ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 53
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
-
Твердая фаза (Solids Phase)
В отличии от двух предыдущих фаз, твердая фаза всегда прерывистая. Она состоит из:
а) Продукты бурраствора, добавленных в раствор. Это могут быть активные частицы, реагирующие с основной жидкостью для придания определенных свойств бурраствору (например предварительно гидратированный бентонит для придания вязкости). Могут быть инертные частицы, не вступающие в реакцию.
б) Выбуренные твердые частицы из пласта. Так же, как и продукты бурраствора, выбуренные частицы могут быть активными и инертными, т.к. некоторые пласты реагируют с бурраствором, а некоторые нет.
БУРРАСТВОР НА ВОДНОЙ И УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ
Вода более дешевая и легкодоступная. Она хорошо растворяет частицы и ускоряет реакции. Регулирование направлено на снижение растворяющих свойств воды и замедление хода возможных реакций.
Углеводороды, напротив, не очень реактивные. Они дорогие и являются загрязнителями. Регулирование направлено на снижение количества отходов. Это делается для снижения цены и охраны окружающей среды.
-
буровые растворы на водной основе
Это самый наиболее часто используемый тип бурраствора, основанный на пресной воде с добавлением утяжелителя, глины или полимера и других химикатов для достижения нужных свойств. Однако при бурении сланца применение воды может вызвать набухание сланца и вызвать осыпание ствола.
При возникновении подобных проблем необходимо планирование использование хорошего оборудования по контролю за твердыми частицами и использования подходящих химических добавок для снижения гидратации глинистых пород и предоставления контроля фильтрации. активных пластов глины. Эти системы содержат разбавители и диспергаторы для лучшего разделения глиняных пробок в воде для лучшей вязкости и контроля фильтрации. Обычно в дисперсной системе используется гелигносульфонат.
Типичные загустители для растворов на водной основе это бентонит и полимеры, такие как карбоксиметилцеллюлоза и НЕС. Слишком большая вязкость, вызванная большим количеством коллоидов, нежелательными выбуренными твердыми частицами или примесями такие как цемент, может привести к высоким показателям СНС и ДНС. Это можно исправить добавлением воды (что в свою очередь может потребовать использование большого количества барита и других химикатов) или добавлением разбавителей, таких, как кислый пирофосфат натрия, если используется пресная вода и позволяют другие свойств бурраствора.
Все буровые растворы могут терять жидкость в проницаемых пластах и образовывать глинистую корку. Для снижения степени проникновения фильтрата бурового раствора в пласт, в бурраствор добавляются агенты, снижающие потерю флюида, которые утончают глинистую корку и делают ее полупроницаемой.
Из-за химического состава бурраствора и среды, с которым он реагирует, водородный показатель бурраствора на водной основе должен быть в щелочной области. Это достигается добавлением каустической соды для компенсации кислотных элементов или загрязненной воды.
Растворы на водной основе с большой плотностью обычно вызывают проблемы контроля твердых частиц.
2) буровые растворы на углеводородной основе
Большинстве современных буровых растворах на углеводородной основе влияют на окружающую среду. В качестве углеводородной основы применяют нефть. Подобный буровой раствор снижает осложнения при проходке ствола скважины и улучшило качество бурения на участках, где встречаются пласты способные к гидратации.
3) водно-эмульсионные растворы
Для образования прочной нефтяной оболочки вокруг частиц воды, используются эмульгаторы. Водная фаза способствует поддержанию барита, увеличивает прочность геля и вязкость, выступает в роли агента регулирования водоотдачи и позволяет растворять многие химикаты.
Стабильность водно-нефтяной эмульсии измеряется данными электростабильности бурового раствора, однако если присутствует примесь хлорида магния, измерения могут быть неправильными. В этом случае проводят тест на водоотдачу.
Для работы с растворами на углеводородной основе имеются добавки, выступающие как эмульгаторы, загустители, диспергаторы и агенты контроля водоотдачи. Также существуют продукты для разработки рецептуры цементных буферов, которые способствуют смачиванию водой маслянистых поверхностей. Вязкость чистых растворов на углеводородной основе очень чувствительна к высокой температуре и требует повышенного внимания. Также часто используют большее количество извести для нейтрализации возможных кислых газов, таких как сероводород или углекислый газ.
Современные растворы на углеводородной основе, хотя и являются дорогими в производстве и применении, могут значительно снизить затраты на бурение скважин при правильных условиях их применения.
Их единственный недостаток это полное поглощение газа в растворе при высоком давлении и его резкий выброс при падении давления у устья скважины. Такой приток газа в ствол можно зафиксировать только тогда, когда он поднимается почти до поверхности.
-
соляные растворы
Соляные растворы используются при завершении скважины и её ремонте, когда важно достигнуть наименьшего содержания твердой фазы. Они иногда используются при бурении разведочных и оценочных скважин на этапе испытаний; для их эффективного использования они должны быть механически отфильтрованы перед применением.
Буровые растворы, состоящие главным образом из хлорида калия для уменьшением гидратации глины, или хлорида натрия для уменьшения размывания соляных пластов, иногда называются соляными растворами.
Хлорид кальция, бромид кальция и бромид цинка иногда используются в качестве основных элементов соляных растворов. Простым смешиванием этих трёх солей можно достичь плотности 1300 кг/м3. Вязкость раствора достигается добавлением полимеров типа НЕС или полисахарида.
ЭРОЗИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ
Эрозия ствола скважины из-за химических и физических реакций может привести к трудностям, связанным с оценкой каротажной диаграммы, цементажом, прихватам и затяжкам. Физическая эрозия может быть сведена к минимуму с помощью прокачивания бурраствора по затрубному пространству с небольшой скоростью. Химическая эрозия зависит от химической реакции между раствором и породой. Бурение массивного пропластка соли при помощи раствора на пресной воде является наиболее ярким примером нежелательной хим. реакции. Другим примером может послужить бурение трудного глинистого сланца при помощи не совместимого с ним бурраствора.
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ИССЛЕДОВАНИЙ БУРОВОГО РАСТВОРА
Химические и физические свойства бурраствора должны тщательно проверяться, чтобы обеспечить надлежащие Эксплутационные качества раствора в ходе бурения. Эти свойства регулярно проверяются на скважине и регистрируются в виде отчета. В отчёт (рапорт) заносят:
-
плотность (массу) бурраствора. -
Реологические свойства.
а) вязкость по вискозиметру Марша;
б) структурная вязкость.
в) ДНС (ДИНАМИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИКЕ СДВИГА).
г) СНС (статистическое напряжение сдвига).
-
рН бурового раствора и щелочность раствора. -
Фильтрационные характеристики:
а) толщина корки
б) водоотдача
-
Анализ фильтрата бурраствора
а) щелочность
б) концентрация соли (хлорида)
в) концентрация кальция и минеральных осадков
6) Анализ твердой фазы
а) содержание песка
б) общее сдеожание твердых частиц
в) содержание нефти
г) содержание воды
д) способность катионообмена
рН и ЩЁЛОЧНОСТЬ БУРРАСТВОРА
рН бурового раствора указывает на относительную кислотность и щелочность. На шкале рН диапазон кислотности может быть от ниже единицы до чуть выше семи, а диапазон щелочности – от 7 до 14. РН 7 – нейтрален. Буровые растворы почти всегда щелочные, с характерным диапазоном рН от 9.0 до 10.5; Однако растворы с высоким рН могут иметь диапазон о 12.5 до 13.0. рН бурового раствора влияет на дисперсность глин, растворяемость различных материалов реагентов, коррозию стальных материалов и реологические свойства раствора.
Существует 2 осноных способа определения рН бурраствора. Коллориметрический способ основан на эффекте, производимом добавками и щелочами на цвет определенных химических индикаторов, нанесеных на полоски специальной бумаги. Индикаторные полоски кладутся на поверхность бурраствора, и появившийся цвет сравнивается со стандартной таблицей. Электрометрический способ основан на напряжении, образующемся между специальными электродами, погруженными в бурраствор (рН-метр). Последний способ более точный; однако требует использования рН-метра.
Из-за того, что шкала водородного показателя логарифмична, при больших величинах значения водородного показателя становятся довольно неточными. Для таких случаев предпочтителен более прямой метод измерения щелочности. В небольшое количество фильтрата добавляется несколько капель индикаторного раствора. Появляется розовый цвет. При помощи пипетки измеренный объём стандартной добавки смешивается с пробой до тех пор, пока цвет не переменится из розового в естественный цвет фильтрата. Требуемый объём кислоты, поделенной на объём пробы есть Pf – фенолфталеиновая щелочность фильтрата.
СТРУКТУРА И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ
2 буровых раствора не могут быть одинаковыми. Даже если в начале растворы похожи, то различного рода пластовые субстанции и особое техническое обслуживание приводят к существенным различиям между ними. Однако вполне возможно создать четкую классификацию буррастворов.
Существование многочисленного семейства буровых растворов очевидно. Правильно подобранным для скважины считается тот, который является наиболее экономичным в свете безопасности, цен на бурильные операции и возможной добычи. (Низкая начальная цена на бурраствор может стать слишком высокой для оператора, если возникнут проблемы с буровыми операциями или добычей). Заранее оговариваю, что факторы не могут представлять одинаковую важность для каждой скважины. Местные условия значительно влияют на определение самого экономичного бурраствора для конкретной скважины.
Термин “среда” подразумевает собой жидкости и газы. Буровая среда, обладающая наибольшей текучестью, называется бурраствором. Воздух, газ и пена – это составляющие газовой рабочей среды.
Жидкостью в буррастворе может быть вода, нефть или устойчивая смесь того и другого. Эмульсией называется смесь, в которой одна жидкость взвешена в другой в мелких каплях. Взвешенная жидкость называется дисперсной фазой. Взвешиваемая жидкость называется сплошной фазой или непрерывной фазой. Буровой раствор на углеводородной основе – это раствор, жидкую часть которого составляет нефть, хотя чаще всего её составляет обратная эмульсия. Если часть сплошной фазы составляет вода или сплошная эмульсия, то такой раствор называется водным.
Водные буррастворы считаются самым простыми. Они могут быть естественными буррастворами, растворами с легкой обработкой, растворам с тяжелой обработкой, задерживающими водными растворами.
Ингибиторные растворы уменьшают, или препятствуют взаимодействию между бурраствором и определенными пробуриваемыми пластами. Буррастворы на углеводородной основе сами по себе являются ингибиторными. Водный раствор может быть ингибиторным, если в нем в достаточных количествах содержатся катионы или капсулирующие реактивы (может содержаться и то и другое).
Большое разнообразие буррастворов усложняет любое всестороннее исследование их структуры. Здесь наш основной подход будет основан на понятиях непрерывной и дисперсной фазы раствора. После того как структура будет разобрана, мы обсудим изменения, вызываемые химическими субстанциями, попадающими в раствор. Однако перед началом основного исследования, давайте вкрадце обсудим составляющие бурраствора, а имено их происхождение и функции.
Вода, нефть и то и другое, необходимые для создания объёма раствора, добавляются на поверхности. (Из-за затрат на перекачку по трубопроводу, растворы, используемые для этой цели, должны быть всегда легко доступными в околоскважинном пространстве). Вторым важным источником субстанций в буррастворе являются пробуриваемые пласты. Мелкие твердые частицы выбуренных обвалившихся пород могут стать частью раствора. Часто во время бурения пористых пластов в раствор попадают жидкости и газы. Если пласт проницаем, то они могут просачиваться или даже затекать в раствор. Обычно в пластовых водах присутствуют ионизированные соли. Соль попадает в раствор во время бурения солевых пропластков.