется около 20 методов...

Методы анализа финансово-хозяйственной деятельности предприятия   Содержанием анализа финансово-хозяйственной деятельности предприятия является глубокое и всестороннее изучение экономической информации о функционировании анализируемого субъекта хозяйствования с целью принятия оптимальных управленческих...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.014 сек.) русская версия | украинская версия