Файл: Основные функции промывочных жидкостей.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.11.2023

Просмотров: 12

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

  1. Основные функции промывочных жидкостей

удерживание шлама во взвешенном состоянии и вынос его на поверхность; охлаждение долота; укрепление пород на стенках скважины; создание противодавления на пласты, для предотвращения ГНВП; передача мощности от насосов к ЗД; сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов. ПЖ должна: легко освобождаться от шлама в очистных устройствах; допускать проведение геофиз. исследований; легко прокачиваться насосами, быть подвижной; не вызывать коррозию.

  1. Классификация промывочных жидкостей

1.БР на водной основе (пресной и минерализованной). Если дисперсная фаза из глины - глинистые. Есть естественные и искусственные: необработан. хим. реагентами; обработан. хим. реагентами: без доп. компонентов дисперсной фазы; утяжелен.; эмульсион.; аэрирован. Если дисперсная фаза из карбонатов или сульфатов - естественные водные растворы. Это: естествен. карбонатные и сульфатные растворы: грубые водные суспензии; обработан. хим. реагентами. Если дисперсная фаза конденсирована из растворов солей - растворы с конденсир. тв. фазой. 2.БР на неводной основе. Дисперсная фаза из битумов и асфальтов. Это растворы на нефтяной основе. Нефтяная основа - нефть, дизельное топливо. 3.Рабочие агенты с газообразной дисперсионной средой. Это дисперсные системы: естественного газа; воздуха; выхлопного газа. Естествен. глин. растворы образуются при бурении глин. отложений. Естествен. водные суспензии образуются при бурении карбонатных или сульфатных пород (известняка, доломита, ангидрита, гипса). Искусствен. глин. растворы делают из глинопорошков или комовой глины.

3. Характеристика глин в отношении их применения для приготовления глинистого раствора

Глина - осадочная порода. =2330-2800кг/м
3. Образуется из-за: разложения силикатов; растворения карбонат. пород; мех. выветривания сланцеватых глин; из продуктов вулкан. происхождения. Глина - смесь глин. минералов с примесями песка, карбонатов, орган. веществ. В чистом виде редкая. Глин. минералы состоят из окислов Al, Si и H2O - водные алюмосиликаты. Коэф. активности глины - показатель способности глин. минералов набухать и диспергироваться при взаимодействии с водой: ; где R = Al или Fe. Для каолинита К =0, для монтмориллонита К = 4. Больше К, сильнее гидрофильные свойства глины, сильнее набухает и распускается. Бентонит состоит из монтмориллонита, характеризуется коллоидными, тиксотропными и глинизирующими свойствами. Свойства глин. раствора зависят от размера, строения и формы частиц. Гранулометрический состав глины определяют методом дисперсионного анализа. Все методы основаны на седиментации глин. суспензий. Делятся на методы с осаждением частиц под действием: силы тяжести; центробежных сил. У частиц глины слоистое кристаллич. строение. Форма частиц - плоские чешуйчатые пластинки, длина и ширина больше толщины. Глины содержат катионы Ka, Na, Ca. Располагаются на поверхности частиц и могут замещать катионы в жидкой среде. Обменная емкость - кол-во млг-экв. обменных катионов в 100г сухой глины. У монтмориллонита 60-100 млг-экв., у каолинита 3-15 млг-экв. Если в глине преобладает обменный катион Na, глина - натриевая, если Ca - кальциевая. Натривые глины хорошо взаимодействуют с водой, их поверхность гидрофильна. В воде распадаются и покрываются гидратной оболочкой. Вбирая воду, увеличиваются. Бентонитовые глины создают коллоидные растворы с высокими структурными свойствами. У них хорошая пластичность, большая обменная емкость, хорошо гидратируются, быстро набухают, увеличиваются в объеме. Глина, для спец. назначения - полыгорскитовая. Состоит из водного алюмосиликата Mg. К =2,1-2,5. У полыгорскита волокнистое строение. Обменная емкость 20-30 млг-экв. Применяются для приготовления солестойких глин. растворов. Для характеристики карьерной глины, производятся анализ: минералогический; петрографический; хим.; дисперсионный; контрольный замер параметров раствора.


4. Механизм гидратации глины в воде

Глина в воде распадается, часть катионов отходит и образуется катионная оболочка. Глин. частицы заряжены –. Молекулы воды (диполи) заряжены +, притягиваются к глин. частицам. Эта ориентация воды вокруг глин. частиц - гидратация. Вода на глин. частицах - адсорбированная. Молекулы адсорбированной воды оказывают притягивающее и ориентирующее влияние на окр. молекулы и ионы, образуя диффузную оболочку. Вода, несвязанная с глин. частицами - свободная. Чем интенсивнее диспергирована глина, тем больше кол-во связанной воды в растворе. Адсорбированный и диффузный слои образуют вокруг частицы глины гидратную оболочку. Наибольшая ее толщина по плоским поверхностям частицы, наименьшая на углах, ребрах. Гидратные оболочки - фактор стабильности БР, предохраняют частицы дисперсной фазы от слипания и выпадения в осадок.

5. Свойства буровых растворов.

Плотность - масса единицы объема. Влияет на величину гидростат. давления столба жидкости. Определяют для создания противодавления на пласт: ; К - коэф. превышения гидростат. давления над пластовым;Lп - глубина залегания кровли пласта, м.При Lп<1200м К≥1,1, при Lп>1200м К ≥ 1,05.Рассчитанную  проверяют, чтобы не допустить ГРП: где РГ - давление ГРП, МПа; L С - глубина залегания подошвы слабого пласта, м. Измеряется ареометром, рычажными весами, пикнометром. Реологические свойства связанны с сопротивлением деформированию и течению. Это вязкость, СНС, ДНС. Вязкость характеризует прокачиваемость растворов, обусловлена внутренним трением в них. Измеряют динам. и пластич. вязкость ротационным вискозиметром (ВСН-3), Па·с; условную полевым вискозиметром СПВ-5, ВБР-1, с. Для характеристики прочности структуры в покое и при движении: СНС и ДНС. СНС – макс. касательное напряжение, возникающее в глин. растворе в момент начала его движения. Измеряют через 1 и 10мин покоя раствора, Па, дПа.
ДНС - характеризует предел текучести в потоке раствора, Па, дПа. Определяют ротационным вискозиметром ВСН-3. СНС еще прибором СНС-2. Фильтрационные свойства связанны с проникновением дисперсионной среды растворов в породы и образованием фильтрац. корки на стенках скважины из веществ тв. фазы растворов. Водоотдача - способность раствора отдавать воду в пласт под действием перепада давления. Замеряют прибором ВМ-6. Определяют объем выделившейся воды за 30мин в см3. Есть 3 вида фильтрации раствора: 1.Призабойная фильтрация. большая водоотдача и меньшая толщина корки. 2.Стат. фильтрация при остановке циркуляции. Большая толщина корки, водоотдача меньшая. 3.Динам. фильтрация при циркуляции. Происходит гидродинам. эрозия корки. Водоотдача и толщина корки средние.Водоотдача и корка зависит от качества раствора, от степени дисперсности глин. частиц в растворе. Высоковязкий структурированный слой - среда, через которую идет диффузия отделившейся жидкой среды. Фактор снижения динам. водоотдачи - диспергирование глин. фракций раствора в процессе циркуляции.Седиментационная или кинетическая устойчивость - способность глин. раствора сохранять равномерное распределение частиц по всему объему. Повышается с увеличением степени дисперсности частиц и тиксотропных свойств раствора. Определяют суточным отстоем и стабильностью. Суточный отстой определяется в %, по кол-ву воды из раствора при суточном хранении. Стабильность - устойчивость системы. Определяется по разности  раствора в нижней и верхней части цилиндра после суточной выдержки в покое, в кг/м3. Если разность  для нормальных и утяжеленных растворов меньше 20 кг/м3 и 60 кг/м3, то растворы стабильные. Присутствие в глин. растворе водородных ионов из-за диссоциации воды. Диссоциация - процесс обратимого разложения молекул вещества на атомы, атомные группы или ионы. Степень диссоциации - отношение числа молекул, распавшихся на составные части к общему числу молекул до распада: ; n - число диссоциированных молекул; N - число недиссоциированных молекул. Изменение концентрации водородных ионов происходит из-за: поступления в раствор пласт. воды; хим. состава разбуриваемых пород; кол-ва добавленных хим. реагентов.
Водородный показатель – отрицат. десятичный логарифм концентрации водородных ионов: 0-14. Раствор нейтральный рН=7; рН>7 – щелочной; рН<7 - кислый, в нем Н+>ОН-. Многие глин. растворы щелочные. рН определяют индикаторной бумагой или иономером ИМ-2М. В лабораториях используют рН-метры. Смазочные свойства характеризуют способность раствора снижать износ тел и потерю энергии на трение. Повышение смазочных свойств: для снижения прихватов и затяжек; снижения гидравл. сопротивлений по линии снижения трения; снижения крутящего момента БТ при роторном бурении. Измеряются на КТФК, установка УСР-1М (определяют коэф. трения трубы о глин. корку). Cмазочные добавки: нефть, графит, ФК-2000, ФК-2000+, СМАД-1, обеспечивают мин. коэф. трения. При поступлении газа в глин. раствор  падает. Для снижения газонасыщенности производят дегазацию и исключают условия для поступления газа в жидкость. Содержание газа определяют прибором ВГ-1. Объем газа в порции жидкости налитой в стакан прибора: где ΔVГ – объем газа, отсчитанный по шкале прибора, см3. Коэф. сжимаемости жидкости: где V - исходный объем жидкости, налитой в стакан прибора ВГ-1, см3. Содержание шлама(песка) в дисперсной фазе раствора содержатся тв. частицы по классификации Шрейнера: 1.элементарные глин. пластинки; 2.первичные глин. частицы, пачки; 3.агрегаты из пачек; 4.высокодисперсные частицы, находящиеся в глине в качестве примесей; 5.песок, состоящий из кварца и др. инертных пород. С увеличением шлама в растворе повышается износ бур. оборудования. Замеряется содержание шлама в растворе в отстойнике в %. При турбинном бурении допускается не более 1% шлама.

6. Причины, вызывающие необходимость регулирования свойств глинистого раствора.

Увеличение концентрации дисперсной фазы за счёт частиц разбурив. пород, переходящих в раствор; поступление пласт. флюидов; воздействие температуры и давления в скважине.

Смотрите также файлы