К.Р. растворы. Растворы. Типы буровых растворов и условия их применения в опросы для изучения
 Скачать 315 Kb.
|
6.4.6.2 Известковые растворы [2]Известковые растворы представляют собой сложные многокомпонентные системы, включающие кроме глины и воды четыре обязательных реагента: известь, каустик, понизитель вязкости, защитный коллоид. В их состав также могут входить нефть или дизельное топливо, утяжелитель и различные добавки специального назначения. Известковые растворы используют при разбуривании вы-сококоллоидных глинистых пород и аргиллитов. В результате применения известковых растворов повышается их глиноемкость, снижаются пептизация выбуренной глины, набухание вспучивание сланцев, слагающих стенки скважины, уменьшается опасность прихватов. В отличие от алюминатных известковые растворы ограниченно солестойки (до 5 % по NaCl). Основной недостаток известковых растворов - невысокая термостойкость (100 - 120 °С). На приготовление 1 м3 известкового раствора (в пересчете на сухое вещество) требуется (в кг): глины 80— 120, УЩР 5 – 10 сульфоната 50-30, каустика 5-3, воды 913-915, утяжелителя - до получения раствора требуемой плотности. Снижение фильтрации достигается добавками 1 - 3 кг/м3 КМЦ (или гипана) или 20-30 кг/м3 КССБ-4. Значения показателей растворов могут изменяться в широких пределах: плотность 1080 - 2200 кг/м3, условная вязкость 18-30 с, показатель фильтрации 4 - 8 см3/30 мин, СНС, = 6-24 дПа, рН = 11-12,5. Содержание извести в растворе должно составлять 3-5 г/л, содержание ионов кальция в фильтрате раствора - 100-300 мг/л. Для перевода раствора в известковый основное значение имеют концентрация глинистой фазы и ее коллоидность. Известкование осуществляется в следующем порядке: при наличии в растворе высококоллоидных глинистых минералов сначала вводят щелочной раствор лигносульфоната (2 - 5 %) ч при необходимости — воду. После получения вязкости 25-30 с (по СПВ-5) раствор обрабатывают известью (0,5 -1 %) в сочетаний с щелочным раствором лигносульфоната (2-3 %) Если после известкования показатель фильтрации повышается, то вводят 0,1-0,3 % КМЦ, 1-3 % КССБ или другие добавки. Применяют несколько способов известкования: 1. Последовательный ввод в глинистый раствор щелочного раствора лигносульфоната (два-три цикла), а затем известкового молока плотностью 1100-1120 кг/м3. Недостаток этого способа — длительность процесса. 2. Одновременный, но раздельный ввод реагентов - лигносульфоната, каустика и известкового молока. На первичную обработку расходуется 1-2 % ССБ (50 %-ной концентрации), 0,3-1 % каустической соды (плотностью 1420 кг/м3) и 1-2% известкового молока (плотностью 1100-1120 кг/м3); за первый цикл вводят каустическую соду и 1/3 количества ССБ, за последующие два-три цикла добавляют известь и остальное кол-во ССБ. 3. Обработка раствора реагентом БКИ. В 1 м3 такого реагента содержится 625 л ССБ плотностью 1260 кг/м3, 150 л каустической соды плотностью 1420 кг/м3, 225 л известкового молока плотностью 1100 - 1120 кг/м3; соотношение между компонентами может меняться в зависимости от состава разбуриваемых пород. Известковые растворы с высоким рН применяют до температуры 100-120°С. Известковый раствор с низким рН — кальциевый буровой раствор, содержащий в качестве ингибитора-носителя ионов кальция гидроксид кальция, более высокая растворимость которого обеспечивается пониженным значением рН раствора (9-9,5). Этот раствор предназначен для разбуривания глинистых отложений; температурный предел 160 0С. В процессе бурения контролируют содержание кальция в фильтрате, содержание извести в растворе и рН раствора. На приготовление 1 м3 известкового раствора с низким рН требуется (в кг): глины 80-200, лигносульфонатного реагента 20-30, пеногасителя 3, полимерного реагента 5-10, воды 915-867, известкового молока (плотностью 1,100-1120 кг/м3) 3-6, утяжелителя — до получения раствора необходимой плотности. Технологические показатели могут изменяться в широких пределах: плотность 1,04 — 2,2 г/см3, условная вязкость 25 — 40 с, показатель фильтрации 4 — 8 см3/мин, СНС1 = 12-60 дПа, СНС10 = 30-90 дПа, рН = 8,5-9,5. Содержание извести должно поддерживаться в пределах 0,5—1 г/л, содержание ионов кальция в фильтрате — 500 — 600 мг/л. 6.4.6.3 Безглинистые солестойские растворы (БСК)[2] БСК состоят из бурого угля, каустической соды, воды, гидроксида поливалентного металла; применяются при проводке скважин, осложненных наличием хемогенных отложений, осыпающихся и склонных к обвалам терригенных пород. Крепящее действие основано на образовании в определенных температурных условиях нерастворимых в воде цементирующих веществ — гидросиликатов и гидроалюминатов двухвалентных металлов. При отсутствии двухвалентных катионов в буровом растворе и разбуриваемых породах происходит только химическое разрушение щелочью глинистых минералов без связывания продуктов разрушения в нерастворимые соединения. При отсутствии каустической соды и наличии только ионов кальция буровой раствор превращается в разновидность кальциевого раствора. Крепящий эффект раствора БСК лучше проявляется при достаточно высокой концентрации каустической соды (не менее 0,2 %) и избытке в жидкости нерастворенного гидроксида двухвалентного металла — Са(ОН)2, Ва(ОН)3 и др. Недостатки этих растворов — низкая термостойкость и высокая щелочность. Так как при использовании данного раствора не исключен переход в него выбуренной породы, то возможно сильное загустевание и даже затвердение раствора. Для приготовления 1 м3 БСК требуется (в кг): бурового угля 300 — 400, каустической соды 15 — 20, известкового молока (плотностью 1100-11200 кг/м3) 90-100, воды 750-700. 6.4.6.4 Кальциевые растворы Кальциевые растворы — ингибирующие глинистые промывочные растворы, содержащие кроме глины, воды, нефти и утяжелителя, реагентов-понизителей вязкости, фильтрации и регуляторов щелочности специальные вещества — носители ионов кальция. Действие их заключается в основном в предотвращении перехода выбуренной глины в натриевую форму, в переводе натриевой глины в кальциевую, в результате чего снижаются гидратация и набухание сланцев. 6.4.6.5 Гипсоизвестковый раствор Гипсоизвестковый раствор - ингибирующий кальциевый раствор, содержащий в качестве носителя ионов кальция гипс и гидроксид кальция. Добавка гипса (алебастра) в раствор составляет 20-25 кг/м3. Содержание растворимого кальция зависит от качества гипса, используемых лигносульфонатов, рН бурового раствора и может быть в пределах 700 — 3000 мг/л. Гипсовые растворы предназначены для разбуривания вы-сококоллоидных глинистых пород в условиях высоких забойных температур (до 160 0С). На приготовление 1 м3 гипсоизвесткового раствора необходимо (в кг): глины 80-200, воды 950-900, окзила (или ФХЛС) 5-10, Са(ОН)2 (или КОН) 2-3, КМЦ 3-5, Na2Cr2O7 (или К2Сr2О7) 0,5-1, гипса (или алебастра) 15-20, пеногасителя 3 - 5, утяжелителя - до получения раствора необходимой плотности. Показатели раствора: плотность 1040 – 2200 кг/м3, условная вязкость 25 - 40 с, показатель фильтрации 3 - 6 см3/30 мин, СНС1 = 12-60 дПа, СНС10 = 30-90 дПа, рН = 8,5-9,5. 6.4.6.6 Хлоркальциевые растворы Хлоркальциевый раствор (ХКР) — ингибирующий кальциевый раствор, содержащий в качестве ингибирующей добавки хлорид кальция. Установлено, что оптимальное содержание катионов кальция, при котором достигается ингибирование, составляет 3000-5000 мг/л. Хлоркальциевые растворы наиболее эффективны при разбуривании аргиллитов. Присутствие в фильтрате бурового раствора ионов кальция способствует значительному сокращению осыпей и обвалов при разбуривании неустойчивых аргиллитоподобных отложений. Вследствие отсутствия эффективных кальциестойких реагентов термостойкость его ограничена (100 °С). В процессе бурения контролируют содержание кальция в фильтрате и общую минерализацию. Готовят глинистую суспензию на пресной воде, которую обрабатывают КМЦ и КССБ. Одновременно с КССБ в раствор добавляют пеногаситель. После получения оптимальных показателей (вязкость 25-30 с, СНС, = 12+24 дПа, СНС10 = = 30+60 дПа, показатель фильтрации 3 — 5 см3/30 мин) раствор обрабатывают хлоридом кальция и известью. На приготовление 1 м3 раствора требуется (в кг): глины 80-200, КССБ 5-70, КМЦ (или крахмала) 10-20, СаС12 10-20, Са(ОН)2 3-5, NaOH 3-5, воды 920-870, пеногасителя 5-10. 6.4.6.7 Калиевые буровые растворы Калиевые буровые растворы содержат в качестве ингибирующих электролитов соединения калия. Действие калиевых растворов обусловлено насыщением ионами калия глинистых минералов. Наиболее быстрое насыщение глин ионами калия происходит при рН = 9-10. Калиевые растворы эффективны при бурении неустойчивых глинистых сланцев. Существует ряд разновидностей калиевых растворов, отличающихся составом и некоторыми свойствами. Хлоркалиевые растворы Хлоркалиевые растворы содержат в качестве ингибирующего электролита хлорид калия, а в качестве регулятора щелочности - гидроксид калия. Раствор предназначен для эффективного повышения устойчивости стенок скважины при бурении в неустойчивых глинистых сланцах различного состава. На приготовление 1 м3 хлоркалиевого раствора требуется (в кг): глины 50-100, КС1 30-50, полимера (КМЦ, М-14, метас, крахмал) 5-10, КССБ 30-50, КОН 5-10, пеногасителя 2 - 3, воды 940 - 920, утяжелителя - до получения раствора необходимой плотности. Показатели раствора: плотность 1080-2000 кг/м3, условная вязкость 25-40 с, показатель фильтрации 4 — 8 см3/30 мин СНС1 = 12-60 дПа, СНС10 = 36-120 дПа, рН = 9-9,5. Калиево-гипсовый раствор Калиево-гипсовый раствор содержит в качестве ингибирующих электролитов соединения калия и кальция, в частности гипс. В отличие от хлоркальциевого такой раствор менее подвержен коагуляционному загустеванию, его ингибирующее действие сильнее. Калиево-гипсовые растворы используют для разбуривания высококоллоидальных глин, когда хлоркалиевый раствор недостаточно эффективен. Термостойкость зависит от используемого защитного реагента, но не превышает 160 0С. На приготовление 1 м3 калиево-гипсового раствора требуется (в кг): глины 60-150, окзила (КССБ-4) 30-50, КМЦ (крахмала) 5-10, КС1 10-30, КОН 5-10, гипса (CaSO4 10-15, пеногасителя 2 - 3, воды 930 - 890, утяжелителя — до получения раствора необходимой плотности. Показатели раствора: плотность 1080-2200 кг/м3, условная вязкость 20-30 с, показатель фильтрации 4 — 8 см3/30 мин, СНС1 = 6-36 дПа, СНС10 = 12-72 дПа, рН = 8-3. Основные показатели качества, определяющие назначение раствора, — содержание хлорида калия в фильтрате (30-70 г/л) и ионов кальция (1000-1200 мг/л). Калиевый-глинистый буровой раствор - это наиболее простая модификация глинистого калиевого раствора, который широко применяется в массовом бурении в неустойчивых глинах. Одновременно, в таком растворе выбуренная глина ингибируется, следовательно, меньше наработка раствора. В состав раствора кроме глины, соды и каустика входят: ЭКОПАК R - высокоэффективный регулятор вязкости и водоотдачи; ЭКОПАК SL - высокоэффективный регулятор вязкости и водоотдачи, в калиевом растворе - эффективный разжижитель; ИКЛУБ - смазывающая добавка, ИКДЕФОМ – пеногаситель, ИКСИН-О (1) – разжижитель, ИКД - буровой детергент для предупреждения сальникообразований, ИККАРБ-75/150 – карбонатный утяжелитель. Состав раствора, кг/м3: бентонит 30 – 40; Na2CO3 0,5; NaOH 1; KCl 50; ЭКОПАК R 2; ЭКОПАК SL 8; ИКЛУБ 3 – 5; ИКДЕФОМ - 0,2; ИКСИН - О (1) 1; ИКД 1; ИККАРБ-75/150 50. Показатели раствора: плотность 1060 – 1100 кг/м3, условная вязкость 25 - 40 сек, ппластическая вязкость 8 - 30 сПз, ДНС 60 - 100 дПа, СНС0/10 10 - 20/20 - 50 дПа, водоотдача, см3/30мин (API) 6 – 8, рН - 9 – 10, содержание KCl в фильтрате не менее 4%. Ингибирущий калиевый раствор на основе лигносульфонатов В этом растворе в качестве основного реагента - регулятора свойств (водоотдачи и вязкости) - используется поликонденсированный лигносульфонатный реагент ИКЛИГ-2. Отличительная особенность этого раствора состоит в том, что реагент ИКЛИГ-2 обладает универсальным действием: умеренно разжижает раствор и снижает водоотдачу. Особенно эффективна комбинация ИКЛИГ-2 с полисахаридным реагентом ЭКОПАК. Глинистая корка раствора, содержащего лигносульфонатный реагент отличается низким напряжением сдвига, что очень важно для предупреждения затяжек и прихватов, особенно в наклонных и горизонтальных стволах. Кроме того, этот раствор отличается повышенной термостойкостью (130-140оС) и стабильностью свойств во времени. Состав раствора, кг/м3: бентонит 20 – 30; NaOH 1 – 2; KCl - 50; ИКЛИГ-2 30 – 40; ЭКОПАК-R(SL) 3 – 5; ИКДЕФОМ 0,3; ИКЛУБ 3 – 5. |