Расчеты по буровым растворам. Курсовая работа по дисциплине Буровые промывочные растворы

• Название: Курсовая работа по дисциплине Буровые промывочные растворы
• Анкор: Расчеты по буровым растворам
• Дата: 31.05.2022
• Размер: 235.87 Kb.
• Имя файла: kursaj_rastv2.docx
• Тип: Курсовая; #560010
• страница: 3 из 4

Раздел 4. Разработка рецептуры промывочных жидкостей и выбор их основных технологических параметров.

Этот раздел составляется на основе рекомендаций, изложенных в разделах 5 и 6 [3, стр. 15 и 21].

Выбор и обоснование видов промывочных жидкостей были сделаны в разделе 4 (табл. 2), инженерно-геологические условия бурения изложены в 1 и 3 разделах курсовой работы, а разработка рецептуры и обоснование свойств их осуществляется с учетом рекомендуемых источников, а также [3, стр. 19 – 20, табл. 5, и табл. 4 стр. 4].

• 
  Интервал 1 (0 – 180 м):
  

Породы: известняками с прослойками глины.

Осложнения: нет.

Для обеспечения оптимальных условий бурения предусматриваем применение лигносульфонатного раствора. В состав раствора входят: вода, глина, лигносульфонатный реагент – сульфит спиртовая барда (ССБ), углещелочной реагент (УЩР), каустическая сода (NaOH), пеногаситель оксаль Т-80.

Лигносульфонатные растворы - буровые глинистые растворы, стабилизированные лигносульфонатными реагентами в сочетании с УЩР.

Главной функцией лигносульфонатных реагентов является понижение вязкости, основанное на сочетании стабилизирующего и ингибирующего эффектов. Раствор термостоек до 130^оС.

Описание реагентов:

1. 
   сульфит спиртовая барда – лигносульфонатный реагент, понижающий фильтрацию. Обладает антиагрегатным и разжижающим действием, снижая вязкость раствора.
   
2. 
   углещелочной реагент – основной регулятор фильтрации. Наиболее эффективен в сочетании с ССБ.
   
3. 
   NaOH – каустическая сода, регулятор pH баланса. Модифицирует низкокачественную глину.
   
4. 
   оксаль Т-80 – пеногаситель.
   

В зависимости от качества исходной глины на приготовление 1м³ лигносульфонатного раствора требуется (в кг): воды (940-900) кг/м³, глины (80-200) кг/м³, ССБ (30-40) кг/м³. При бурении в глинистых разрезах наиболее эффективно раствор разжижается при комбинированных обработках ССБ и УЩР, поэтому в состав раствора включаем углещелочной реагент УЩР в количестве (10-20) кг/м³. Для улучшения качества глины, используем химический реагент едкий натр NaOH в количестве (5-10) кг/м³.

Недостаток лигносульфонатных реагентов — способность к пенообразованию, поэтому их применяют совместно со специальными пеногасителями. Вводим в состав пеногаситель оксаль (Т-80) в количестве (5-10) кг/м³.

Состав раствора:

1. 
   Вода (940-900) кг/м³;
   
2. 
   Бентонит (80 -200) кг/м³;
   
3. 
   ССБ (30-40) кг/м³ (Т↓; θ↓);
   
4. 
   УЩР (10-20) кг/м³ (Ф₃₀↓);
   
5. 
   NaOH (5-10) кг/м³ (pH↑);
   
6. 
   Т-80 (5-10) кг/м³ (пена);
   
7. 
   Na₂CO₃ (5-6) кг/м³ ({Са²⁺}).
   

Параметры раствора:

ρ –1,08 г/см³;

Т – (18 – 40) с.

Ф₃₀ – (4 – 8) см³ / 30 мин;

θ₁ и θ₁₀ – 30 дПа и 50 дПа

μ_п – ;

– 2,18 Па;

μ_э = μ_п +

μ_э = 0,006 + 2,18/6 = 0,369 ;

рН – (8,0 – 10,0);

• 
  Интервал 2 (180 – 390 м):
  

Породы: глины с прослойками песка.

Осложнения: обвалы стенок скважины.

Для предотвращения обвалов проверяем условие устойчивости стенок скважины.



где Р_гст – гидростатическое давление столба промывочной жидкости,

Р_гст = ,

где - плотность промывочной жидкости г/см³;

- ускорение свободного падения; м/с²;

Н – мощность слоев до рассматриваемого интервала обрушения, М.

Р_бок – боковое давление горных пород.

,

где – коэф. Пуассона;

- коэф. бокового распора..

- напряжение от веса выше залегающих горных пород – геостатическое давление.



где - средняя плотность горных пород, г/см³

Плотность глины колеблется в интервалах от 1,7 до 2,8 г/см³.
Плотность известняка 2,3 - 3,0 г/см³.
Плотность песка 1,4 - 2,0 г/см³.
=∑( _𝑖∗𝑚_𝑖)/𝑀 - Средневзвешенная плотность горных пород.
= (2,3*180+2,1*220)/390=2,24





;

Условие устойчивости горных пород выполняется ( )

Плотность раствора, удовлетворяющая условию ρ = 1, 08 г/см³.


На данном интервале применяем полимерноглинистый раствор. В состав раствора входят: вода, бентонитовая глина, полимерный реагент – модификация гипана (к – 4), который позволяет при концентрации 0,4 – 0,5% снизить водоотдачу до Ф₃₀ = 4 – 6 см³ и увеличить вязкость исходного раствора. Кроме того, полимерный реагент обладает стабилизирующим действием по отношению к глинистым породам и за счет образования полимерно-глинистой корки закрепить песчано-глинистые отложения.

Для усиления стабилизирующего действия и снижения показателя фильтрации предусматривается ввод КМЦ-350 в количестве 4 5 кг/м³.

Полимерные растворы представляют собой водные растворы высокомолекулярных полимеров, структурированные малыми добавками бентонита или без него. Эти растворы предупреждают диспергирование разбуриваемых пород и повышают содержание твердой и глинистых фаз в растворе. Так же в состав раствора вводятся ПАА, флоккулирующий кальциевую глину и грубодисперсную фракцию выбуренной породы

Таким образом, в состав данного раствора входят следующие химические реагенты:

Состав раствора:

1. 
   Бентонит – 40 50 кг/м³
   
2. 
   КМЦ-350 –4 5 кг/м³ (Ф₃₀↓)
   
3. 
   ПАА – 25 50 кг/м³
   
4. 
   Вода – 810 850 кг/м³
   
5. 
   Гипан (К – 4) (0,4 – 0,5%)
   

Параметры раствора:

ρ – 1,08 г/см³;

Т– (30 – 40) с.

Ф₃₀– (5 – 8) см³ / 30 мин;

θ₁ и θ₁₀– 30 дПа и 60 дПа

μ_п – ;

– 2, Па;

μ_э= 0,34 ;

рН– (8,0 – 8,5).

• 
  Интервал 3 (390 – 610 м):
  

Породы: песок с прослойками глины и песчаника.

Осложнения: поглощение бурового раствора.

Для ликвидации поглощений необходимо ввести в состав используемого раствора наполнитель, кольматирующий поглощающие трещины и поры.

В качестве наполнителя будем использовать целлофановую крошку.

Состав раствора:

1. 
   Бентонит – 40 50 кг/м³
   
2. 
   КМЦ-350 –4 5 кг/м³ (Ф₃₀↓)
   
3. 
   ПАА – 25 50 кг/м³
   
4. 
   Вода – 810 850 кг/м³
   
5. 
   Гипан (К – 4) (0,4 – 0,5%)
   
6. 
   Ц. крошка (1 – 5) кг/м³.
   

Параметры раствора:

ρ – 1,14 г/см³;

Т– (30 – 40) с.

Ф₃₀– (5 – 8) см³ / 30 мин;

θ₁ и θ₁₀– 30 дПа и 60 дПа

μ_п – ;

– 2, Па;

μ_э= 0,34 ;

рН– (8,0 – 8,5).

• 
  Интервал 4 (610 – 810 м):
  

Породы: песок с прослойками глины и песчаников.

Осложнения: нет.

Породы, слагающий интервал, склонны к обвалообразованию и осыпанию при высокой фильтрации раствора. Эти процессы обусловлены гидратацией глины, входящей в пропластки, нарушение связности песков. Предусматриваем применение того же раствора, что в интервале 2.

Состав раствора:

1. 
   Бентонит – 40 50 кг/м³
   
2. 
   КМЦ-350 –4 5 кг/м³ (Ф₃₀↓)
   
3. 
   ПАА – 25 50 кг/м³
   
4. 
   Вода – 810 850 кг/м³
   
5. 
   Гипан (К – 4) (0,4 – 0,5%)
   

Параметры раствора:

ρ – 1,14 г/см³;

Т– (30 – 40) с.

Ф₃₀– (5 – 8) см³ / 30 мин;

θ₁ и θ₁₀– 30 дПа и 60 дПа

μ_п – ;

– 2, Па;

μ_э= 0,34 ;

рН– (8,0 – 8,5).

• 
  Интервал 5 (810 – 990 м):
  

Породы: плотные известняки.

Осложнения: коагуляция бурового раствора.

Поскольку в разрезе присутствуют плотные известняки, то основным осложнением является коагуляционное загущение раствора. Для предупреждения загущения необходимо вводить в раствор кальцинированную соду, которая будет связывать катионы кальция: Са²⁺ + Na2CO3 = CaCO3 +2Na⁺

Состав раствора:

1. 
   Вода (940-900) кг/м³;
   
2. 
   Бентонит (80 -200) кг/м³;
   
3. 
   ССБ (30-40) кг/м³ (Т↓; θ↓);
   
4. 
   УЩР (10-20) кг/м³ (Ф₃₀↓);
   
5. 
   NaOH (5-10) кг/м³ (pH↑);
   
6. 
   Т-80 (5-10) кг/м³ (пена);
   
7. 
   Na₂CO₃ (5-6) кг/м³ ({Са²⁺}).
   

Параметры раствора:

ρ – 1,14 г/см³;

Т– (18 – 40) с.

Ф₃₀– (4 – 8) см³ / 30 мин;

θ₁ и θ₁₀– 30 дПа и 50 дПа

μ_п – ;

– 2,18 Па;

μ_э= 0,369 ;

рН– (8,0 – 10,0).

• 
  Интервал 6 (990 - 1110 м):
  

Породы: известняки плотные, в нижней части рыхлые.

Осложнения: нет.

При бурении рыхлых карбонатных пород возможен их обвал в ствол скважины, образование каверн. Для предотвращения обвалов и сохранения устойчивости стенок ствола скважины введем в состав раствора на данном интервале жидкое стекло Na2O ∙ nSiO2. Принцип упрочнения стенок ствола основан на легком проникновении жидкого стекла в трещины и поры пород, слагающих стенки скважины, быстром выделении геля кремниевой кислоты, цементирующей поверхность ствола. Ca+2 + SiO2-2 = CaSO2 – цементирующее вещество.

Состав раствора:

1. 
   Вода (940-900) кг/м³;
   
2. 
   Бентонит (80 -200) кг/м³;
   
3. 
   ССБ (30-40) кг/м³ (Т↓; θ↓);
   
4. 
   УЩР (10-20) кг/м³ (Ф₃₀↓);
   
5. 
   NaOH (5-10) кг/м³ (pH↑);
   
6. 
   Т-80 (5-10) кг/м³ (пена);
   
7. 
   Na₂CO₃ (5-6) кг/м³ ({Са²⁺}).
   
8. 
   K₂O(SiO₂)_n (4-8) кг/м³.
   

Параметры раствора:

ρ – 1,14 г/см³;

Т– (18 – 40) с.

Ф₃₀– (4 – 8) см³ / 30 мин;

θ₁ и θ₁₀– 30 дПа и 50 дПа

μ_п – ;

– 2,18 Па;

μ_э= 0,369 ;

рН– (8,0 – 10,0).

• 
  Интервал 7, 8 (1110 – 1810, 1810 - 2130 м):
  

Породы: глины с прослойками песка.

Осложнения: нет.

Интервал представлен характерным глинисто-песчаным разрезом, для бурения которого необходимо жестко контролировать параметры фильтрации раствора. Возможно диспергирование выбуренных глин, что приведет к повышению плотности и вязкости. Для коагуляции выбуренной глинистой породы вводим в состав раствора ГПАА.

Состав раствора:

1. 
   Вода (940-900) кг/м³;
   
2. 
   Бентонит (80 -200) кг/м³;
   
3. 
   ГПАА (25 – 30) ) кг/м³;
   
4. 
   УЩР (10-20) кг/м³ (Ф₃₀↓);
   
5. 
   NaOH (5-10) кг/м³ (pH↑);
   

Параметры раствора:

ρ – 1,14 г/см³;

Т– (18 – 40) с.

Ф₃₀– (4 – 8) см³ / 30 мин;

θ₁ и θ₁₀– 40 дПа и 60 дПа

μ_п – ;

– 2,18 Па;

μ_э= 0,369 ;

рН– (8,0 – 10,0).

• 
  Интервал 9 (2130 – 2330 м):
  

Породы: известняки плотные, в нижней части трещиноватые.

Осложнения: поглощение бурового раствора.
Поскольку в разрезе присутствуют плотные известняки, то одним изосложнени1 является коагуляционное загущение раствора. Для предупреждения загущения необходимо вводить в раствор кальцинированную соду, которая будет связывать катионы кальция: Са²⁺ + Na2CO3 = CaCO3 +2Na⁺
Так же в интервале наблюдается поглощение. Для его устранения вводим целлофановую крошку.

Состав раствора:

1. 
   Вода (940-900) кг/м³;
   
2. 
   Бентонит (80 -200) кг/м³;
   
3. 
   ССБ (30-40) кг/м³ (Т↓; θ↓);
   
4. 
   УЩР (10-20) кг/м³ (Ф₃₀↓);
   
5. 
   NaOH (5-10) кг/м³ (pH↑);
   
6. 
   Т-80 (5-10) кг/м³ (пена);
   
7. 
   Ц. крошка (1 – 5) кг/м³.
   

Параметры раствора:

ρ – 1,14 г/см³;

Т– (18 – 40) с.

Ф₃₀– (4 – 8) см³ / 30 мин;

θ₁ и θ₁₀– 30 дПа и 50 дПа

μ_п – ;

– 2,18 Па;

μ_э= 0,369 ;

рН– (8,0 – 10,0).

• 
  Интервал 10 (2330 – 2510 м):
  

Породы: доломиты с прослойкой известняка, трещиноватые, нефтеносные.

Нефтепроявления.

Главные требования к промывочной жидкости:

– соответствие состава раствора и пластовых флюидов

– равенство пластового и гидростатического давления столба жидкости в скважине.

Выбираем ИБР – известковобитумный раствор (безводный РУО)

Плотность раствора для вскрытия продуктивной залежи равна

, где

к_а – коэффициент аномальности;

к_б – коэффициент безопасности = 1,05 ÷ 1,1;

ρ_в – плотность пресной воды;

К_а = Р_пл / (ρ_в·g·Z) = 23,6· 10⁶ / (1000·9,81·2330) = 1,035;

при = 1000 г/см³ и Z = 2330 м.

тогда

Таким образом для вскрытия продуктивной залежи необходимо ИБР аэрировать до плотности ρ_р = 1,09 г/см³

Состав:

Дизельное топливо ДЛ – 563 кг/м³;

Битум– 155 кг/м³;

Известь – 310 кг/м³;

Сульфонал, НП-3 или НП-1 – 12 кг/м³;

Вода – 60.

Параметры:

ρ = 1,12 г/см³;

Т = 35 – 40 с;

Ф₃₀ = 0;

θ₁ и θ₁₀ = 5 дПа и 15 дПа;

μ_п = ;

= 1,4 Па;

μ_э = 17 .

ИБР с исходной плотностью 1,12 г/см³ подвергается аэрированию до получения плотности его в пределах 1,09 г/см³.

• 
  Интервал 11 (2510 – 2600 м):
  

Породы: алевролиты с прослойками гидрита.

Осложнения: нет.

Добуривание до проектной глубины производим без замены раствора. Состав и параметры ИБР остаются прежними.

Состав:

Дизельное топливо ДЛ – 563 кг/м³;

Битум– 155 кг/м³;

Известь – 310 кг/м³;

Сульфонал, НП-3 или НП-1 – 12 кг/м³;

Вода – 60.

Параметры:

ρ = 1,12 г/см³;

Т = 35 – 40 с;

Ф₃₀ = 0;

θ₁ и θ₁₀ = 5 дПа и 15 дПа;

μ_п = ;

= 1,4 Па;

μ_э = 17