Курсовая работа буровые и тампонажные растворы. Курсовая работа технология промывки скважин. Буровые растворы для качественного вскрытия горизонтов

• Название: Курсовая работа технология промывки скважин. Буровые растворы для качественного вскрытия горизонтов
• Анкор: Курсовая работа буровые и тампонажные растворы
• Дата: 23.06.2020
• Размер: 0.75 Mb.
• Имя файла: Kursovaya_rabota_Ganeev_Erik (1).docx
• Тип: Курсовая; #132211
• страница: 2 из 7

Предельное статическое напряжение сдвига буровых растворов (глинистых, нефтеэмульсионных и др.) - это способность их образовывать структуру, застудневать в состоянии покоя и переходить в подвижное состояние при перемешивании. Это свойство растворов называется тиксотропностью. Различают статическое напряжение сдвига (СНС) и динамическое напряжение сдвига (ДНС). Наличие структуры обусловливает его способность удерживать шлам, утяжелитель и газ во взвешенном состоянии.

Важным свойством промывочных жидкостей является кинетическая устойчивость - способность бурового раствора сохранять длительное время свойства стабильными. Для этого определяют:

стабильность - путем измерения плотностей верхней и нижней частей пробы раствора, выдержанного в течение суток. Если разность плотностей для нормальных и утяжеленных растворов не превышает соответственно 20 и 60 кг/м3 растворы считаются стабильными;

· седиментационную устойчивость - оценивается по количеству отделившейся за сутки дисперсионной среды из определенного объема раствора (100 мл) в результате гравитационного разделения его компонентов. Устойчивость выражается в процентах.

Кроме названных определяют также противоизносные, смазочные, теплофизические и электрические свойства (но, как правило, не в полевых условиях).
Приборы для контроля качества промывочных жидкостей

Для измерения плотности бурового раствора используют весы рычажные (плотномер), ареометр и пикнометр.

.Условная вязкость УВ (с) - величина, определяемая временем истечения из стандартной воронки определенного объема бурового раствора, она условно характеризует гидравлическое сопротивление течению, т.е. подвижность бурового раствора. Для её измерения используют вискозиметры и воронки Марша.

Вязкость. Условная вязкость определяется стандартным полевым вискозиметром ВП. Время вытекания определенного объема глинистого раствора из ВП характеризует вязкость раствора.

Показатель фильтрации (водоотдача) бурового раствора. В промысловых условиях показатель фильтрации определяют прибором ВМ-6 по методу измерения уменьшения объема пробы раствора в процессе фильтрации.

Толщина корки. Существует два метода измерения толщины корки. При первом методе вынутый из прибора для определения водоотдачи фильтр с коркой глины помещают на стеклянную пластинку и толщину корки замеряют с помощью стальной линейки. Этим методом пользуются в полевых условиях.

Статическое напряжение сдвига (СНС). Для определения статического напряжения сдвига пользуются прибором СНС-2, основанным на измерении усилия, возникающего на поверхности цилиндра, который погружен в соосный медленно вращающийся цилиндр, заполненный испытуемым глинистым раствором.

Содержание песка (концентрация посторонних твердых примесей). Для определения содержания песка применяют отстойники двух видов: металлический (ОМ-2) и стеклянный (мензурка Лысенко).

Функции:

1. Промывочная жидкость несет энергию к забойному двигателю.

2. Охлаждает и очищает породо-разрушительный инструмент.

3. облегчает разрушение горной породы.

4. Удержание выбуренной породы во временном состоянии при остановке циркуляции.

5. Временное укрепление стенок скважин
1.3 Цели и задачи контроля параметров промывочных жидкостей в процессе бурения.

Режим бурения характеризуется следующими параметрами: осевой нагрузкой на долото; частотой вращения долота; расходом промывочной жидкости и ее качеством; временем пребывания долота на забое.

Различают оптимальный и специальный режимы бурения.Оптимальным называют режим, установленный с учетом геологического разреза и максимального использования имеющихся технических средств для получения высоких количественных и качественных показателей при минимальной стоимости 1 м проходки.

Специальным называют режим, установленный для забуривания второго ствола и последующего бурения в осложненных условиях, при обвалах, высоком пластовом давлении, поглощениях жидкости, изменении направления оси скважины, отборе керна и др.

Подбор рецептур бурового раствора, обеспечивающего нормальную проводку скважин;

контроль за качеством бурового раствора и выдача соответствующих практических указаний по ее рецептуре.

На ответственных буровых установках лаборатория ведет повах-тенный контроль за качеством бурового раствора, а на остальных буровых установках она проверяет качество промывочной жидкости раз в сутки. Пробы должны быть доставлены в закрытых ведерках емкостью 2,0... 2,5 л. На ведерке должна быть бирка с указанием номера буровой установки, даты взятия пробы и глубины замера.

Параметры промывочной жидкости, подлежащие контролю, разделяются на три группы в зависимости от условий бурения:

к первой группе относятся параметры, контроль которых обязателен при бурении скважин в любых геолого-технических условиях. К таким параметрам относятся: плотность, условная вязкость, статическое напряжение сдвига через 1 и 10 мин, показатель фильтрации, толщина фильтрационной корки и водородный показатель;

ко второй группе относятся параметры, контроль которых обязателен на скважинах с особыми геолого-техническими условиями при наличии зон возможных осложнений или при применении специальных промывочных жидкостей (хлоркальциевых, известковых, гипсовых, калиевых, эмульсионных и др.). Вторая группа включает в себя параметры первой группы, а также показатель минерализации, концентрацию ионов кальция, магния, калия, щелочных металлов, хлора, сульфата, концентрацию извести, газа, твердой фазы, коллоидных частиц, нефти, напряжения электропробоя;к третьей группе относятся параметры, контроль которых необходим для получения дополнительной информации о свойствах промывочной жидкости (например, параметры при повышенных температурах и давлениях и т.п.). Третья группа включает в себя параметры первой и второй групп, а также температуру промывочной жидкости, показатель фильтрации при повышенной температуре, статическое напряжение сдвига при повышенной температуре, динамическое напряжение сдвига, показатели стабильности и седиментации и т.д.
Широко применяются переносные лаборатории, предназначенные для оперативного контроля за качеством промывочной жидкости непосредственно на буровой. Большую перспективу имеют автоматические установки для непрерывного контроля и регистрации параметров глинистого раствора.
1.4 Выбор типа промывочных жидкостей в зависимости от конкретных горно-геологических условий

Факторы, влияющие на выбор бурового раствора

1.Степень устойчивости горных порол и способность бурового раствора разупрочнять породы;

2. Растворимость горных пород в воде и способность промывочной жидкости растворять соленосные породы;

3.Способность разбуриваемой породы к диспергированию и образованию с водой устойчивых дисперсных систем: способность промывочной жидкости к гидратации и диспергированию выбуренной породы;

4.Характеристика неустойчивых глинистых пород: минералогический состав, вид поглощенных катионов, влажность, степень уплотнения, минерализация (активность) порового раствора, физические свойства, структура и текстура;

5.Величины пластового давления и давления поглощения (значения коэффициентов аномальности и индекса давления поглощения) и способность промывочной жидкости создавать противодавление на пласты;

6.Температура горных пород и термостойкость промывочной жидкости;

7.Наличие в разрезе коррозионных и опасных для здоровья флюидов;

8.Способность промывочной жидкости загрязнять продуктивные пласты;

9.Способность промывочной жидкости обеспечивать высокие показатели работы долот;

10.Способ бурения;

11.Наличие источников водоснабжения, характер и степень минерализации воды, предназначенной для приготовления промывочной жидкости;

12.Географическое местоположение скважины. Экологические соображения, требования к утилизации сточных вод и шлама;

13.Доступность места расположения скважины, объем транспортировки материалов, транспортные расходы;

14.Затраты на бурение интервала.

Тип бурового раствора и его параметры выбираем из условия обеспечения устойчивости стенок скважины и обеспечения необходимого противодавления на флюидонасыщенные пласты, которые определяются физико-химическими свойствами горных пород слагающих разрез скважины и пластовыми давлениями. При выборе растворов следует руководствоваться опытом, накопленным при бурении в проектном горизонте.

Тип и свойства циркулирующей среды в комплексе с технологическими мероприятиями и техническими средствами должны обеспечивать безаварийные условия бурения с высокими технико-экономическими показателями, а также качество вскрытия продуктивных горизонтов.

При выборе бурового раствора следует руководствоваться следующими правилами.

Плотность бурового раствора

Вязкость бурового раствора

Статическое напряжение сдвига

Фильтрация бурового раствора

Содержание песка в буровом растворе не должно превышать 1-2%.

Промывка скважин, особенно при бурении их на большие глубины, часто осложняется по геологическим или техническим причинам. Практика бурения показала, что проходка скважины в значительной степени зависит от правильного выбора метода и средств химической обработки буровых растворов.

Поэтому перед началом бурения определяют состав и свойства буровых растворов, которое будут использованы для промывки скважин в каждом конкретном интервале в соответствии с выбранной конструкцией. При этом учитывается, что выбранные буровые растворы должны быть не только эффективными в данных условиях, но и приготавливаться на основе доступных и дешевых реагентов и материалов

1.5 Способы приготовления промывочных жидкостей

Приготовление БПЖ –этотехнологияполученияпромывочной жидкости с определенными свойствами в результате переработки исходных материалов и взаимодействия компонентов. Задача процесса приготовления - обеспечение необходимых начальных свойств бурового раствора, от которых зависят его стабильность и реализация технологических функций.

Основными показателями процесса приготовления буровых растворов являются: эффективность использования исходных материалов, производительность технологического процесса приготовления и качество получаемого бурового раствора, т.е. соответствие его технологических свойств заданным параметрам.

С точки зрения эффективности использования исходных материалов нередко бывает полезно выдержать приготовленный раствор некоторое время перед применением, чтобы используемые компоненты и реагенты полностью прореагировали.

Технология приготовления бурового раствора зависит от его рецептуры, состояния исходных материалов и технического оснащения.

Буровые промывочные жидкости могут готовиться непосредственно на буровой с помощью специальных технических средств; в скважине при бурении на технической воде в отложениях глины или иных подходящих по составу породах; централизованно на глинозаводе.

Буровые промывочные жидкости готовятся в специальных устройствах —растворо- илиглиномешалкахмеханического или гидравлического действия.

Механические растворо- или глиномешалки подразделяются: по конструктивному исполнению —лопастные, роторные, шаровые; похарактерудействия—напрерывного (цикличного) инепрерывногодействия; порасположениювалов—горизонтальные и вертикальные. Лопастные растворо- или глиномешалки делятся по числу валов на одно- и двухвальные.

Механические глиномешалки используются для приготовления промывочных жидкостей из комовых и порошковых глин. Привод глиномешалок осуществляется от индивидуальных двигателей или через трансмиссию. Механическая лопастная глиномешалка с горизонтальным валом состоит из металлической емкости-корпуса, в которой враща­ется вал с укрепленными на нем поперечными ло­пастями для измельчения и перемешивания глины с водой. Лопасти расположены одна относительно другой под углом 90°. Междувнутреннейповерхностьюкорпусаилопастямиимеетсяпросветв 30-35 мм. Какправило, глиномешалкаустанавливаетсянаавтономномосновании.

Механические лопастные растворо- или глиномешалки отличаются простотой конструкции, но в то же время имеют и ряд существенных недостатков: сравнительно невысокую производительность; трудность доступа внутрь глиномешалки для выполнения ремонта и чистки; частые заклинивания и поломки лопастей при попадании в глину твердых включений большого размера; уменьшение рабочего объема глиномешалки при наращивании слоя глины на внутренних стенках.

Принцип работы ФСМ заключается в следующем. Глина и вода, подаваемые в приемный бункер мельницы, захватываются лопастями ротора. При перемещении вдоль диспергирующей плиты происходит первичное измельчение глины. Дополнительное, более тонкое измельчение ее осуществляется при ударе струй, выбрасываемых лопастями ротора, о выходную решетку, а также при последующем перемещении суспензии вдоль решетки и прохождении глинистой промывочной жидкости через ее отверстия. Частицы, не успевшие измельчиться в мельнице, вследствие циркуляции промывочной жидкости вновь попадают под лопасти ротора.

.К преимуществам ФСМ относятся: высокая производительность как по комовым глинам, так и по глинопорошку; простота конструкции и небольшие габариты; высокая экономичность. Недостатком является низкое качество раствора, т. к. он содержит много нераспустившихся частиц глины.

При разведочном бурении нефтяных и газовых скважин в условиях автономного расположения буровых подчиненное значение имеет гидравлический способ приготовления глинистых промывочных жидкостей, при котором для разрушения части твердой фазы используется только кинетическая энергия струи. Устройства для гидравлического способа приготовления глинистых промывочных жидкостей получили название гидравлических смесителей или гидромешалок. Различают гидромониторные и эжекторные гидросмесители.
 

Мешалки гидравлические эжекторного типа (гидроворонки) используются для приготовления промывочной жидкости из глинопорошка. Это —устройствонепрерывногодействия. Внастоящеевремянаибольшее распространение имеет гидравлическая мешалка МГ
Качество глинистой промывочной жидкости, приготовленной в гидро- воронках, довольно низкое. Несмотря на тонкий помол, частицы глинопорошка в процессе перемешивания с водой должны пройти дальнейшее диспергирование. Однако происходит оно недостаточно интенсивно. За счет броуновского движения происходит частичное диспергирование глины, но качество промывочной жидкости остается хуже, чем при приготовлении в лопастных глиномешалках.
Качество промывочной жидкости может быть существенно улучшено за счет ее многократного пропуска через гидроворонку без добавления твердой фазы.
1.6 Назначение и требование к тампонажным материалам, растворам и цементному камню при строительстве скважин

После бурения и обустройства дальнейшая эксплуатация скважин должна производиться в соответствии с инструкциями и рекомендациями, указанными в паспорте на скважину, что позволяет обеспечить ее бесперебойную и качественную работу. В некоторых ситуациях, когда эксплуатация водозаборных скважин становится невозможной в силу разного рода причин: технических, экономических, санитарных или других –производитсяликвидацияскважины.
Ликвидациюназываюттакжетампонажскважины (цементаж) –этокомплексмердля защиты и сохранения недр.

Тампонажные материалы –материалы, которыепризатворенииводой образуют суспензии, способные затем превратиться в твердый непроницаемый камень.

Материалы для приготовления тампонажных растворов

на неорганической основе : вяжущие - цементы, гипс, известь;

на органической основе: синтетические - смолы, битумы, латексы;

жидкости затворения: пресная вода, минерализованная вода, углеводородные жидкости;

добавки, регулирующие плотность растворов, придания им закупоривающих свойств (наполнители), снижения стоимости;

материалы для регулирования сроков схватывания и реологических характеристик (реагенты).

Требования к тампонажным материалам для цементирования нефтяных и газовых скважин в основном определяются геолого-техническими условиями в скважинах. Проблема выбора материалов сложна. Тампонажный раствор должен оставаться подвижным во время транспортирования в заколонное пространство и сразу же после прекращения процесса затвердеть в безусадочный камень с определенными физико-механическими свойствами. Указанные процессы происходят в стволе скважины сложной конфигурации, где температуры и давления изменяются с глубиной, имеются поглощающие и высоконапорные пласты, а также пласты с наличием минерализованных вод, нефти и газа. При таких изменяющихся условиях один тип цемента или одна и та же рецептура тампонажного раствора не могут быть одинаково приемлемы. Один тип цемента не может отвечать всем требованиям, связанным с разнообразием условий даже в одной скважине.