Бұрғылау және тампондау сұйықтары УМК. азастан Республикасы Білім жне ылым министрлігі . И. Стбаев атындаы аза лтты техникалы университеті
 Скачать 2.8 Mb.
|
|
Су бергіштік және балшық қабыршағының қалыңдығы. Жуу сұйығының су бергіштігі деп қысым айырмашалығы пайда болған кезде дисперсиялық ортадан сұйық фазаның сүзіліп өту мүмкіншілігін айтады. Балшық ерітінділерінің су бергіш көрсеткіші – берілген белгілі бір уақыт ішінде, белгілі бір аумақтан шыққан фильтраттың көлемімен өлшенеді. Балшық ерітіндісінен шыққан су ұңғы қабырғасындағы кейбір ісінгіш тау жыныстарына сіңіп, олардың бірнеше есе үлкейтіп, ұңғының ішкі диаметрін тарылтады да бұрғылау процесін қиындатып жіберіді. Геологиялық қимадағы су өткізгіш тау жыныстарын бұрғылағанда сазбалшық ерітіндісінің ішіндегі қатты дисперстік фазалары қабыршақтар түрінде ұңғы қабырғасына сүзіліп жиналып қалады. Ол балшық қабыршағының қалыңдығы жуу сұйығының сүзілу көрсеткіші қаншама жоғары болса, соншама қалың және борпылдақ болады. Сол себептен ұңғы қимасы тарылып, оған бұрғылау тізбегін түсіргенде кедергі болу, ал көтергенде қысылып, қосымша қарсылық көрсету жағдайлары байқалады. Бұл жағдайлар бұрғылау тізбегінің ұңғы қабырғасына жабысып, қысылып ұсталып қалуына әкеліп соғады. Саз ерітіндісінің сұйық фазасының ұңғы қабырғаларындағы тау жыныстарына сіңіп кетуі нәтижесінде олардың беріктігі төмендейді, опырылып құлап кетуі мүмкін. Жуу сұйықтарының сүзілу көрсеткіштерінің жоғары болуы әсіресе өнімді қабаттарды бұрғылағанда өте зиянды. Өйткені, әдетте өнімді қабаттарда коллекторлардың құрамында саз қабаттары да кездеседі. Сол саз жыныстары сүзілген сұйықтаың көлемін үлкейтіп, мұнай немесе газ жүретін жолдары, жарықшаларды бекітіп тастайды. Осының нәтижесінде қабаттардан өнімнің шығуы төмендеп кетеді. Коллекторлар бұрғылау сұйығының дисперстік фазасымен да ластануы мүмкін. Сол себептен бұрғылау барысында сазбалшық ерітіндісінің сүзілу көрсеткіші тұрақты қадағаланып, оларға химиялық қосу арқылы сүзілу көрсеткішін керекті шамаға реттеп тұрады. Су беру шамасын өлшейтін қазіргі кездегі аспаптар қысыммен және вакуумда жұмыс істейтіндер болып екіге бөлінеді. Біріншісінің өзі статикалық және динамикалық су бергіштіктерді өлшейтін құралдарға бөлінеді. Динамикалық су беру мөлшерін өлшейтін аспаптардың құрылысы өте күрделі болғандықтан, оларды тек қана ғылыми зерттеу лабораторияларында қолданады. Бұрғылау алдында немесе бұрғылау кезінде балшық ерітіндісінің су бергіштігін көбінесе ВМ-6 немесе ВС- IМ аспаптарын қолданып анықтайды. Бұл аспаптарды пайдаланғанда ерітіндінің су беру көрсеткіші ретінде 30 мин уақыт ішінде, көлемі 100 мл3 – балшық ерітіндісінің 0,1 МПа қысыммен қысқандағы ауданы 100 см2 қағаз сүзгіден сүзіліп шыққан су көлемін алады. Жуу сұйғының су беру процесі ерітіндінің балшық қабыршағының құрылуымен бірге өтеді. Сондықтан, ұңғы бұрғылағанда қолданатын балшық ерітіндісі қабыршағының қалыңдығы 2-3 милиметрден артық болмағаны дұрыс. Тұрақтылық және тәуліктік тұнба. Дисперсиялық жүйенің, барлық қатты бөліктерінің тұнбастан қалықтап тұратының және өзгермеушілігін тұрақтылық дейді. Бір тәулік ішінде тұнған белгілі көлемді жуу сұйығының бөлінген су көлемін тәуліктік тұнба деп атайды. Балшық ерітіндісінің тұрақтылығын өлшеу үшін, ішіне 800 см3 сұйық сиятын дәл бүйір ортасында шүмегі бар цилиндр тәрізді ЦС-2 сауытты пайдаланады. (4.4. – сурет.) Осы сауытқа балшық ерітіндісінін толтырып, бір тәулік бойы нық орынға қояды. 24 сағат өткеннен кейін сауыттың бүйіріндегі шүмегін ашып ерітіндісінің жоғарғы бөлігін құйып алып, АГ-3ПП ареометрімен оның тығыздығын өлшейді. Содан кейін шүмекті қайтадан тығынмен жауып, қалған ерітіндіні жақсылап араластырып алып оныңда тығыздығын анықтайды. Сосын олардың айырмасын анықтайды. Бұл табылған сан балшық ерітіндісі тұрақтылығының көрсеткіші болып саналады. Сапалы балшық ерітіндісінің тұрақтылығының мөлшері 0,003 г/см3 – ден аспауы керек.  4.4.- сурет. ЦС-2 аспабы. 4.5. - сурет. Тәуліктік тұнбаны анықтайтын мензурка. Балшық еріндісінің тәуліктік тұнбасын, көрсеткіш шәкілі бар шыныдан жасалған көлемі 100 см3 өлшеуіш цилиндрмен анықтайды, (4.5.- сурет). Шәкіл бөлшектерінің арасы 1 см3 – ге тең. Сондықтан бір бөліктің аралығы цилиндрдің барлық көлемінің бір процентіне тең. Балшық ерітіндісінің тәуліктік тұнбасын өлшеу үшін цилиндрдің ішіне 100 см3 ерітіндіні құяды да оны орнықты жерге тігінен 24 сағатқа қояды. Осы уақыт өткеннен кейін, цилиндрдегі балшық ерітіндісінің үстіне жиналған мөлдір судың көлемін анықтайды. Судың көлемі неше см3 болса, балшық ерітіндісінің тәулік тұнбасын сонша пайыз болғаны. Тәулік тұнбаның мөлшері 4 пайыздан аспауы керек. Цилиндрдегі балшық ерітіндісінің қою күңгірт көлемі, ерітіндінің тағы бір негізі қасиеті коллоидтылығын көрсетеді. Ол қалыпты жағдайда 96 проценттен кем болмауы қажет. Құм мөлшері. Құм мөлшері деп жуу сұйығындағы құмның, дисперсияланбаған балшық бөлшектерінің және талқандалған тау жыныстарының ұнтақтарының мөлшерін сипаттайтын параметрін айтады. Балшық ерітіндісіндегі құм мөлшерін анықтау үшін, темірден жасалған ОМ-2 тұндырғышын пайдаланады. (4.6. - сурет). Оның құрамына төменгі жағында шәкілі бар шыныдан жасалған көлемі 10 см3-ге тең пробиркасы бар сауыттан 2 тұрады. Шәкіл бөліктерінің көлемі 0,1 см3-ге тең. Пробирка сауыттың төменгі жағына бұранда 7, көлденең салма 6 және 3 пен 5 төсемдемелер арқылы бекітілген. Тұндырғыштың бет жағы көлемі 50 см3-ге тең қақпақпен 1 тығыз етіп жабылады. Сауттың жоғарғы жағында диаметрі 3 мм-ге тең тесік бар. Осы тесіктің деңгейіне дейін сұйықтың көлемі 500 см3.  4.6. - сурет. ОМ - 2 тұндырғышы. Ерітіндінің ішіндегі құм мөлшерін анықтау үшін тұндырғышқа 450 см3 таза су және қақпақты 1 пайдалана отырып 50 см3 балшық ерітіндісін құяды да, тұндырғыштың қақпағын нығыздап жауып, бір саусақпен сауыттың жоғарғы жағындағы тесікті жауып тұрып қоспаны жақсылап шайқап араластырады. Содан кейін тұндырғышты тік ұстап тұрады, я болмаса ілмешекке іліп қойып бір минут уақыт ішінде тұндырады. Белгіленген уақыт өткен соң пробирканың шәкіліне қарап тұнба мөлшерін анықтайды. Пробирканың шәкілі көрсеткен санды екіге көбейтіп ерітіндіде неше процент құм бар екенін біледі. Шәкілдің көрсеткен санын екіге көбейту себебі – көлемі 100 см3 балшық ерітіндісіндегі құмның мөлшерін анықтау. Қалыпты жағдайда құмның мөлшері 4 пайыздан аспауы қажет. Себебі, құмның мөлшерден артықтығы бұлқын бөлшектерін қажап оларды тез істен шығарады. Газ мөлшері. Жуу сұйықтарындағы газ мөлшерін жоғары қысымдағы газ қабаттарын бұрғылағанда және газ шығаратын химиялық реагенттерді қолданған кезде өнемі бақылап отырады. Газ қабаттарын бұрғылағанда жуу сұйығының құрамында газ мөлшері көбейіп кетсе, сұйықтың тығыздығы төмендейді. Соның себебінен қабат қысымы гидростатикалық қысымнан артық кетіп, ұңғыдан газ атып кетуіне әкеліп соғуы мүмкін. Кейде бұл жағдай басқаруға келмейтін «ашық фонтанға» әкеліп соғады. Саз ерітінділеріндегі газ мөлшерін анықтау үшін ПГР-1 аспабын немесе ВМ-6 аспабын қолданса да болады. Ол үшін ВМ-6 аспабының плунджерінің ішіндегі сүзілу көрсеткішін анықтау кезінде ауа шығатын тесігін тығынмен жауып тастаймыз. Бұл аспаппен газ мөлшерін есептеу Бойль-Мариотта заңы негізінде жүргізіледі. Жуу сұйығындағы газдың мөлшерін мына формуламен табуға болады:  Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 [25-40] Қосымша әдебиеттер ҚӘ 6 [37-62], [77-84] Дәріс бойынша сұрақтар:
5-дәріс. Полимерлік, көмірсутекті, эмульсиялық, тұзды ертінділер, аэрацияланған көпіршіктер, бор сапропельді және т.б. бұрғылау сұйықтары, оларды қолдану аймақтары. Полимерлі ерітінділер. Әлсіз қойытылған судағы полимерді полимерлік ерітінділер деп атайды. Полимерлік ерітінділердің қасиеттері коллоидтық жүйелерге ұқсас. Сондықтан олар балшық және сазбалшықты тау жыныстарын бұрғылағанда ұңғы кабырғаларының орнықтылығын арттырады. Мұндай ерітінділерді қолданғанда ұңғыларды бұрғылау жылдамдығы жоғарылайды, гидравликалық қарсылықтар едәуір азаяды. Полимерлік ерітінділердің бұрғы құбырларын майлау және ұнтақталған тау жыныстарын жоғары көтеру қабілеті қарапайым суға қарағанда әлдеқайда жоғары. Полимерлік ерітінділердің қасиеттері төмендегідей шамада болады: - сыбағалы салмақ –  г/см3 ,- тұтқырлығы – 15 с; - су беру тұнбасы –   см3Негізі акрилды полимер болған жуу сұйықтарын акрилды полимерлік ерітінділер деп атайды. Өндірісте полимерді көбінесе жуу сұйықтарымен  %-ке дейін қосымша реагент ретінде қолданады.Бор. Бор (Са СО3) органикалық шөгінді тау жынысы, тығыздығы 2,7 г/см3 дейін, ақ түсті. Олардың құрамында құм және саздар кесек немесе ұнтақ тәрізді қоспалар болуы мүмкін. Олар суда ісінбейді және араластыру кезінде саз балшықтармен салыстырғанда қиын таралады. Бордың бөлшектерінің ылғалдануы (гидрофильді) төмен, ал пішіні дөңгелек болып келеді. Көпіршіктер. Қарапайым көпіршіктер су мен ауаның қосындысынан пайда болады. Олар су мен қысылған ауаны арнайы араластырғыштар немесе көпіргіш генераторларды (пеногенератор) пайдаланып ұңғыға үлкен қысыммен айдамалау арқылы жасайды. Өндірісте көп қолданылатын көпіршіктерге жуу сұйықтары мен беттік активті (белсенді) заттардың (ПАВ) қоспалары жатады. Себебі олар тұрақты көпіргіштер қатарына кіреді. Мұндай жағдайда көбінесе жуу сұйығы ретінде бентонит сазбалшықтарынан жасалған ерітінділерді пайдаланған жөн. Беттік активті заттар (БАЗ) ретінде сульфанол, диталан, ОП-7, ОП-10 және т.б. қолданылады. Жуу сұйығына қосылатын БАЗ шамасы 1-2% - дан аспайды, сондықтанда оларды пайдалану өте тиімді. Дайындау және пайдалану кезінде көпіршіктердің қасиеттерін тексерудің қажеті жоқ. Себебі, пайда болатын дисперсиялық жүйенің дәрежесі мен сапасының, оларды аэрациялағанда өте жоғары болуында. Көпіргіштердің басқа ерітінділерімен салыстырғанда тазарту, суыту, гидростатикалық қысымды аса өсірмеу, сальниктерді пайда болдырмау, тау жынысынан талқандаушы аспаптардың тозуын төмендету қасиеттері өте жоғары. Көпіршіктер тау жыныстарының жарқыншақтарына уақытша кіріп алып жуу сүйықтарының жоғалуын (жұтылуын) тоқтатады. Көпіршіктерді қолданғанда ұңғыларды бұрғылаудың техника-экономикалык көрсеткіштері, әсіресе механикалық жылдамдығы жоғарылайды. Ұңғыларды көпіршіктермен бұрғылағанда ұңғы қабырғасында қабыршақтар пайда болмайды, ал көпжылдык тоң аймақтарда бұрғылағанда фильтрациялық қабыршақтар айырғыш ретінде қызмет атқарып, ұңғының қабырғасын ерітуден сақтайды. Егер көпіршіктерді дұрыс дайындаса, олар өз қасиеттерін көп уақытқа дейін сақтайды. Көпіргіштерді көптеген жағдайда жұмсақ су тигенде көлемін жылдам үлкейтіп ісінетін тау жыныстарында, көпжылдық тоңды аймақтарда және бұрғылау сұйықтарын қолдану қымбатқа түсетін жағдайларда пайдалынылады. Ұңғы жуатын сұйық ретінде кәзіргі кезде эмульсиялық және торфтық ерітінділер де қолданылады. Қалыңдығы үлкен балшық қабаттарын бұрғылағанда ұңғыны химиялық реагентпен өңделген сумен жууға болады. Мұндай сұйықтарды балшықсыз ертінділер деп атайды. Балшық ерітінділері көптеген жақсы жақтарына қарамастан, ұңғы бұрғылағанда олар сулы жыныстардың жарықшақтары мен кеуектеріне кіріп, ұңғыға келетін жер асты сулары мен мұнай жолдарын бітеп тастайды. Сондықтан, ұңғы бұрғылағанда мүмкіншілік болған жағдайда жуу сұйығы ретінде судың өзін немесе аэрацияланған сұйықтарды қолданған жөн. Аэрацияланған сұйықты кәдімгі жуу сұйықтарына компрессормен ауа қосу арқылы алады. Бұрғылайтын тау жыныстарының ішінде жылдам еритін тұздар болса, онда ұңғыны сол түздардың қаныққан ерітіндісімен жуады. Тұзды ерітінділер. Тұзды қаныққан ерітінділер техникалық судан және атқаратын міндеттерімен ерекшіліктеріне байланысты әртүрлі тұз қоспаларынан тұрады. Мұндай ерітінділерді тұзды және мәңгі тоң қабаттары бұрғылағанда пайдаланады. Тұзды ерітінділер кейінгі кезде ингибирлеуші ерітінді ретінде көп қолданылып жүр. Сапропельдік жуу сұйықтары. Сапропель - биогенді көп компонентті жүйе. Құрамына табиғи органикалық және неорганикалык заттар кіреді. Бұл құрамға бірінші ретте гуминді заттар және вульфоқышкылдар, битумдар, көмірсутекті және белокты полимирлер, полисахаридтер, жоғары дисперсті металлар қышқылы, карбонатты және алюмосиликатты жыныстар кіреді. Сапропельдер органикалық, кремнеземисті, карбонатты және аралас болып бөлінеді. Сапропельдің түрлері көп жағдайда бұрғылау ерітіндісіне байланысты анықталады. Олар табиғи және құрғақталған түрде қолданылады. Сапропельдер жеке фаза және ерітіндінің қасиеттерін жақсартушы реагент ретінде қолданылады. Құрлымдық - реологиялық және фильтрациялық қасиеттері балшық ерітіндісіне карағанда нашар, бірақ экологиялық жағынан зиянсыз, әрі өте тиімді. Жоғарыда келтірілген жуу сұйқтарының түрін таңдап алу кезінде оның геологиялык-технологиялық жағдайға сай келу, жыныстардың орнықтылығын сактау және бұрғылау процесінде басқа шиеліністерді болдырмау немесе оларды мүмкіндігінше азайту мәселелері ескеріліуі керек. Жуу сұйығының түрі. жыныстардың литологиялық, физикалық-химиялық құрамына және олардың жуу сұйығы фильтраты әсеріне төзімділігіне, қабат суларының химиялық құрамына, сондай-ақ оны дайындауға қажетті шикі заттардың молдығымен арзандығына қарай таңдап алыныуы қажет. Жуу сұйыктарын жыныстардың литологиялық құрамымен физика-химиялық активтігіне байланысты әсерін ескеріп бұрғыланатын тау жыныстарын мынадай топтарға бөлуге болады: - бұрғылау кезінде орнықтылығымен сипатталатын құмтас, әктас, доломит т.б. жыныстар. Бұлар жуу сұйығы фильтраты әсерінен өздерінің физикалық-химиялық қасиеттерін өзгертпейді және технологиялық көрсеткіштерді реттеу үшін көп шығын қажет етпейді. Мұндай жыныстарды техникалық су мен бұргылауға болады. - саздардың ісінуіне байланысты орнықсыздығымен сипатталатын саз қабатшалары бар жыныстар. Бұл жағдайларда бұрғылау сұйықтарына жоғары талаптар қойылды. - саздар, бор және басқа орнықсыз жыныстар. Бұл жыныстарды бұрғылау, әжептеуір киыншылықтар туғызады, өйткені олар сұйықтың құрамына жеңіл етіп қатты фазасын көбейтеді. Бұл жағдайда қолданылатын бұрғылау сұйығы ингибирлеуші қасиеттерге және төмен сүзілу коэффицентіне ие болу керек. - иілімді құрлымды үгілу және опырылуға бейімді орнықсыз жыныстар. Мұндай жыныстарда қолданылатын бұрғылау сұйықтары, шиеленістердің алдын алу үшін, ингибирлеуші және дисперцияланбаушы ие болу керек, сондай-ақ олардың үлгіуі мүмкін болғандықтан бұрғылау сұйығының сүзілу коэффициенті төмен болу керек; - тұз терригендік жыныстарының қабатшалары бар бишофит т.б. жыныстар. Бұл жыныстарда, егер бұрғылау сұйығының қажетті тығыздығы 1,2 т/м3 жоғары болмаса, тұзды сұйықтармен жуып бұрғылауға немесе химиялық реагенттермен өңделген, сүзілу коэффициенті төмен саз ертіндісін қолдануға болады. Қорыта келгенде, белгілі бір геологиялық жағдайда қазылатын ұңғыларды жуып тазалау үшін оған қандай жуу сұйығын қолдану қажет екенін алдын ала біліп алған жөн. Негізгі әдебиеттер: НӘ 1 [20-24] Қосымша әдебиеттер ҚӘ 6 [81-85], [109-117] Дәріс бойынша сұрақтар:
6-дәріс. Бұрғылау сұйықтарын дайындау әдістері. Бұрғылау сұйықтарын дайындау. Балшық ертінділерін дайындау үшін арнайы құрылғылар механикалық және гидравликалық балшық араластырғыштар қолданылады. Осыған сәйкес араластырғыштар механикалық және гидравликалық болып бөлінеді. Механикалық арластырғыштар жұмыс істеу принципі бойынша үзілмелі сатылы және үзіліссіз (толассыз) конструкциясы бойынша - қалақшалы роторлы, шарлы; біліктерінің орналасуы бойынша - жатық және тік, ал білік саны бойынша бір білікті және екі білікті болып бөлінеді. Балшық ертінділерін механикалық дайындау. Механикалық балшық араластырғыштар - ертіндіні кесек және ұнтақ тәрізді балшақтардан жасауға тағайындалған. Балшық араластырғыш жеке қозғалтқыштар немесе трансмиссиялық беріліс арқылы жұмыс істейді. Жатық бөлікті қалақшалы механикалық балшық араластырғыштардың білігіне 3 қалақшалар 4 бекітіледі. Қалақшалардың орналасу бірін-біріне байланысты 900 бұрышпен бекітілген. Қалақшалардың соққылау аралығы 30-35 мм-дей болуы керек. Балшық араластырғыштың тұлғасы 6.1. – суретте келтіріліп отыр. Екі білікті балшық араластырғыштың біліктері бір-біріне қарама-қарсы айналады. Балшық ертіндісінің дайындау уақытын тездету үшін кейде қалакшалар шынжыр жалғастырады. Балшық араластырғыштардың сыйымдылығы 0,3 м3 - 4 м3 дейін болуы мүмкін. Балшык араластырғыштар тіркемеге немесе шанаға орналасады.  6.1 - сурет. Жатық бір білікті механикалык балшық араластырғыш. Жатық білікті қалақшалы балшық араластырғышпен ертіндіні дайындау үшін оны люк арқылы 1/3 көлеміндей етіп сумен толтырады, балшық ертіндісін дайындауға қажетті балшықты салып қалақшалы білікті ақырын айналдыра бастайды. Осыдан кейін суды балшық араластырғыштың жоғарғы деңгейіне дейін толтырып электр қозғалтқышты 6 қосады. Дайын балшық ерітіндісін шығаратын шүмек 5 араластырғыштың төменгі жағында орналасқан. Балшық ертіндісін дайындаудың тиімді уақытын әрбір кезең сайын сынама алып, оның сапасын өлшеу арқылы анықталады. Бірінші сынама 30 минуттан кейін, ал келесі сынамалар 15 мин аралығында алынады. Балшық ертіндісін дайындау ертіндінің негізгі параметрлері тұрақталғанша жүргізіледі. Бір порцияны дайындау уақыты 40 минуттан екі сағатқа дейін ауытқиды. Қалақшалы балшық араластырғыштың өнімділігі балшық араластырғыштың сыйымдылығына, балшықтың сапасына, ірілігіне және ылғалдығына байланысты болады. Механикалық қалақшалы балшық араластырғыштың артықшылығы конструкциясының қарапайымдылығы, бірақ оның бірнеше кемшіліктері бар: өнімділігі аз, ішін тазартудың қиындығы, қатты кесектердің сыналанып қалақшаларды сындыруы, балшықтың қабырғаларына жабысуынан көлемінің кішірейуі. Барлама бұрғылау кезінде қолданылатын балшық араластырғыштың техникалық сипаттамалары 6.1 - кестеде көрсетілген. 6.1 - кесте. Қалақшалы балшық араластырғыштың сипаттамалары.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||