ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ БУРОВОГО РАСТВОРА. МЕТОДИКА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО ТИПА ДОЛОТА И РЕЖИМА БУРЕНИЯ. Доценко Борис Александрович
Классификация буровых промывочных жидкостей 1. На водной основе • Вода (пресная морская, рассолы) • Глинистые суспензии • Естественные суспензии • Суспензии на базе «гидрогелей» • Эмульсии типа «масло в воде» 2. На неводной основе • Дегазированная нефть и нефтепродукты • Многокомпонентные растворы на углеводородной основе • Обращенные эмульсии типа «вода в масле» 3. Газообразные рабочие агенты 4. Аэрированные промывочные жидкости и пены
ВОДА Преимущества: • Доступность и дешевизна • Хорошее охлаждение долота • При высокой скорости хорошее удаление шлама • Качественная очистка в простых очистных устройствах • Высокая скорость бурения • Меньшие затраты мощности на промывку • Не требует приготовления Недостатки: • Уменьшается устойчивость некоторых горных пород • Не образуется корка на стенках скважины • Проникновение в самые тонкие поры (фильтрация) • Не обладает тиксотропными свойствами • Растворяет хемогенные породы (соли) • Коррозионное воздействие на бурильные трубы и оборудование
ГЛИНИСТЫЕ РАСТВОРЫ Бентонитовые (монтмориллонит, бейделлит, нонтроиит, сапонит и др. ) Каолиновые (каолинит, галлуазит, накрит и др. ) Гидрослюдистые (иллит, бравиазит и др. ) Малоглинистые (для бурения верхней толщи выветрелых и трещиноватых горных пород) Соленасыщенные (при бурении в мощных толщах соленосных пород) Ингибированные (обработанные химреагентами для предупреждения набухания разбуриваемых пород и чрезмерного обогащения раствора твердой фазой)
БЕНТОНИТОВЫЙ ГЛИНИСТЫЙ РАСТВОР Преимущества: Низкая стоимость Простота состава Не загрязняет окружающую среду Недостатки: Отсутствие ингибирующей способности Плохие смазочные свойства Способность загрязнять продуктивные пласты Толстая фильтрационная корка
ПОЛИМЕРНО-ХЛОРКАЛИЕВЫЕ РАСТВОРЫ Преимущества: Ингибирующая способность Удовлетворительные смазочные свойства Слабое загрязняющее действие на продуктивный пласт Недостатки: Умеренно высокая стоимость Низкая термостабильность Необходимость сброса части раствора и разбавления для поддержания реологических свойств Неблагоприятное воздействие на окружающую среду
ЛИГНОСУЛЬФОНАТНЫЕ ГЛИНИСТЫЕ РАСТВОРЫ Преимущества: Повышенная термостабильность кальциевых растворов Низкие реологические свойства Слабо загрязняют продуктивные пласты Улучшают устойчивость стенок скважины Успешно работают в различных условиях. Недостатки: Плохие смазочные свойства
КАЛЬЦИЕВЫЕ БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ Преимущества: Обладает некоторой ингибирующей способностью Устойчивы к действию соли, цемента и ангидрита, H 2 S и С 02) Слабо загрязняют продуктивные пласты Недостатки: Ограниченная (120~) термостабильность Плохие смазочные свойства Высокий р. Н
СОЛЕВЫЕ ГЛИНИСТЫЕ РАСТВОРЫ Преимущества: Полезны при разбуривании соленостных отложений. Обладают ингибирующей способностью Слабо загрязняют продуктивные пласты Улучшают устойчивость стенок скважины Недостатки: Возможны непредсказуемые изменения свойств при наличии в разрезе пропластков калийно-магниевых солей Не обладают смазочными свойствами Ограниченная термостабильность (150~С)
РАСТВОРЫ НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ Преимущества: • Сильная ингибирующая способность • Тонкая фильтрационная корка • Хорошая устойчивость к обогащению твердой фазой • Отличные смазочные свойства • Низкая коррозионная активность • Способность не ухудшать коллекторские свойства пласта • Высокая термостабильность в различных условиях • Устойчивость к действию H 2 S и С 02 • Способность не нарушать содержания остаточной воды в керне Недостатки: • Неблагоприятное воздействие на окружающую среду • Высокая стоимость • Трудности в эксплуатации • Отсутствие способности к сдвиговому разжижению (пониженная механическая скорость проходки) • Пожароспособность при высоком отношении содержания углеводородной и водной фаз
ГАЗЫ И ГАЗОЖИДКОСТНЫЕ СМЕСИ Газы: -Воздух -Азот -Природный газ -Выхлопные газы Водяная пыль Пена Газированная жидкость
СВОЙСТВА БПЖ Свойства выражают в одном или нескольких измеряемых показателях. 1. Плотность, кг/м 3 (плотность, относительная плотность) Р = ρgz , Ка = Рпл/ρgz ; Ка < ρо < Кп Недостаточная плотность Кп = Рпогл/ ρgz. Излишне большие величины плотности 1. НГВП 1. Возникновение поглощений 2. Осыпи обвалы стенок скважины 2. Увеличивается вероятность прихватов, вызванных действием дифференциального давления 3. Увеличение фильтратоотдачи 4. Уменьшение механической скорости проходки 12
Свойства БПЖ ПЛОТНОСТЬ БПЖ • Максимально допустимая репрессия (с учетом гидродинамических потерь) должна исключать возможность гидроразрыва или поглощения ПЖ на любой глубине интервала совместимых условий бурения (п. 2. 7. 3. 4). • Допускается депрессия на стенки скважины в пределах 10 -15 % эффективных скелетных напряжений (разница между горным и поровым давлением пород). • В интервалах, сложенных неустойчивыми породами (глины, аргиллиты, глинистые сланцы, соли), плотность, фильтрация, химический состав ПЖ устанавливаются исходя из необходимости обеспечения устойчивости стенок скважины. Измеряют плотность рычажными весами (ВРП-1), ареометр(АБР-1). Весы рычажные
СВОЙСТВА БПЖ 2. Реологические свойства – характеризуют способность раствора оказывать сопротивление течению. Определяется параметрами: пластическая вязкость η [м. Па*с], эффективная вязкость ηэф [м. Па*с], динамическое напряжение сдвига [д. Па]. Измеряют на приборе ВСН-3, FANN. Ротационный вискозиметр ВСН-3 FANN 35 SA 14
СВОЙСТВА БПЖ 3. Структурные свойства – характеризуют способность раствора образовывать структуру, определяются параметрами – статическое напряжение сдвига θ 1, θ 10 [д. Па] – максимальное касательное напряжение при котором происходит разрушение структуры покоящегося раствора и он начинает двигаться. Измеряют с помощью приборов СНС-2 и FANN.
СВОЙСТВА БПЖ 4. Текучесть – характеризует способность раствора прокачиваться насосами. Оценивается параметром – условная вязкость УВ [с] – время истечения 500 см 3 бурового раствора из воронки стандартного полевого вискозиметра ВП-5 и воронка Марша. Воронка Марша
СВОЙСТВА БПЖ Берова И. Г. 5. Фильтрационные свойства – характеризуют способность раствора отфильтровывать жидкую фазу. Оценивается параметрами водоотдачи (фильтратоотдачи) В [см 3/30 мин] – объем отфильтровавшейся жидкой фазы из пробы бурового раствора при замере, проведенном в стандартных условиях (время замера – 30 мин, перепад давлений – 0, 1 МПа, температура окружающего воздуха) и толщина глинистой (фильтрационной) корки К [мм]. Прибор для определения – ВМ-6 и фильтр-пресс. 17
СВОЙСТВА БПЖ ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ВМ-6 HPHT Filter Press 18
Свойства БПЖ 6. Седиментационная устойчивость способность раствора, находящегося в покое, удерживать частицы твердой фазы равномерно распределенными по всему объему. Оценивают по двум величинам: стабильность С (кг/м 3)- ЦС-2 и суточный отстой О (% об. ) – мерный стеклянный цилиндр. ЦС-2 Мерный цилиндр 19
Свойства БПЖ 7. Характер среды (водородный показатель) характеризует активность или концентрацию ионов водорода в ПЖ. Равен отрицательному десятичному логарифму активности или концентрации ионов водорода. Измеряется с помощью р. Н-метра или индикаторной бумаги. Индикаторная бумага р. Н-метр 20
СВОЙСТВА БПЖ 8. Содержание абразивных частиц. Оценивается параметром содержание песка, измеряется в % по объему (ОМ-2). При большом содержании абразивных частиц усиливается износ втулок и поршней, клапанов буровых насосов, деталей турбобура. ОМ-2 Берова И. Г. 21
РЕГУЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ БПЖ Причины: 1. 2. 1. 2. БПЖ не отвечает требованиям; В процессе бурения БР подвергся действию ряда внешних факторов: - увеличение концентрации твердой фазы и дополнительное ее диспергирование, - агрессия посторонних электролитов, - нагрев до высоких температур, - изменение пластового давления. Принципы регулирования свойств БПЖ: Изменение физико-химического состояния дисперсной системы, свойств поверхности раздела глинистых частиц с дисперсионной средой, реализуется посредством химобработки. Изменение состава и концентрации дисперсной фазы, реализуется путем: - разбавление водой; - механическое удаление части твердой фазы; - ввод утяжелителя; - ввод жидкой углеводородной фазы и сводообразующих материалов; - ввод наполнителя; - ввод газообразующей дисперсной фазы.
МАТЕРИАЛЫ И РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ БПЖ Состав БПЖ характеризуются компонентным (вещественным) и долевым составами, которые определяют его рецептуру. Рецептура – перечень компонентов, составляющих ПЖ, и их долевой (массовый, объемный) состав. Компоненты, входящие в состав БР (материалы, химреагенты и спецдобавки), могут вводится: в твердом виде, после предварительного растворения и иметь сложный состав.
Материалы и реагенты для приготовления и обработки БПЖ РЕЦЕПТУРА ХЛОРКАЛИЕВОЙ ПЖ (КГ НА 1 М 3): • 50– 80 глины; • 30– 50 КСl; • 5– 10 полимера (КМЦ, крахмал, метас, лакрис); • 30– 50 КССБ; • 3– 6 КОН; • 2– 3 пеногасителя; • 870 – 920 воды • 5 – 10 смаз. добавки Утяжелитель добавляют до получения требуемой плотности ПЖ. Технологические свойства хлоркалиевой ПЖ = 1, 08 -2, 0 г/см 3, УВ = 25 -40 с, В = 4 -8 см 3, к = 2 мм, СНС 1 = 12 -60 д. Па, СНС 10 = 36 -120 д. Па, р. Н = 9 -9, 5.
МЕТОДИКА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО ТИПА ДОЛОТА. РЕЖИМЫ БУРЕНИЯ.
ФАКТОРЫ, ОКАЗЫВАЮЩИЕ ВЛИЯНИЕ НА ТЕМП УГЛУБЛЕНИЯ 1. Группа природных факторов (механические свойства пород, условия их залегания, природа вещества, заполняющего поровые пространства, и др. ). 2. Технико-технологические факторы (способ разрушения породы, конструктивные особенности и долговечность разрушающих инструментов, метод удаления с забоя скважины выбуренной породы, совершенство и мощность бурового оборудования и т. д. ). 3. Деловая квалификация работников буровой бригады значительно влияют на скорость бурения организация работ в смене, сработанность рабочих в смене, их деловая квалификация.
РЕЖИМ БУРЕНИЯ Под режимом бурения следует понимать сочетание параметров, которые влияют на показатели работы долота и которые бурильщик может оперативно изменять с поста управления. К числу таких параметров относятся осевая нагрузка Рд на забой, скорость вращения долота (или число оборотов в минуту) ω, расход промывочной жидкости Q.
ПОКАЗАТЕЛИ РЕЖИМА БУРЕНИЯ Об эффективности работы долота на забое судят по нескольким показателям, основными из которых являются следующие. 1. Проходка h, т. е. количество метров, пробуренных данным долотом до полного износа. 2. Проходка hp за рейс, т. е. количество метров, пробуренных долотом с момента спуска до момента подъема его с забоя. Для всех долот, кроме алмазных, обычно проходка за рейс равна общей проходке hp = h. Алмазное же долото, отличающееся большой работоспособностью, может быть спущено в скважину неоднократно; иногда одно алмазное долото используют при бурении отдельных интервалов в нескольких скважинах. Поэтому для алмазных долот hp < h.
ПОКАЗАТЕЛИ РЕЖИМА БУРЕНИЯ 3. Средняя механическая скорость проходки υм, т. е. количество метров, пробуренных в единицу времени (в м/ч): υм=hр/tм где tm - время, затраченное на углубление забоя на hp (продолжительность механического бурения), в ч. 4. Средняя рейсовая скорость проходки υp, т. е. средняя скорость углубления скважины с учетом затрат времени на разрушение породы и замену изношенного долота новым, в м/ч: υp=hр/(tм+ tс) где tc — время, затраченное на замену изношенного долота (точнее, на подъем изношенного долота на поверхность, смену его и спуск нового долота на забой, а также на промывку скважины и проработку призабойного участка новым долотом), в ч.
ПОКАЗАТЕЛИ РЕЖИМА БУРЕНИЯ 5. Себестоимость 1 м проходки: где Сд — стоимость собственно долота в руб; см — стоимость 1 ч механического бурения в руб/ч; ссм — стоимость 1 ч операции по замене изношенного долота в данном интервале скважины в руб. /ч.
ЗАДАЧА Определить оптимальное долото для бурение заданного интервала: сд 1=500 дол. сд 2=800 дол. hд 1=50 м, hд 2=100 м. tм 1=8 ч, tм 2=18 ч Стоимость аренды буровой установки – 100 дол/час. Время проведения СПО – 6 ч.
СКОРОСТЬ БУРЕНИЯ Скорость разрушения породы долотом в любой данный момент времени называют мгновенной (или механической) скоростью проходки VMr. Различают скорость бурения: • полная; • коммерческую; • техническую; • механическую; • рейсовую.
СКОРОСТЬ БУРЕНИЯ Полная - показатель, характеризующий темпы работ по строительству скважин. Коммерческая - количество метров проходки на один станко-месяц бурения. Этот показатель используется при планировании объемов буровых работ, финансировании, анализе хозяйственной деятельности, нормировании.
СКОРОСТЬ БУРЕНИЯ Техническая - величина проходки скважин в единицу производительного месяца (станко-месяц производительного времени). Характеризует темпы технологически необходимых работ по бурению и отражает технические возможности бурового оборудования и инструмента.
СКОРОСТЬ БУРЕНИЯ Механическая - показатель, характеризующий темпы разрушения горной породы в забое скважины. Выражается в метрах проходки за 1 час работы долота на забое (механического бурения). Используется для оценки эффективности внедрения новых долот, забойных двигателей, режимов бурения, промывочных жидкостей. Рейсовая - характеризует производительность буровой техники и труда буровых рабочих.
Скачать презентацию ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ БУРОВОГО
Семинар 2 _ Свойства промывочных жидкостей.pptx