Плотность промывочной жидкости и способы ее регулирования
Плотность промывочной жидкости и способы ее регулированияПлотность промывочной жидкости и способы ее регулирования.
=== Скачать файл ===
Механический способ дегазации позволяет интенсивно перемешивать или разбрызгивать раствор в различного вида машинах и сосудах, что способствует сепарации и удалению газовой фазы из потока промывочной жидкости. Реализуется этот способ путем применения различных машин, имеющих вращающийся ротор фрезерно-струйные мельницы, глиномешалки и пр. Этот способ нельзя использовать при дегазации вспенивающихся растворов, так как его применение в этом случае дает прямо противоположный результат — раствор насыщается газом. Механические способы дегазации направлены на уменьшение сил внутреннего воздействия в структурированном растворе, т. Поэтому сама поверхностная циркуляционная система буровой — желоба, глиномешалки, вибросито, насосы, гидроциклоны — может рассматриваться как дегазационное устройство. К специальным устройствам относятся: Эффективность дегазации у них значительно выше, чем у обычного оборудования циркуляционной системы. Конструкция трапов проста в изготовлении и не требует применения дефицитных материалов. Они выполняются без нижнего днища и при монтаже крепятся в таком положении, чтобы нижняя часть их была погружена в жидкость, которая является гидравлическим затвором против проникновения газа, а газовая выкидная труба выводится на безопасную высоту. Растворные пушки, или гидромониторы, являются обязательным элементом оборудования буровых в США. Укрепляются гидромониторы шарнирно, благодаря чему угол наклона и направления струи можно изменять. Для перемешивания и дегазации глинистых растворов в зарубежной практике используются гидромониторы различных конструкций и мешалки, погруженные под уровень жидкости. Эти устройства устанавливаются непосредственно в приемных чанах буровых насосов. Для перемешивания и частичной дегазации промывочных растворов в американской практике применяют специальные мешалки пропеллерного типа, устанавливаемые в емкостях для хранения глинистого раствора. Описанные установки незаменимы при бурении в осложненных условиях, когда в качестве промывочной жидкости применяют утяжеленные глинистые растворы, часто имеющие неудовлетворительную стабильность и высокую вязкость. Физико-химический способ дегазации — это наиболее простой способ разрушения дисперсных систем 'жидкость — воздух' и гашения пен. Его применение, как правило, не связано с созданием специальных конструкций и устройств. Суть способа заключается в введении в раствор более сильного поверхностно-активного вещества, чем то, которое стабилизирует пузырьки газа. Новое вещество адсорбционно вытесняет защитный слой стабилизатора и приводит к разрушению системы жидкость — газ, если поверхностная прочность пленок нового вещества недостаточна, чтобы противостоять давлению газа в пузырьках, или другим формам, стремящимся разрушить пузырьки газа. Ограниченность ассортимента химических дегазаторов или пеногасителей сдерживает развитие этого способа, поэтому его возможности используются в бурении нефтяных и газовых скважин пока в небольшом масштабе. При вакуумном способе дегазации газированный буровой раствор непрерывным потоком проходит через специальный вакуум-аппарат, в котором при помощи вакуумного насоса создается разряжение, благодаря чему из раствора извлекается газ. Вакуумная система дегазации является наиболее эффективной из всех рассмотренных. В ней, в отличие от других, дегазация бурового раствора протекает под давлением значительно ниже атмосферного, благодаря чему создаются благоприятные условия для извлечения газа. В то же время полностью исключается возможность аэрации раствора в процессе дегазации. Вакуумирование в сочетании с интенсивным разбрызгиванием или перемешиванием глинистого раствора в вакуум-аппарате позволяет достигать практически полного извлечения газа из раствора. Считается, что полная стоимость вакуумного дегазатора, установленного на буровой, окупается менее чем за одни сутки бурения за счет уменьшения расхода утяжелителя, сокращения времени промывки скважины после спуска инструмента, а также повышения коэффициента наполнения буровых насосов и возможности эффективного контроля удельного веса и вязкости промывочной жидкости в процессе бурения. В процессе бурения на промывочную жидкость влияет выбуренная порода: Ее могут разбавлять пластовые воды, на нее воздействует высокая пластовая температура. В результате в промывочной жидкости происходят сложные физико-химические процессы, изменяющие ее свойства. Кроме этого, условия бурения скважин глубина, диаметр, температура, порядок расположения и свойства разбуриваемых пород весьма различны не только для разных месторождений, но и для отдельных участков одного месторождения. Поэтому промывочные жидкости также должны обладать различными свойствами не только на разных участках бурения, но и по мере углубления данной скважины. Чтобы промывочные жидкости в процессе бурения скважины выполняли требуемые функции, необходимо выбирать основные материалы для их приготовления, специально обрабатывать с помощью химических реагентов, вводить вещества, предназначенные для регулирования их свойств. Это возможно только при наличии контроля качества промывочной жидкости путем измерения ее параметров в процессе бурения скважины. Параметры промывочной жидкости разделяются на две группы: К первым относятся плотность, показатель кислотности и т. Ко второй относится условные характеристики, величины которых полностью зависят от принятого способа измерения, например, условная вязкость. Отбор проб промывочной жидкости для контроля качества осуществляется по специальной методике, позволяющей обеспечить соответствие свойствам циркулирующей жидкости и хранящейся в емкости или в земляном амбаре. Удельный вес g — отношение веса промывочной жидкости к ее объему, выражается в ньютонах на кубический метр. Под плотностью r понимают величину, определяемую отношением массы тела к его объему, выражаемую в килограммах на кубический метр. Удельный вес характеризует способность промывочной жидкости осуществлять в скважине гидродинамические и гидростатические функции:. Плотность промывочной жидкости, содержащей газ, называют кажущейся, а плотность жидкости, не содержащей газа — истинной. Процесс определения плотности основан на определении гидростатического давления на дно измерительного сосуда. Плотность промывочных жидкостей в бурении измеряют двумя способами: Условная вязкость Т — одно из структурно-механических свойств промывочной жидкости, измеряется в секундах, является условной характеристикой гидравлического сопротивления прокачиванию промывочной жидкости. По мере увеличения условной вязкости гидравлические сопротивления возрастают, ухудшаются условия очистки забоя от выбуренной породы, затрудняется перенос энергии от насосов к забойному двигателю, ослабляется интенсивность размыва породы на забое скважины. Величина вязкости зависит от размеров и формы используемого прибора. Обычно при бурении используется для определения условной вязкости вискозиметр ВП Предельное статическое напряжение сдвига СНС является условной характеристикой прочности тиксотропной структуры, возникающей в промывочной жидкости после нахождения в покое в течении одной СНС1 или десяти СНС10 минут, обозначается Q и измеряется в паскалях. Величина СНС1 характеризует удерживающую способность промывочной жидкости. При выборе параметров промывочной жидкости принимается меньшее значение величины СНС1, при котором обеспечивается выполнение указанной функции. В связи с тиксотропностью промывочной жидкости прочность структуры при длительном нахождении в покое может достичь таких значений, при которых в момент восстановления циркуляции сопротивление структуры вызовет очень большое увеличение давления промывочной жидкости, что способствует разрыву пласта. Поэтому, кроме величины СНС1, измеряют и СНС10, причем тиксотропность характеризуется частным от деления второй величины на первую. Измерение статического напряжения сдвига промывочной жидкости производится с помощью прибора СНС-2 по методике, которая косвенно моделирует удерживающую способность промывочной жидкости путем задержки вращения подвесного цилиндра с помощью упругой нити. Имеются более совершенные методы измерения, например, с помощью приборов ВСН-3 ротационный вискозиметр или РВР с автоклавом и нагревателем , что позволяет определить СНС в условиях, близких к естественным. Водоотдача В — характеризует способность промывочной жидкости отфильтровываться в стенки скважины под влиянием перепада давления с образованием малопроницаемой фильтрационной корки. В случае применения больших перепадов давления отмечают их величину. Водоотдача может измеряться при температурах, соответствующих скважинным условиям. Можно также определять водоотдачу, моделируя активное перемешивание бурильным инструментом и прокачку насосами. Приборы для измерения водоотдачи делятся на два основных типа: Загрязненность промывочной жидкости песком и недиспергированными частицами глины характеризуется показателем 'содержание песка', измеряется в процентах и обозначается П. Количество отмытого песка абразивных частиц характеризует загрязненность только песчаными частицами, неспособными распускаться в воде, измеряется в процентах, обозначается ОП. Содержание песка определяется в стеклянном отстойнике Лысенко или металлическом отстойнике ОМ-1, ОМ Концентрация ионов водорода оказывает большое влияние на свойства промывочных жидкостей. Уменьшение рН ниже 7 свидетельствует о наличии кислой среды ионов водорода , а рост рН выше 7 — об увеличении щелочности ионов гидроксида. Каждая единица рН представляет десятикратное изменение концентрации. Методы измерения рН - калориметрический с использованием полосок индикаторной бумаги и электрометрический с использованием прибора со стеклянным электродом. Регулированием свойств промывочных жидкостей обеспечивают минимизацию затрат на промывку скважины; максимальную скорость проходки; эффективный вынос шлама на поверхность; снижение отрицательных и положительных импульсов давления при спуско-подъемных операциях, а также давления, необходимого для восстановления циркуляции; отделение выбуренной породы и растворенного пластового газа; снижение до минимума эрозии ствола скважины. Требования к реологии промывочной жидкости, обеспечивающие достижение этих целей, часто оказываются противоречивыми. Поэтому необходимо оптимизировать свойства промывочных жидкостей, чтобы добиться лучших показателей бурения. Это обуславливается наличием ряда факторов. Мощность насосов должна быть достаточной для поддержания необходимой для выноса выбуренной породы скорости потока. Необходимая гидравлическая мощность насосов находится в зависимости от условий течения в бурильной колонне, насадках долота. С точки зрения реологии для снижения потерь давления в бурильной колонне желательно использование полимерных промывочных жидкостей с малым содержанием твердой фазы, обладающих способностью резко снижать трение, особенно при турбулентном режиме течения. Наибольшее влияние на скорость проходки оказывает плотность промывочной жидкости. Чем выше плотность промывочной жидкости, тем больше перепад давления, и, следовательно, давление, удерживающее шлам на забое в статических условиях. Это повышает также вероятность образования шламовой подушки на забое и сальников на буровом наконечнике, колонковой трубе и переходниках. Таким образом, когда это допустимо, необходимо поддерживать плотность промывочной жидкости как можно меньшей и при возможности переходить на бурение с аэрированной жидкостью, пеной или воздухом. К факторам, оказывающим существенное влияние на скорость проходки, относится также вязкость промывочных жидкостей. Низкая вязкость способствует высоким скоростям бурения за счет хорошей очистки забоя скважины от шлама под долотом. Объемная доля твердой фазы — свойство промывочной жидкости, от которого зависит скорость проходки. При приближении к нулю содержания твердой фазы механическая скорость бурения резко возрастает. Объяснением этому может служить снижение эффекта динамического удерживания шлама на забое ДУШЗ. При бурении большинства скважин необходимо регулировать уровень фильтрации, для этого промывочная жидкость должна иметь в своем составе коллоидную фазу, что затрудняет поддержание объема твердой фазы на низком уровне. Поэтому некоторое снижение механической скорости проходки неизбежно. В этом случае промывочная жидкость обладает способностью к коркообразованию образованию сводовых перемычек , но в то же время не может мгновенно проникать в породу и образовывать внутреннюю фильтрационную корку под долотом , способствующую росту ДУШЗ или шламовую подушку и сальники. Такие характеристики обеспечивают только полимеры, благодаря которым промывочная жидкость обладает неструктурной вязкостью;. В случае увеличения диаметра ствола для выноса шлама из скважины в промывочной жидкости приходится добавлять загустители, поэтому сохранение требуемого уровня содержания твердой фазы становится трудновыполнимым. Невозможно поддерживать низкий уровень содержания твердой фазы при бурении в мягких несцементированных глинистых сланцах. В этом случае полимерные растворы используются для сохранения устойчивости ствола, а не для повышения скорости проходки. Промывочная жидкость может уходить в трещины, образующиеся в результате гидроразрыва, в ранее существовавшие естественно раскрытые и в большие полости, обладающие структурной прочностью каверны или каналы, образованные в результате выщелачивания — каналы растворения. Вращение бурового снаряда при механическом вращательном колонковом и роторном бурении сопровождается трением колонны бурильных труб о стенки скважины и внутреннюю поверхность обсадной колонны в закрепленном интервале. Значительная часть энергии, предназначенной для основного процесса — разрушения породы на забое, расходуется на преодолении этих сил трения. Не менее значительными бывают затраты энергии на преодоление сил трения при проведении спуско-подъемных операций. Трение о стенки скважины замедляет подъем труб и создает дополнительную нагрузку на талевую систему. Трение также замедляет спуск труб в скважину, а при спуске обсадных труб порой возникает ситуация, когда они не могут быть спущены до заданной глубины. При работе на забое бурильного наконечника, особенно это касается работы шарошечных долот, на него действуют осевые нагрузки, крутящий момент и давление столба промывочной жидкости. Эти силы вызывают в буровых наконечниках и их деталях сложное напряженное состояние, возникновение которого приводит к преждевременному износу вооружения и опор шарошечных долот. Считается, что заводская смазка, закладываемая в опоры долот, в процессе бурения вымывается промывочной жидкостью в течение первых минут работы. В результате опоры шарошечных долот работают в агрессивной среде. При этом основными видами износа рабочих поверхностей опоры являются абразивный износ, осповидные выкрашивания, а также сколы буртов цапф. Характерными видами износа алмазных коронок являются сколы и хрупкое усталостное выкрашивание алмазов по плоскостям спайности. Износ матрицы происходит под действием непрерывно обновляющейся прослойки частиц шлама между монолитом горной породы и материалом матрицы. В свою очередь абразивное изнашивание матрицы способствует повышенному расходу алмазов в результате их расшатывания и выпадения из материала матрицы. Обеспечение нормального проведения спуско-подъемных операций и эффективного разрушения породы на забое скважины возможно при уменьшении трения труб о стенки скважины и снижения абразивного износа элементов бурового наконечника. Это осуществляется при образовании на стенках скважины фильтрационной корки, которая сглаживает мелкие неровности стенок и к тому же обладает полужидкой структурой, а также при введении в состав промывочной жидкости специальных смазывающих добавок. Химической обработкой называется процесс добавления в глинистый раствор веществ, обеспечивающих получение промывочной жидкости определенных параметров, соответствующих требованиям геолого-технического наряда. Химическая обработка производится химическими реагентами , которыми в бурении называются вещества, добавляемые к промывочным жидкостям для придания им определенных качеств. Химическая обработка промывочной жидкости делится на первичную и повторную. Первичная обработка проводится с целью получения глинистого раствора, имеющего определенные заданные параметры. Повторные обработки проводятся в процессе бурения скважины для поддержания тех параметров раствора, которые были получены при первичной обработке. При подборе рецептур для химической обработки промывочных жидкостей соблюдают три основных условия:. Цель химической обработки — достичь требуемых параметров при минимальном расходе химических реагентов и воды. Заранее определенных рецептур для повторной химической обработки раствора не существует. Рецепт обработки и абсолютные количества реагентов зависят от большого количества факторов, не поддающихся учету, поэтому предварительная лабораторная проверка рецептуры обязательна. Накопленный опыт помогает выбрать реагенты, которые при бурении определенного интервала дают наибольший эффект. Рецепт обработки подбирают при возможно более полном сохранении условий, присущих данной скважине давление, температура. Химические реагенты, утяжелители и вода должны применяться те же, что и на бурящейся скважине. При подборе рецептуры для снижения вязкости или СНС прежде всего следует оценить содержание в растворе твердой глинистой фазы. При высоком содержании избытке глины проба глинистого раствора перед добавкой реагентов разбавляется водой. Для получения правильных результатов при подборе рецептуры глинистый раствор после добавки химических реагентов необходимо подвергать тщательному размешиванию при помощи лабораторной высокооборотной механической мешалки. Существуют многочисленные классификации химических реагентов по химсоставу, назначению, растворимости, солестойкости, термостойкости и т. В практике бурения химические реагенты подразделяются на следующие три группы:. Реагенты на основе гуминовых кислот. В природе гуминовые вещества образуются из растительных материалов путем медленного обуглевоживания лигнина. Углещелочной реагент УЩР является понизителем вязкости буровых растворов, но, в зависимости от содержания в нем гуминовых веществ, может также служить и в качестве понизителя водоотдачи. Основой УЩР являются натриевые соли гуминовых кислот, представляющих собой смесь органических веществ сложного строения. Качество готового реагента зависит от содержания гуминовых и желатинозных веществ. Желатинозные вещества являются носителями вязкости. Если УЩР применяют с целью снижения водоотдачи бурового раствора, то желатинозные вещества не отделяются. При многократных добавках УЩР к промывочной жидкости она теряет восприимчивость к этому реагенту. Часто успех достигается снижением рН раствора до ,5. В настоящее время УЩР выпускается в порошкообразном виде. До освоения выпуска порошкообразного УЩР реагент готовился непосредственно на буровых из бурого угля и каустической соды в соотношении сухих веществ 5: Порошкообразный УЩР получают путем смешивания бурого угля с концентрированной щелочью в соотношениях от Приготовление жидкого УЩР для обработки бурового раствора сводится к перемешиванию в глиномешалке порошка УЩР с водой, при этом концентрация порошка выбирается в зависимости от назначения реагента. При необходимости сохранения удельного веса обработка промывочной жидкости может быть проведена сухим УЩР путем введения порошка реагента непосредственно в циркуляционную систему. УЩР часто применяется для снижения вязкости и водоотдачи в составе растворов специального назначения, а также при использовании естественных растворов глинистых, глинисто-карбонатных и др. Для повышения эффективности действия УЩР его наиболее часто используют совместно с кальцинированной содой, если нет противопоказаний по ее применению. Значение предельного СНС остается близким к нулю, и для его повышения требуются различные добавки, например, бентонитовая глина. Гуматный реагент также можно получить, используя местное сырье — торф. По своему действию на свойства промывочных жидкостей ТЩР практически не отличается от УЩР, а иногда и превосходит его. ТЩР может быть приготовлен в сухом виде и упакован в мешки, однако централизованно в настоящее время не выпускается. При необходимости отсутствие УЩР для приготовления ТЩР в условиях буровой может быть рекомендован следующий порядок. После размешивания щелочи в глиномешалку выгружают кг торфа в пересчете на сухое вещество. После часового перемешивания глиномешалку доливают водой до полного объема и продолжают перемешивание еще в течение часа. При снижении водоотдачи ТЩР применяют вместе с осадком, при необходимости снижения вязкости следует использовать отстоявшийся реагент без осадка. Для ускорения приготовления ТЩР и улучшения его качества воду, используемую для затворения реагента, рекомендуется подогревать. Далее продукт реакции подвергается сульфированию бисульфатом натрия в присутствии щелочи. СНГР по сравнению с УЩР более эффективно снижает вязкость и СНС, сочетается с известковой обработкой и имеет повышенную термостойкость. Реагенты на основе лигносульфонатов. К лигносульфонатам относятся сульфит-спиртовая барда ССБ и ее модификация. Лигносульфонаты, в большей или меньшей степени, способны к вспениванию промывочной жидкости, поэтому при их применении следует использовать пеногасители. Поставляется в жидком или порошкообразном виде. Высокий разжижающий эффект ССБ обеспечивает в высокоминерализованных растворах, а также при совместных добавках с поливалентными веществами, например, при известковании промывочных жидкостей и в хлоркальциевых растворах. Разжижающая способность ССБ возрастает с ростом щелочности рН бурового раствора, поэтому ССБ, как правило, используют в виде щелочных растворов при соотношении с каустической содой от При использовании ССБ в соленых растворах количество щелочи уменьшается. В соленых растворах ССБ является хорошим стабилизатором, наряду с вязкостью активно снижая водоотдачу. При обработке пресных промывочных жидкостей ССБ малоэффективна, а способность реагента образовывать устойчивую пену в глинистом растворе делает ССБ малопригодной для практического использования. В настоящее время, превалирующее значение имеет не ССБ, а продукты ее модификации конденсированная сульфит-спиртовая барда КССБ , ФХЛС и т. Окзил — высокоактивный понизитель вязкости глинистых суспензий, хорошо проявляет разжижающее действие при обычных и повышенных температурах, в пресной и минерализованной среде. Успешно применяется при бурении в различных геологических условиях: В связи с тем, что окзил обладает слабокислой реакцией, необходимо при его применении вводить щелочь. Наилучшие результаты достигаются при раздельном введении окзила и каустика в промывочную жидкость. При термическом воздействии разжижающая способность окзила усиливается. При обработке минерализованных буровых растворов добавки окзила повышают эффективность действия других реагентов КССБ, КМЦ, гипана и т. Реагент обладает достаточно высокой эмульгирующей способностью. Обладая интенсивной разжижающей способностью, окзил значительно повышает глиноемкость растворов, что позволяет регулировать удельный вес промывочных жидкостей путем увеличения в них содержания твердой фазы. При обработке промывочной жидкости окзил можно вводить в том виде, в котором он поставляется от промышленности, а также разбавленным с водой в соотношении 1: При этом введение щелочи лучше, как было указано выше, производить раздельно. Выбор оптимальной добавки окзила и способ его введения определяется опытным путем. Феррохромлигносульфонат ФХЛС получают путем обработки сульфит-спиртовой барды серно-кислыми солями трехвалентных хрома и железа. Изменяя соотношение между количествами катионов хрома и железа, можно изменять свойства реагента. При увеличении количества катионов хрома ФХЛС приобретает в основном свойства понизителя вязкости, а при увеличении катионов железа — понизителя водоотдачи. ФХЛС рекомендуется применять для обработки пресных и слабоминерализованных промывочных жидкостей с целью повышения их термостойкости, снижения вязкости, СНС или водоотдачи , а также для регулирования свойств гипсовых и хлоркальциевых глинистых растворов. ФХЛС пока единственный реагент, способный снижать вязкость гипсовых растворов, что способствует их широкому использованию. Реагенты на основе естественных и синтетических танинов. Танины — сложные органические соединения, входящие в состав большинства растений и относящиеся к классу полифенолов. Извлечение танинов из растительного сырья производится с помощью воды при высоких температуре и давлении с последующим упариванием и высушиванием продукта. Кроме получения естественных танинов налажено производство синтетических танинов или синтанов. В результате синтеза танинов получаются различные продукты, применяемые в бурении в качестве понизителей вязкости промывочных жидкостей. Все танины вызывают пенообразование буровых растворов, поэтому при их применении всегда необходимо иметь реагенты-пеногасители. Буровые промывочные жидкости стр. Механический способ дегазации Механический способ дегазации позволяет интенсивно перемешивать или разбрызгивать раствор в различного вида машинах и сосудах, что способствует сепарации и удалению газовой фазы из потока промывочной жидкости. Этот способ нельзя использовать при дегазации вспенивающихся растворов, так как его применение в этом случае дает прямо противоположный результат — раствор насыщается газом Механические способы дегазации направлены на уменьшение сил внутреннего воздействия в структурированном растворе, т. Физико-химический способ дегазации Физико-химический способ дегазации — это наиболее простой способ разрушения дисперсных систем 'жидкость — воздух' и гашения пен. Вакуумная дегазация При вакуумном способе дегазации газированный буровой раствор непрерывным потоком проходит через специальный вакуум-аппарат, в котором при помощи вакуумного насоса создается разряжение, благодаря чему из раствора извлекается газ. Физико-химические основы регулирования свойств промывочных жидкостей. Подписаться на рассылку Pandia. Интересные новости Важные темы Обзоры сервисов Pandia. Основные порталы, построенные редакторами. Каталог авторов частные аккаунты. Все права защищены Мнение редакции может не совпадать с мнениями авторов. Минимальная ширина экрана монитора для комфортного просмотра сайта: Мы признательны за найденные неточности в материалах, опечатки, некорректное отображение элементов на странице - отправляйте на support pandia. Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: О проекте Справка О проекте Сообщить о нарушении Форма обратной связи. Авторам Открыть сайт Войти Пожаловаться. Архивы Все категории Архивные категории Все статьи Фотоархивы. Лента обновлений Педагогические программы. Правила пользования Сайтом Правила публикации материалов Политика конфиденциальности и обработки персональных данных При перепечатке материалов ссылка на pandia.
Сонник толкование снов к чему снится больница
Как делать скриншот экрана смартфона
Гомель карта города с номерами
Поезд 120 расписаниепо станциям