Файл: 1. Разновидности глинистых растворов. Функциональный состав глинистых растворов.doc

ОТСУТСТВУЕТ

1. Вода

2. Растворы солей

ТВЕРДАЯ

3. Растворы ВМС (полимеры)

4. Глинистые растворы

5. Неглинистые шламовые суспензии

6. Гидрогели и солегели

7. Асбогели и асбогуматы

8. Торфогуматы

ТВЕРДАЯ + ЖИДКАЯ

9. Эмульсионные глинистые растворы

10. Эмульсионные растворы с неглинистой твердой фазой

ГАЗООБРАЗНАЯ

11. Аэрированные жидкости

12. Пены

36. Особенности свойств безглинистых буровых растворов выпускаемых за рубежом

По зарубежной технологии для безглинистых полимерных растворов:

основой является насыщенный раствор KCl, NaCl или CaCl2

В качестве защитных коллоидов используют следующий состав:

а) гидролизный полиакриламид (ГПАА)- капсулатор (обволакивает выбуренные частицы породы и задерживает их гидратацию и разупрочнение),

б) полиакрилат натрия – разжижитель (т.к. невысокая молекулярная масса),

в) ПАЦ (полианионная целлюлоза) – понизитель водоотдачи,

г) ХС-POLYMER – структурообразователь, загуститель,

д) NaOH – для разворачивания молекул полимера (изменение

конформации молекул полимера),

е) NH4HSO3 – антикоррозионная

В современных растворах используется, как правило, три полимера:

1. Метас и гипан – используются как понизители водоотдачи;

2. Гидролизованный полиакриламид (ГПАА) – капсулатор,

3. Небольшое количество биополимера, обеспечивающего удерживающую способность.

Такие полимерные растворы принято называть недиспергированными.

Полимеры в растворе никогда не способствуют диспергированию глинистых пород. Они покрывают и обломки выбуренной породы и стенки скважины пленкой полимера. ГПАА покрывает стенки скважины пленкой, а КМЦ - понизитель водоотдачи.

За рубежом широко используются безглинистые растворы для вскрытия продуктивных пластов. Эти растворы не содержат глинистой фракции, они применяются при наличии в разрезе пластов с АВПД за счет растворения в них солей или ввода твердых материалов, способных повысить плотность раствора и образовать фильтрационную корку.
37. Известково-калиевые глинистые растворы: состав, особенности реологических свойств, приготовление, сравнительная оценка(достоинства-недостатки).

Недостатки: Имеют в своем составе одновременно катионы Са2+ и К+. При этом они обладают следующими недостатками: - требуется дополнительное использование ионов К+ для обеспечения адсорбции натриевой глины; - загрязнение окружающей среды; - коррозия; - ионы Са2+ не могут ингибировать глину, так как увлажнение глины неудовлетворительное.
Ионы К+, проникая между частицами глины, вызывают обменную адсорбцию в хорошо увлажненных глинистых породах.

Присутствие в глинистом растворе различных ионов, позволяет при плохом увлажнении глинистых частиц работать ионам Са2+, в увлажненных глинистых породах работать ионам К+.
Достоинства: 1) Глинистый раствор, в дисперсионной среде которого содержатся одновременно и ионы Са2+ и ионы К+, может эффективно ингибировать как бентонит, так и слабо увлажненные глинистые породы. 2) Раствор содержит меньшее количество катионов, вызывающих коагуляцию глинистых суспензий, 3) Ингибирующее действие усиливается в результате химического взаимодействия между натриевой глиной и гидрооксидом кальция Са(ОН)2, 4) Раствор имеет малую коррозионную активность и экологически менее опасен вследствие отсутствия в его составе КСl.
Основа: Пресная вода или морская вода +бентонит
Защитные коллоиды: Разжижитель MOR-REX (мальтодекстрин – производная крахмала) Т.е. молекулярная масса уменьшается, отсюда далее разложение и получаем мальтозу – Понизители водоотдачи – КМЦ, ГКР. Спец.реагенты и добавки: Регулирование щелочности и дополнительный источник катионов К+ - КОН Са(ОН)2 – источник ионов Са2+ в глинистом растворе. В растворе: К+ =300- 2000 мг/л, Са2+=800-1200 мг/л Смазочные добавки Утяжелитель Используется в интервалах бурения неустойчивых глинистых пород различного минералогического состава и разной степени увлажнения.

38. Гидроциклонная очистка буровых растворов.

Гидроциклон – это сосуд, верхняя часть которого имеет цилиндрическую форму, а нижняя коническую, у вершины конуса размещается насадка.Буровой раствор подается в цилиндрическую часть гидроциклона через насадку центробежного насоса. Ввод раствора идет по касательной к внутренней стенке, значит раствор, войдя в аппарат, начинает вращаться, и на твердые частицы, содержащиеся в растворе, начинает действовать центробежная сила. На жидкость и твердые частицы действует центробежная сила: Fц = mV2 /r, где: V – линейная скорость, м/с; r – радиус вращения, мм. Под действием центробежных сил, твердые частицы смещаются к стенке центробежного аппарата, т.к. кроме центробежной силы на них действует и сила тяжести, они по стенке гидроциклона начинают двигаться вниз, спускаясь, достигают вершины конуса и выбрасываются через песковую насадку в виде зонтичного выброса (выброс имеет форму зонта). Это свидетельствует о том, что аппарат работает правильно. Т.к. диаметр песковой насадки мал, буровой раствор, продолжая вращаться, устремляется вверх по центральной (осевой) части аппарата и вместе с более мелкими твердыми частицами, которые не успели достичь стенки, и выходит из ГЦ через сливной патрубок, располагающийся по оси аппарата в его цилиндрической части. Виды: 1. Гидроциклон – пескоотделитель. Диаметр цилиндрической части : D = 150-400 мм , δ50 = 60 мкм, 2. Гидроциклон-илоотделитель – D = 75-150 мм δ50 = 30 мкм, 3. Гидроциклон-глиноотделитель - D = 50-75 мм, δ50 =10 мкм. Правила: 1. Перед подачей в гидроциклон весь буровой раствор должен пройти предварительную очистку на виброситах. 2. В случаях газированного раствора, он должен пройти вакуумную дегазацию для того, чтобы не уменьшилась подача центробежного насоса и, чтобы не было кавитации в рабочей зоне насоса. 3. Пропускная способность гидроциклона должна быть больше на 10-25% больше подачи бурового насоса, тогда весь раствор будет пропущен через гидроциклон Qгц=(1,10-1,25) Qбур. Насоса 4. Очищенный буровой раствор должен сливаться в следующую по ходу емкость или отсек. 5. Между отсеками (емкостями), откуда буровой раствор подается в гидроциклон и куда раствор сливается, должно быть сообщение через окно или патрубок в нижней части емкости для обеспечения возможности возврата раствора 6. Гидроциклон должен быть включен в очистную систему с самого начала буровых работ. 7. Все конусы, все аппараты установки должны работать при зонтичном выбросе через песковые насадки. Если через сливной патрубок ГЦ наблюдается веревочная или шнурковая струя – это означает что ГЦ засорился и его надо немедленно очистить. Если это происходит часто, то необходимо ограничить скорость проходки или ввести в систему дополнительный гидроциклон. 8. Все отсеки и все емкости, кроме отстойника под виброситами, должны быть оснащены механическими перемешивателями, чтобы не допускать отстоя твердых частиц на дне отстойника.
39. Безглинистые промывочные жидкости на водной основе, требования к безглинистым буровым растворам. Особенности определения реологических свойств растворов, их использование при вскрытии продуктивного пласта.

Недостатки глинистых растворов следующие: - загрязнение продуктивных пластов в результате проникновения глинистых частиц, при этом происходит кольматация (закупорка) пор продуктивного пласта, что приводит к снижению его проницаемости; - растворы подвержены влиянию электролитов; - большой объем отходов (накопление твердой фазы ведет к разбавлению, следовательно, возможны выбросы, следовательно, необходимо добавлять новые химреагенты, а следовательно, повышение количества отходов; - образуя большую глинистую корку, уменьшается механическая скорость проходки. Следовательно, рекомендуется создавать растворы, которые будет обеспечивать следующее:

ТРЕБОВАНИЯ К БЕЗГЛИНИСТЫМ БУРОВЫМ РАСТВОРАМ 1. должен обладать способностью к структурообразованию; 2. должен быть способен образовывать фильтрационную корку, ограничивающую поступление фильтрата в породу; 3. должен иметь простой состав (практически невозможно, поскольку всегда содержатся соли в воде) 4. не должен содержать глину.

ДОСТОИНСТВА Безглинистые полимерные растворы могут обеспечивать высокую механическую скорость проходки, вследствие отсутствия твердой фазы.
НЕДОСТАТКИ Основной недостаток связан с теми недостатками, которые вообще присущи полимерам.
УСЛОВИЯ УСПЕШНОГО ПРИМЕНЕНИЯ Базисные полимерные растворы успешно используются только при наличии эффективной системы очистки бурового раствора, которая не позволяет накапливать большое количество отходов.


40. Очистка буровых растворов с использованием вибросит. Типы вибросит и их использование в 1 ступени очистки бурового раствора.

Принцип действия - отделение частиц просеиванием через сито.

РАЗНОВИДНОСТИ ВИБРАЦИОННЫХ СИТ

По числу ярусов сетки: - одноярусные – - двухярусные – - трехярусные.

По числу параллельно работающих секций: одно-, двух и трехсекционные.
По характеру траектории колебательного движения: а) установка вибратора выше центра масс. Траектория точек сетки в середине – круговая, по концам – эллиптическая с наклоном длинной оси эллипса в сторону вибратора. Сетку нужно наклонять в сторону разгрузочного конца; б) установка вибратора по центру масс, т.е. ось вибратора должна совпадать с центром масс. Траектория всех точек сетки одинаковые – круговые. Шлам транспортируется хорошо при горизонтальном положении сетки; в) два вибратора установлены на наклонной площадке и работают синхронно вращаясь в противоположных направлениях. Траектория всех точек сетки одинаковая - линейная с наклоном в сторону разгрузочного конца сетки. Шлам транспортируется даже при наклоне сетки в сторону приемного конца.

По конструкции сеток:
Квадратного сечения, Прямоугольного сечения Многослойные, Многослойные скрепленные

Размеры ячеек сеток:
41. Буровые растворы с конденсируемой твердой фазой, особенности поддержания структуры, методика приготовления раствора с конденсируемой твердой фазой, сравнительная оценка, область применения.

БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ С КОНДЕНСИРУЕМОЙ ТВЕРДОЙ ФАЗОЙ

Существует два способа получения коллоидных систем:

1) – это диспергирование (глинистые растворы),

2) – это конденсация, когда при соединении двух растворов между ними происходит химическая реакция, продуктом которой является новое вещество, растворимость которого в воде значительно хуже, чем растворимость исходных веществ.

Система оказывается пересыщенной (по этому продукту) и продукт реакции выделяется в виде аморфных или неполностью разложившихся твердых частиц.

В этом растворе один из компонентов, который имеет плохое растворение, называют минерализатором, а другой компонент, который вызывает выделение твердой фазы - называют гелизатором.

Если в качестве минерализатора использовать раствор полурастворимой соли, а в качестве гелизатора – раствор щелочи, то: соль + щелочь в результате конденсации образуется гидрогель,

Если в качестве минерализатора использовать раствор плохо растворимой соли, а в качестве гелизатора – раствор хорошо растворимой соли, то: соль + соль в результате конденсации образуется солегель.
42. Дизельное топливо как дисперсионная среда раствора на углеводородной основе. Особенности реологических свойств РУО, определение реологических свойств бурового раствора, сравнительный анализ и область применения.

Дисперсионной средой безводных растворов на углеводородной основе является дизельное топливо (ДТ).

Оно обеспечивает подвижность глинистого раствора. Твердой фазой, образующей фильтрационную корку, является окисленный нефтебитум.

Поскольку ДТ не образует ни структуры ни фильтрационной корки, в составе РУО должен входить твёрдый компонент структуро- и коркообразователь. Таким компонентом в ИБР служит высокоокисленный нефтяной битум. Он выпускается промышленностью под названием "битумный структурообразователь".

В последнее время вместо дизельного топлива (ДТ) стали использовать продукты нефтепереработки, в которых содержание ароматических углеводородов резко снижено (не более 20% от объема). Эти жидкости назвали минеральные масла. Для гидрофобизации частиц раствора и утяжелителя раствор должен содержать реагенты-гидрофобизаторы. Такими реагентами являются ПАВ. В отечественной практике ПАВ являются:

- сульфонол, - окисленный петролатум в СМАД, - эмультал.

43. Асбестовые и асбогуматные буровые растворы особенности реологических свойств, область применения и особенности получения растворов. Асбест как затравка для растворов с конденсируемой твердой фазой.

АСБЕСТ И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В БУРОВЫХ РАСТВОРАХ

Асбест – это минерал, который характеризуется следующим составом: xМg(ОН)2 * yН4SiO4 *zН2О , плотностью - ρ=2,2 г/см3.

Асбест – это водный силикат магния, представляющий собой слоисто- ленточный минерал, кристаллическая решетка которого сложена из кремний - кристаллических тетраэдров перемежающихся слоями бурсита Mg(OH)2.

Кристаллы асбеста представляют собой пучок волокон, которые соединены между собой по длинной стороне (вдоль). При простом механическом перемешивании с водой асбест не образует устойчивых дисперсных систем, пучки не разделяются на частицы и устойчивых систем не образуют.

Для того, чтобы образовать из асбеста дисперсную систему со структурообразующей способностью, его необходимо модифицировать.

Было разработано 2 метода модифицирования асбеста:

1 метод – обработка асбеста раствором щелочи;

2 метод - обработка асбеста раствором солей поливалентных металлов (кислых солей Al2(SO4)3, CuSO4, FeCl3.)

Использование асбеста в связи с тем, что он признан концерогеном, запрещено, однако, в РФ иногда используют (за рубежом не используют вообще).

При обработке асбеста щелочью происходит ослабление сил сцепления между волокнами асбеста и при механическом перемешивании пучки асбеста легко разделяются на отдельные волокна и асбест приобретает способность к структурообразованию. Волокна асбеста переплетаются друг с другом, образуя так называемую войлочную структуру (волокна как бы перекручиваются).

Модифицирование асбеста в асбогуматных растворах

В качестве модификатора асбеста используют не концентрированный раствор

NaOH, а УЩР- углещелочной реагент. Для этого:

- Готовят суспензию водного раствора УЩР, концентрация УЩР в растворе равна 100-500 кг/м3. Затем в готовую суспензию вводят асбест VI сорта (мелкий) и перемешивают. При этом происходит разделение пучков асбеста на отдельные волокна и адсорбция гуматов натрия на волокнах асбеста. Эта смесь УЩР и асбеста получила название - АСБОГУМИН.

Для приготовления необходимого раствора, надо разбавить асбогумин водой в соотношении 1:1 и получаем асбогуматный раствор, который обладает способностью образовывать войлочную структуру и малопроницаемую корку.

Волокна асбеста образуют основу корки, а адсорбированные гуматы блокируют промежутки между волокнами асбеста и снижают проницаемость корки.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Для бурения интервалов с нормальным и низким пластовым давлением.

Асбогумин можно использовать как структурообразователь в глинистых растворах, которые потеряли способность к структурообразованию из-за избытка содержания защитных коллоидов.


44. Виды эмульгаторов для обращенных эмульсионных растворов, ПАВ и бронирующие эмульгаторы особенности их свойств и использования.

Растворы на нефтяной основе - как и в РФ за рубежом различают два вида РУО это:

- безводные РУО;

- обращенные эмульсионные растворы (ОЭР).

Можно сказать, что первая группа растворов используются редко, в основном, это растворы на нефтяной основе, вторая - содержание твердой фазы доходит до 50% от объема – это практически мастика.

Для использования в буровых растворах на углеводородной основе выпускаются следующие присадки:

- стандартный эмульгатор,

- стандартный гидрофобизатор,

- органофильный бентонит и палыгорскит для снижения водоотдачи,

- органофильные гуматные реагенты.

Так были созданы два класса буровых растворов на углеводородной основе:

- "безводные" растворы,

- обращенные (инвертные) эмульсионные растворы.

Основное различие между растворами этих двух классов состоит в концентрации водной фазы в дисперсной системе. "Безводные" или собственно растворы на углеводородной основе содержат до 5% водной фазы. Обращённые эмульсионные растворы содержат от 15 до 60% водной фазы.

Обращенные – это растворы на синтетической основе, жидкой фазой которых является синтетическая жидкость – они являются обращенными эмульсионными растворами (ОЭР).

ОЭР - это инверсная эмульсия, в которой дисперсионной средой является раствор, содержащий воду (до 60% по объему), одновременно вода выступает в качестве дисперсной фазы ОЭР.
45. Торфогуматные растворы: механизм корко и структурообразования, приготовление бурового раствора, сравнительная оценка, область применения.

МЕХАНИЗМ КОРКИ И СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ

Волокна торфа, переплетаясь между собой, образуют войлочную структуру (как и асбест), которая способна удерживать во взвешенном состоянии выбуренную породу. Волокна торфа образуют основу фильтрационной корки, а адсорбированные на волокнах гуматы натрия блокируют ячейки между волокнами и снижается проницаемость корки и она становится малопроницаемой.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ТОРФОГУМАТНОГО РАСТВОРА

1. В глиномешалке готовится раствор в щелочи (концентрация щелочи небольшая - 5- 10 кг/м3). 2. После растворения щелочи в глиномешалку вводят торф (его концентрация - 40-60 кг/м3 из расчета на сухое вещество), получаем торфогумин. Для получения исходного раствора, торфогумин разбавляют водой в соотношении 1:2 (или 2,5) и система готова.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА

ДОСТОИНСТВА

- относительная доступность и недефицитность торфа;

- экологически чистый раствор;

- способность обеспечивать высокие механические скорости проходки на долото

(из-за малой концентрации твердой фазы и невысокой плотности бурового раствора);

- способность торфа выполнять роль наполнителя при бурении в интервале поглощений;

- обладает ингибирующей способностью по отношению к глинистым породам в разрезе скважины.

НЕДОСТАТКИ

- малый объемный вес и большая влажность торфа, поэтому приходится привозить большие объемы торфа;

- малая плотность раствора, ограничивающая область применения;

- засорение сеток вибросит при первых циклах циркуляции раствора в скважине.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Интервалы бурения с нормальными или пониженным пластовым давлением, при бурении интервалов поглощения бурового раствора.
46. Принцип работы центрифуги. Размер удаляемых частиц.

Разбавленный раствор (буровой раствор разбавляют водой в соотношении В:Р=1:2) через канал в оси (вал) шнека подается насосом внутрь центрифуги.

Под действием центробежных сил жидкая и твердая фазы отбрасываются на стенки корпуса центрифуги. У стенки концентрируются наиболее тяжелые частицы: утяжелитель и более крупные частицы выбуренной породы. Суспензия и твердые частицы стремятся сместиться дальше от оси вращения, т.е. в широкую часть корпуса. Уровень жидкостного кольца (его толщина) в расширенной части центрифуги определяется наличием сливных отверстий, выделенное жидкостное кольцо занимает только часть боковой поверхности корпуса, остальная часть боковой поверхности жидкости не содержит. Шнек медленно вращается относительно корпуса, сгребает (перемещает) твердую фазу со стенок корпуса в сторону меньшего диаметра корпуса центрифуги, а жидкость – в противоположную сторону за счет центробежных сил. Толщина слоя жидкости у стенок корпуса ограничена положением сливных отверстий в широком торце корпуса. Как только уровень жидкости достигает края сливных отверстий, начинается перелив жидкой фазы через край и удаляет ее из центрифуги.Пропускная способность до 60 м3/ч, размер удаляемых частиц 2-5 мкм.

47. Классификация материалов, используемых при приготовлении буровых промывочных жидкостей.

промывочных жидкостей.

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.
Рецептура хлоркалиевой ПЖ (кг на 1 м3 ):
• 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. Технологическ ие свойства хлоркалиевой ПЖ
= 1,08-2,0 г/см3, УВ = 25-40 с, В = 4-8 см3/30 мин, к = 2 мм, СНС1 = 12-60 дПа, СНС10 = 36-120 дПа, рН = 9-9,5


48. Известково-битумный раствор, разновидности известково-битумных растворов, особенности определения реологических свойств ИБР, приготовление известково-битумного раствора, влияние внешних факторов на свойства раствора.

ПАВ* - смесь следующих компонентов: сульфонол НП-3 +СаCl2 +СМАД-1=КР1 - это комплексный реагент №1 - ИБР-1 имеет очень высокую вязкость. В настоящее время не применяется. - ИБР-2 – раствор с улучшенными реологическими свойствами, поскольку снижено содержание твердой фазы (по объему), - ИБР-4 – разработан для бурения в сложных (соленосных) разрезах.
ОСОБЕННОСТИ КОНТРОЛЯ СВОЙСТВ ИБР Кроме измерения стандартных свойств для ИБР определяют: 1. Условную вязкость (УВ), которая измеряется как истечение 100 см3 из 200 см3 емкости через малую воронку (трубка длиной 15 мм и внутр диаметром 4 мм) ВПР-1 (чтобы сэкономить время замера). Вместо ВПР-1 можно использовать вискозиметр с малой воронкой, параметры которой: диаметр трубки - 4 мм и длина - 15 мм , принцип измерения не меняется. 2. СНС – помимо стандартного определения СНС через 1 и 10 мин, измеряют: - СНС нагретого раствора до 80 ºС (так при повышении температуры СНС – падает), такие растворы образуют прочную структуру. - СНС измеряют через 24 часа покоя раствора в колбе. 3. Фильтратоотдачу измеряют на приборе ВМ-6, при этом фильтр смачивают не водой, а дизельным топливом, но при использовании ВМ-: В может =0, тогда как в промысловых условиях она не может быть равна нулю, следовательно, фильтратоотдачу измеряют не на ВМ-6, а с использованием фильтр-пресса ФП-200 или УИВ-2 при ΔР= 3,5МПа и Т= Тзаб (т.к. а при НУ В = 0).
ПРИГОТОВЛЕНИЕ
Раствор готовят в специальной ёмкости, снабжённой гидравлическими перемешивателями. Ввод порошкообразных компонентов осуществляется через эжекторный смеситель. Для лучшего диспергирования битума, извести и других твёрдых компонентов целесообразно использовать гидравлический диспергатор ДГ-I. Ёмкость, гидравлические перемешиватели, диспергатор должны быть обвязаны с буровыми насосами таким образом, чтобы можно было осуществлять циркуляцию по замкнутому циклу: насос - диспергатор - эжекторный смеситель - ёмкость - насос. В ёмкость закачивают ДТ и, при циркуляции, вводят окисленный битум через эжекторный смеситель из БПР или вручную. Т.к. битум трудно диспергируется, вводят его медленно. Битум необходимый для приготовления порции раствора вводят примерно в течение I часа, после чего перемешивают суспензию ещё 1час. , затем вводят расчётное количество воды, необходимое для гашения извести, после этого через эжекторный смеситель добавляют известь. После ввода извести и перемешивания системы в течение примерно часа полученный ИБК прокачивают через гидравлический диспергатор в течение двух циклов циркуляции. В тех системах, где в качестве структурообразующего компонента используют органофилизированный бентонит (ИБР-2, ИБР-4), следующей стадией приготовления является ввод минерального структуро образователя и ПАВ для его органофилизации. ИБК разбавляют ДТ, после чего медленно вводят бентонит. После тщательного перемешивания в систему вводят ПАВ- гидрофобизаторы и вновь тщательно перемешивают раствор, используя циркуляцию через гидравлические перемешиватели. Последней стадией приготовления ИБР является утяжеление. В раствор вводят оставшуюся долю ДТ и ПАВгидрофобизаторы. После растворения ПАВ в раствор через эжекторный смеситель медленно добавляют барит и, если нужно, нейтрализатор сероводорода. По окончании ввода утяжелителя продолжают перемешивать раствор и пропускают его через гидравлический диспергатор. Обогащение выбуренной породой Изменение свойств за счет влияния фактора Загущение, повышение плотности, возможность коагуляции и выпадения в осадок утяжелителя Способ регулирования свойств Разбавление ДТ , обработка ПАВ гидрофобизатором.
ВЛИЯНИЕ Следует отметить, что ИБР гораздо стабильнее глинистых растворов и они лучше сохраняют свои свойства. Этим они проще в эксплуатации. ИБР, как РУО, не подвержены влиянию посторонних электролитов, но на них отрицательно действуют другие внешние факторы, например, частицы выбуренной породы.
Обогащение выбуренной породой Загущение, повышение плотности, возможность коагуляции и выпадения в осадок утяжелителя
Загущение, повышение плотности, возможность коагуляции и выпадения в осадок утяжелителя Загущение за счет повышения концентрации дисперсной фазы (смачивание частиц и их слипание), коагуляция и выпадение дисперсной фазы, главным образом утяжелителя (раствор облегчается)
Снижение концентрации битума вследствие адсорбции, адгезии или разбавления Повышение фильтратоотдачи, снижение вязкрсти, СНС

49. Промывочные жидкости на основе солей муравьиной кислоты и их использование при вскрытии продуктивных пластов.

Дисперсионная среда – это слабые соли щелочных металлов и муравьиной кислоты разработаны в начале 90-х годов фирмой SHELL RESEARCH. Растворы формиатов (муравьиной кислоты) Zn,K и Cs.

Эти растворы имеют такую плотность без ввода дополнительно утяжелителя. Следовательно, эти растворы являются отличными промывочными жидкостями (ПЖ) при заканчивании скважин.

На базе этих растворов могут быть созданы ПЖ для первичного вскрытия продуктивных пластов.

ДОСТОИНСТВА

- без ввода твердой фазы можно иметь плотность раствора до 2,37 г/см3;

- ПЖ обладают низкой вязкостью;

- имеют малую коррозионную активность;

- малотоксичны и неопасны для окружающей среды;

- способны к биоразложению;

- обладают ингибирующей способностью по отношению к глинистым породам;

- ингибируют развитие бактерий;

- имеют низкую температуру кристаллизации;

- совместимы с полимерами (ВМС), которые обычно используются в

буровых растворах.

Благодаря этому они могут служить основой для приготовления растворов, используемых при первичном вскрытии продуктивного пласта.

В качестве сводообразующих частиц может быть использована фракционированная мраморная крошка СаСО3. Так как плотность раствора может быть высокая, состав твердой фазы может быть очень небольшим.

Для удержания твердой фазы во взвешенном состоянии используется биополимер.

Для снижения водоотдачи используется полианионная целлюлоза (ПАЦ) или модифицированный крахмальный реагент- МК-1.
50. Трехступенчатая система очистки утяжеленного бурового раствора.

1 ступень – вибросито (удаляет d > 160-1600 мкм),

2 ступень – комб.очиститель (удаляет d > 60-105 мкм),

3 ступень – центрифуга (удаляет d > 2-3 мкм).

Если буровой раствор содержит растворенный газ, то

необходимо установить дегазатор.

Если ведется очистка глин. раствора достаточно 2-х ступеней

очистки, если объем значительный, то устанавливают центрифугу.
51. Обращенные эмульсионные растворы: обеспечение агрегативной устойчивости, виды эмульгаторов, механизм структуро и коркообразования для обращенных эмульсионных растворов, способ приготовления, особенности определения реологических свойств бурового раствора.

Обращенные – это растворы на синтетической основе, жидкой фазой

которых является синтетическая жидкость – они являются обращенными

эмульсионными растворами (ОЭР).

ОЭР - это инверсная эмульсия, в которой дисперсионной средой

является раствор, содержащий воду (до 60% по объему), одновременно

вода выступает в качестве дисперсной фазы ОЭР. Первоначально сырую нефть использовали при вскрытии продуктивных

пластов с низким пластовым давлением для того, чтобы уменьшить

загрязнение коллектора и повысить продуктивность скважины. Небольшая

плотность нефти, невозможность её утяжеления из-за отсутствия

удерживающей способности, обусловили разработку углеводородных систем,

обладающих способностью к образованию фильтрационной корки и

структуры, обеспечивающей удержание утяжелителя.

52. Твердые и жидкие пеногасители с гидрофобной поверхностью.

Механизм действия: При вводе в буровой раствор пеногасителей с гидрофобной поверхностью, они перетягивают ПАВ на эту поверхность, следовательно, ослабляется действие защитной оболочки, пузырьки начинают слипаться, увеличиваться в объеме, всплывать на поверхность (за счет подъемной силы), разрушаются или лопаются и свободный газ из них выходит в атмосферу.

ТВЕРДЫЕ ПЕНОГАСИТЕЛИ

- ПЭС - суспензия полиэтиленовой крошки в дизельном топливе;

- РС - суспензии резиновой крошки в дизельном топливе (ДТ).

Готовят 10%-ную суспензию ПЭС или РС и выдерживают в дизельном топливе для гидрофобизации поверхности, после чего вводят в глинистый раствор. Концентрация ПЭС и РС в буровом растворе составляет 1-2% по объему.

- МАС-200 – это кремнезем SiO2 с гидрофобной поверхностью. Размеры частиц очень малы - не более 4 мкм. Готовят суспензию МАС-200 в дизельном топливе, концентрация МАС-200 5-10% по объему. Её вводят в буровой раствор в качестве пеногасителя с концентрацией примерно 0,5% по объему.

- Стеорат алюминия – это твердое вещество. Его применяют в виде суспензии в дизельном топливе, концентрацией до 10% от объема. При вводе в глинистый раствор его концентрация примерно 1% от объема.

ЖИДКИЕ ПЕНОГАСИТЕЛИ

- соапстоки – это отходы масложировых комбинатов (касторовое, хлопковое, подсолнечное масло). Они содержат в себе тяжелые вещества, которые в воде не растворяются. Их используют в виде эмульсий растворенных в ДТ в концентрации 10-15% от объема вместе с известковым молочком для образования кальциевых мыл.Эти суспензии вводят в глинистый раствор с концентрацией 1-1,5% от объема.

- окисленные парафиновые УВ – оксидаты. Они используются в комбинации с ДТ, их разбавляют в соотношении 1:1, то есть 50%- ДТ 50% - оксидат, содержание разбавленного оксидата в растворе не превышает 0,5% от объема.

- ПВ-1 – противовспениватель. Он представляет собой смесь трибутилфосфата (до 90%) + бутиловый спирт (10%). В товарном виде в воде не растворяется, концентрация ПВ-1 в глинистом растворе до 1% по объему. Реагент ПВ-1 – ядовит.

- Триксан – это трибутилфосфат+полиметилсилоксан. Используется в товарном виде, концентрация менее 0,5% от объема, ядовит.Обычно пеногасители подбираются опытным путем, то есть необходимо обеспечить сочетаемость параметров бурового раствора и пеногасителя.
53. Малоглинистые полимерные растворы. Особенности, определяющие состав малоглинистых полимерных растворов. Сравнительная оценка. Область применения.

применения

Цель повышение способности раствора к Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к буровым растворам, применяемым при промывке скважин.

Полимерный малоглинистый буровой раствор (ПМГБР) включает гидролизованный полиакрилонитрил, глинопорошок, сульфат меди и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Раствор содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас.%: глинопорошок, гидролизованный полиакрилонитрил, сульфат меди (II )вода и остальное. Для регулирования плотности и фильтрации раствор содержит хлорид натрия или сильвинит в количестве от 2 до 257 от массы бурового раствора. При приготовлении раствора последовательно растворяют расчетное количество гид- ролизованного полиакрилонитрила и сульфат меди. В полученный раствор вводят глинопорошок и при необходимости хлорид натрия или сильвинит.

Данный раствор не загустевает при введении глины и обладает значительной солестойкостью. Характер изменения свойств растворов при термообработке различен в зависимости от способа приготовления. I з,п, ф-лы,

54. Типы промывочных жидкостей, используемых при бурении нефтяных и газовых скважин.



55. Строение кристаллической решетки глинистых минералов. Отличия и характеристика.

56. Двойной электрической слой. Механизм образования и его роль.

57. Механизм действия неорганических реагентов электролитов с индифферентным анионом. Область их применения.

Так как анион индифферентен, ввод любой концентрации электролитов увеличивает количество катионов Na+ в дисперсионной При увеличении концентрации электролита происходит углубление процесса коагуляции гидрофобная коагуляция, которая сопровождается коагуляционным разжижением (из-за уменьшения числа индивидуальных частиц снижается число контактов между ними, проницаемость структуры уменьшается, уменьшается ДНС и СНС. За счет увеличения доли свободной воды, разрушаются гидратные оболочки, пластическая вязкость уменьшается.

Фильтрационная корка образуется из круп- ных агрегатов и водоотдача увеличивается).

Если в глинистый раствор из натриевой глины вводится электролит с 2-х валентным катионом, то происходит обменная адсорбция, превращающая натриевую глину в кальциевую. Это явление приводит к уменьшению толщины диффузного слоя, разрушению гидратной оболочки, что ухудшает агрегативную устойчивость и способствует коагуляции глинистой суспензии.

При увеличении концентрации электролита происходит углубление процесса коагуляции гидрофобная коагуляция, которая сопровождается коагуляционным разжижением (из-за уменьшения числа индивидуальных частиц снижается число контактов между ними, проницаемость структуры уменьшается, уменьшается ДНС и СНС. За счет увеличения доли свободной воды, разрушаются гидратные оболочки, пластическая вязкость уменьшается. Фильтрационная корка образуется из круп- ных агрегатов и водоотдача увеличивается). Если в глинистый раствор из натриевой глины вводится электролит с 2-х валентным катионом, то происходит обменная адсорбция, превращающая натриевую глину в кальциевую. Это явление приводит к уменьшению толщины диффузного слоя, разрушению гидратной оболочки, что ухудшает агрегативную устойчивость и способствует коагуляции глинистой суспензии.

Вследствие разрушения гидратных оболочек увеличивается доля свободной воды, уменьшается внутреннее трение и снижается пластическая вязкость. Т.к. динамическое напряжение сдвига растет быстрее, чем снижается пластическая вязкость, то ƞэф = ƞ + τ0 /(dθ/dr) увеличивается. В фильтрационную корку попадают блоки структуры, состоящие из нескольких глинистых частиц, соединенных краями, следовательно, проницаемость ее и водоотдача увеличиваются. Это зона II – область гидрофильной коагуляции – загущение раствора.

При обработке глинистого раствора электролитами с индифферентными анионами не происходит ни при каких концентрациях повышения агрегативной устойчивости. Даже небольшие количества электролита вызывают коагуляцию глинистой суспензии. Гидрофильная коагуляция быстро переходит в гидрофобную при увеличении концентрации электролита с индифферентным анионом. Электролиты с индифферентным анионом сразу вызывают коагуляцию!

Реагенты с индифферентным анионом в любых концентрациях вызывают коагуляцию глинистого раствора.

НАЗНАЧЕНИЕ

Ингибирование гидратации, разупрочнения и диспергирования глинистых пород в результате обменной адсорбции катионов и превращения натриевой глины в кальциевую или калиевую( иллит) глину.

58. Механизм действия неорганических реагентов электролитов с активным анионом. Область их применения.

Существуют две тенденции:

А) при повышении агрегативной устойчивости ослабляется процесс структурообразования,

статическое и динамическое напряжения сдвига уменьшаются, т.к. снижение динамического

напряжения сдвига происходит более интенсивно, чем ƞэф = ƞ + τ0 /(dθ/dr).

Б) увеличение числа частиц дисперсной фазы приводит к усилению структурообразования.

В результате:

– при очень малых концентрациях реагента – происходит понижение СНС,

- при увеличении концентрации реагента происходит рост СНС(за счет увеличения числа контактов).

В раствор введена Na2CO3 в малой концентрации – происходит обменная адсорбция катионов Са-глина + - СаСО3 + Na-глина;

- усиливается гидратация, облегчается диспергирование. Пакеты разъединяются на элементарные чешуйки.

- увеличивается толщина диффузного слоя и гидратных оболочек глинистых частиц, отсюда повышается агрегативная устойчивость системы;

- увеличение числа индивидуальных частиц,

- увеличение количества связанной воды – загущение раствора за счет усиления внутреннего трения;

- уменьшение проницаемости фильтрационной корки откуда понижение водоотдачи.

Ввод дополнительного количества реагента Процесс обменной адсорбции катионов завершен.

Концентрация катионов Na+ в дисперсионной среде стала больше, чем в единице объема диффузного слоя, отсюда выравнивание концентрации иона Na+ в дисперсионной среде и диффузном слое путем:

– перехода части катионов из диффузного слоя непосредственно в неподвижный слой;

– уменьшение объема (сжатие) диффузного слоя.

Результат: Уменьшение толщины диффузного слоя, частично разрушение гидратной оболочки, что приводит к ухудшению агрегативной устойчивости системы, следовательно, происходит коагуляция глинистых частиц

Следовательно, - усиление структурообразования рост СНС и ДНС, - высвобождение части ранее связанной воды уменьшение внутреннего трения понижение вязкости. Поскольку ДНС растет сильнее, чем понижается вязкость – увеличивается эффективная и УВ. УВ может повысится до «нетекучей».

При формировании фильтрационной корки в нее попадают блоки очень прочной структуры проницаемость корки увеличивается начинается рост водоотдачи. При усилении структурообразования свободная вода остается в ячейках структуры и не отделяется происходит гидрофильная коагуляция, сопровождающаяся коагуляционным загустением глинистого раствора.

Ввод избыточного количества Концентрация ионов натрия в дисперсионной среде еще больше увеличивается диффузный слой глинистых частиц еще сильнее сжимается. Частицы почти полностью теряют гидратные оболочки вследствие конкуренции с ионами электролита система полностью теряет агрегативную устойчивость.

Глинистые частицы слипаются в любых положениях и образуют крупные агрегаты.

Число индивидуальных частиц дисперсной фазы сильно уменьшается уменьшается число контактов между ними уменьшается прочность структуры снижается СНС и ДНС.

Увеличивается количество свободной воды уменьшается внутреннее трение понижается вязкость. Так как одновременно понижаются и ДНС и пл.вязкость, происходит понижение эффективной

вязкости и УВ начинается коагуляционное разжижение. Фильтрационная корка образо-вана крупными агрегатами глинистых частиц и хорошо проницаема. Водо-отдача раствора сильно увеличивается.

На этой стадии коагуляции раствора свободная вода выделяется на поверхности. Твердая фаза осаждается - происходит гидрофобная коагуляция.

Область III концентраций реагента –область гидрофобной коагуляции.


59. Фильтрационные свойства бурового раствора. Механизм образования корки. Понятие статической и динамической фильтрации.

Статическое давление столба бурового раствора больше давления вскрываемого пласта – ρgh > Рпл. Рст = ρ g H, ΔР = Рст – Рпл Под влиянием ΔР (перепада давлений) буровой раствор входит в трещины горной породы. Твердые частицы задерживаются в породах, фильтрат продолжает уходить в породу, на стенке образуется фильтрационная корка из частиц дисперсной фазы (твердых, жидких и газообразных)

Процесс отфильтровывания, происходящий при циркуляции бурового раствора, называется динамической фильтрацией, а при отсутствии движения бурового раствора – статической фильтрацией. Для образования фильтрационной корки необходимо, чтобы давление раствора было больше, чем давление в формации и, чтобы формация была проницаема. Фильтрационная корка образуется в течение определенного периода времени. Во время бурения формации долотом, жидкая фаза раствора, захватывая фильтрат начинает просачиваться в породу.Стенки ствола скважины действуют подобно фильтру, задерживая твердые частицы, которые находятся в растворе. Со временем, твердая фаза накапливается, образуя фильтрационную корку. Фильтрационная корка действует как барьер для дальнейшей миграции фильтрата в формацию. В некоторый момент времени фильтрационная корка становится достаточно толстой и полностью изолирует формацию от дальнейшего протекания фильтрата в породу. С этого момента фильтрационная корка перестает расти, т.к. фильтрат больше не проникает в формацию.Статическая фильтрация – отфильтровывание жидкой фазы из скважины в пласт, когда буровой раствор находится в покое. Толщина фильтр. корки увеличивается с течением времени, следовательно, объем фильтрата может быть критерием толщины фильтр.корки, которая пропорциональна содержанию тв. веществ в буровом растворе. Повышение давления приводит к снижению проницаемости. С повышением давления вязкость раствора увеличивается, что ведет к уменьшению объема фильтрата, следовательно, в покое фильтратоотдача не увеличивается интенсивно. С увеличением температуры вязкость раствора снижается, следовательно объем фильтрата увеличивается.Динамическая фильтрация – происходит при циркуляции бурового раствора. Максимальная фильтрация происходит выше долота, где корка неустановившаяся. При увеличении толщины корки фильтрация уменьшается. Интенсивность разрушения зависит от следующих параметров: скорости потока, режима течения (ламинарный/турбулентный); вязкости. Увеличение скорости потока увеличивает эрозию, приводящую к образованию более тонкой фильтр. корки и увеличенной фильтрации.
60. Очистка бурового раствора с использованием центрифуги. Принцип работы и очистки раствора. Двухступенчатая очистка раствора с использованием центрифуги.

Система очистки буровых растворов на базе центрифуги предназначена для глубокой очистки утяжелённых и неутяжелённых растворов от выбуренной породы при бурении нефтяных, газовых и других скважин. Применяется в составе циркуляционных систем буровых установок. При поступлении бурового раствора в центрифугу под действием центробежных сил происходит разделение его на сгущенную твердую фазу (шлам) и очищенный раствор. Разделение бурового раствора в центрифуге происходит непрерывно, при этом очищенный раствор возвращается в циркуляционную систему, а шлам выводится в шламосборник. Принцип работы отечественной центрифуги ОГШ-50. Буровой раствор поступает через фильтр по трубе питания на разгонный конус шнека и через загрузочные окна во внутреннюю полость вращающегося ротора . Под воздействием центробежной силы частицы твердой фазы осаждаются на внутренней поверхности ротора и удаляются шнеком в шахту выгрузки осадка. Очищенный буровой раствор (буровая сточная вода) стекают через окна в стенке ротора в шахту фугата.