|
|
Бурение. 2 общее пособие бурение. Учебнометодическое пособие Бурение 1 Осадочные породы образовались за счет накопления в вод
2.17.БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ
ФУНКЦИИ И ПАРАМЕТРЫ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ
Буровые растворы осуществляют в скважинах ряд функций. Эти функции объединяются в следующие группы.
Гидродинамические функции обусловлены вязкостью, инерцией и другими свойствами движущейся жидкости: 1) вынос выбуренной породы из скважины и освобождение от нее на дневной поверхности; 2) перенос энергии от насоса к забойному двигателю— турбобуру; 3) размыв породы на забое скважины (гидромониторный эффект); 4) отвод тепла от долота при его работе на забое скважины.
Гидростатические функции обусловлены весом бурового раствора, оказывающим давление на стенки скважины, прочностью структуры раствора на сдвиг: 1) предотвращение проникновения в ствол скважины газа, нефти и воды из вскрытых пластов; 2) удержание частиц выбуренной породы и утяжелителя во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции; 3) сохранение целостности стенок скважины, сложенных слабосцементирован-ньши породами; 4) уменьшение нагрузки на талевую систему.
Функции коркообразования обусловлены способностью буровых растворов образовывать в поровом пространстве стенок скважины и на их поверхности фильтрационную корку, обладающую пониженной проницаемостью и некоторой прочностью: 1) уменьшение проницаемости стенок скважины; 2) сохранение или усиление связности слабосцементированных пород; 3) уменьшение трения бурильных и обсадных труб о стенки скважины.
Физико-химические функции обусловлены физико-химическим взаимодействием компонентов бурового раствора с породами,
составляющими стенки скважины, пластовыми водами, бурильным инструментом: 1) сохранение устойчивости стенок скважины, несмотря на воздействие фильтрата бурового раствора; 2) предохранение бурового оборудования от коррозии и абразивного разрушения; 3) сохранение естественной проницаемости продуктивных горизонтов при их вскрытии; 4) сохранение необходимых технологических свойств раствора, несмотря на воздействие выбуренной породы, пластовых вод, высокой температуры; 5) улучшение буримости породы.
Прочие функции: 1) сохранение теплового режима в много-летнемерзлых породах при их разбуривании; 2) содействие установлению геологического разреза скважины при помощи геофизической аппаратуры благодаря корреляции между показателями бурового раствора и свойствами проходимых пород и возможности изучения природы выбуренных частиц, выносимых раствором из скважины.
Параметры растворов
Условная вязкость Т — характеристика гидравлического сопротивления бурового раствора прокачиванию — продолжительность в секундах истечения 500 см3 бурового раствора из залитых в стандартную воронку 700 см3. Перед измерением раствор должен быть интенсивно перемешан для разрушения структуры. При отборе раствора непосредственно из желоба и незамедлительном измерении перемешивание не требуется.
Продолжительность истечения воды из вискозиметра-—водяное число, равное 15 с. Большая величина свидетельствует о засорении трубки и необходимости очистки, меньшая—-о непригодности прибора.
Плотность р — масса единицы объема бурового раствора. Плотность определяют с помощью ареометров (рис. VII.1) или рычажных весов. Измерение с помощью ареометра основано на определении уровня шкалы, до которого погрузился в воду прибор со стаканом, заполненным раствором. Ареометр снабжен двумя шкалами для измерения меньших и больших плотностей. Если прибор тонет, снимают дополнительный груз 5 и снова проводят измерение. Ареометр снабжен шкалой поправок на влияние плотности воды, в которую погружают ареометр. Для определения поправки ареометр заполняют той же водой, в которую его погружают, и отсчитывают поправку по делению шкалы поправок, до которого погрузился прибор.
Показатель фильтрации бурового раствора Ф измеряется в мл (см3) и характеризует способность бурового раствора отфильтровывать через стенки ствола скважины жидкую фазу под влиянием перепада давления и образовывать фильтрационную корку различной проницаемости.
Ареометр:
1- шкала; 2- кольцевая черта; 3 - поплавок; 4 - станок; 5 - дополнительный груз
Прибор
1 — плунжер; 2 —- втулка; 3 —напорный цилиндр; 4 — игольчатый клапан; 5 — фильтрационный стакан; 6 — решетка с фильтром; 7
поддон; 8 — клапан; 3 — винт; 10 — кронштейн
Объем фильтрата, отделившийся от бурового раствора в течение 30 мин при фильтрации через бумажный фильтр площадью 44 см2 при давлении 0,1 МПа, является показателем фильтрации конкретной пробы раствора. Показатель фильтрации измеряют на приборе ВМ-6 (рис. VII.2).
О скорости фильтрации судят по объему воды, выделившейся за 30 мин через фильтр диаметром 75 мм при избыточном давлении 0,1 МПа. Измерение основано на определении объема раствора, находящегося в фильтрационном стакане 5 над бумажным фильтром 6 и уменьшающегося в процессе фильтрации. Перепад давления создается весом плунжера 1, передаваемым на раствор через масло, заполняющее напорный цилиндр 3. Вследствие уменьшения объема воды в процессе фильтрации плунжер опускается. Положение шкалы относительно неподвижной риски, находящейся на боковой поверхности плунжера, определяет величину водоотдачи.
Статическое напряжение сдвига (СНС) 9i и 8ю (в МПа) — наибольшее касательное напряжение, возникающее на боковой поверхности внутреннего цилиндра, погруженного в буровой раствор наружного цилиндра, вращающегося во время измерения со скоростью 0,2 об/мин. Измерение производят через 1 и 10 мин, в течение которых раствор находится в покое после разрушения структуры. СНС характеризует прочность тиксотропной структуры, возникающей в покоящемся растворе, и интенсивность упрочнения ее во времени (тиксотропность, равную  ).
Статическое напряжение сдвига растворов измеряют на приборах типа СНС-2. Для бурения не рекомендуется применять промывочные жидкости с очень высоким статическим напряжением сдвига, так как это может привести к серьезным осложнениям (высокие давления при восстановлении циркуляции, опасность разрыва пород, поглощение и выбросы при перемещении колонны труб). Обычно достаточно, чтобы  Па. Лишь при операциях по ликвидации поглощений в некоторых случаях целесообразно использовать растворы с высоким статическим напряжением сдвига.
Содержание песка характеризует степень загрязнения бурового раствора грубодисперсными фракциями различного минерального состава. Песком П считают все грубодисперсные частицы, находящиеся в буровом растворе, независимо от их происхождения. Отмытый песок ОП — это только песчаные частицы, не способные распускаться в воде.
Содержанием песка является удвоенный объем осадка, образующийся при отстаивании бурового раствора, разбавленного в 10 раз водой, в течение 1 мин в отстойнике типа ОМ-2 или стеклянном. Осадок, перенесенный в фарфоровую чашку диаметром около 120 мм, растирают резиновой пробкой, промывают водой до прекращения помутнения. Остаток переносят с помощью воды в отстойник, определяют его объем, умножают на два и получают содержание отмытого песка ОП.
О седиментационной стабильности промывочной жидкости судят по двум показателям: водоотстою за 1 сут покоя и разности плотностей нижней и верхней половин столба жидкости, налитой в стандартный цилиндр после 1 сут покоя. В хороших растворах суточный отстой равен нулю, разность плотностей не превышает в неутяжеленных растворах 0,02 г/см3, а в утяжеленных 0,04— 0,06 г/см3.
Концентрация водородных ионов (водородный показатель рН) характеризует щелочность буровых растворов. Оптимальное значение ее наряду с другими факторами обеспечивает высокое качество буровых растворов. При рН>7 —жидкости щелочные; при рН<7 —кислые. Необработанные буровые растворы имеют рН 6,5 7,5. У химически обработанных растворов величина рН 12,5 13,5
Наиболее простой приближенный способ определения рН — применение индикаторов. Для определения рН капля бурового раствора наносится на полоску индикаторнной бумаги. Окраску пятна, образовавшегося на противоположной стороне полоски, сравнивают с эталонной цветной шкалой, прилагаемой к бумаге. В лабораторных условиях величину рН определяют на специальных приборах.
Фильтрат буровых растворов анализируют, для чего его набирают путем отфильтровывания с помощью воронки Бюхнера (вакуумная фильтрация), снабженной бумажным фильтром. Для химически обработанных растворов диаметр фильтра вследствие малой водоотдачи их должен быть не менее 75 мм; Воронку и стакан, в котором собирается фильтрат, следует промывать дистиллированной водой и высушивать.
Содержание водорастворимых солей определяют приближенно, так как в эту величину включается содержание едкого натра и органических реагентов. С помощью пипетки отбирают точно измеренное количество фильтрата (5—10 мл), переносят на часовое стекло или в фарфоровую чашку и выпаривают на водяной бане. Остаток высушивают в сушильном шкафу при температуре 105— ПО °С до постоянной массы и взвешивают па аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Содержание солей рассчитывают по формулам.
3.17 Освобождение человека от действия электрического тока и оказание ему доврачебной помощи.
В качестве привода машин и механизмов на нефтяном комплексе используют электродвигатель. Основная часть средств автоматики, средства телемеханики и вычислительной техники питаются также электроэнергией. Эксплуатация электроустановок в нефтяном комплексе связана с необходимостью работы в непосредственной близости от включенного высоковольтного электрооборудования и линий электропередачи. Все токоведущие части электроустановок и электрооборудования, электрические машины и аппаратура при производственных условиях представляют опасность поражения электрическим током.
Электрический ток, проходя через органы человека, парализует работу сердца и легких, вызывает потерю сознания, сокращение мышц, разрыв тканей. На месте входа и выхода электрического тока образуются ожоги. Степень поражения человека электрическим током зависит от силы тока (опасно при 0,01 А и более), напряжения (опасно при 10 В и более) и сопротивления тела человека (опасно при 1000 Ом и менее). Большинство несчастных случаев от электрического тока происходит с рабочими, которые незнакомы с основными требованиями эле ктро безопасности. Поражение электрическим током возникает от непосредственного прикосновения к электропроводке или частям оборудования, оказавшимся под напряжением из-за повреждения изоляции электропроводки. Электрический ток может поражать также через токоведущие предметы, которые человек держит в руках. Не только от прикосновения к электропроводу, но даже при приближении к месту падения провода на землю человек может быть поражен электрическим током. В зоне падения провода, на землю человек может попасть под так называемое «шаговое напряжение» — напряжение между стопами, которое вызывает сокращение мускул ног и потерю самоуправления.
Для обеспечения безопасных условий труда при использовании электрического оборудования применяют следующие меры защиты.
Электроустановки, электросеть и арматуру электрооборудования выполняют так, чтобы токоведущие части под напряжением оказывались недоступными для случайного прикосновения. Для этого токоведущие части располагают на соответствующей вы- соте и расстоянии от проходов и рабочих площадок, устраивают специальные ограждения. применяют особые защищенные конструкции и элементы электрооборудования. Заземление — одно из основных способов обеспечения электробезопасности. Заземление служит для снижения силы тока, протекающего через тело человека при соприкосновении с металлическими частями оборудования, и быстрого отключения электроустановки при коротком замыкании на корпус. На кусте скважин в качестве заземлителей могут быть использованы обсадная колонна.
В качестве специальных заземлителей применяют электроды из металлических прутьев, уголков или труб, к которым приваривают заземляющую шину или провод. Электрооборудование заземляют двумя проводами площадью сечения не менее 25 мм2, что соответствует диаметру провода 6 мм. Заземляющие провода укладывают на поверхности так, чтобы они были доступны для визуальной проверки. Заземлители должны обеспечивать надежный контакт с землей.
Защитное отключение является наиболее надежным способом защиты от опасных напряжений. В качестве защитных отключателей применяют плавкие вставки и блокировочные устройства. Плавкие вставки разъединяют электроцепь при коротких замыканиях и превышении допустимой силы тока.
Особо опасные места и электроаппаратуру высокого напряжения блокируют. При работе с электрическим оборудованием применяют электрозащитные средства (диэлектрические резиновые подставки, коврики и т. д.). Средства защиты регулярно проверяют и делают соответствующие отметки (дата проверки, допустимый ток и напряжение). Применение средств защиты, проверка состояния заземляющих устройств гарантируют безопасность обслуживающего персонала человека попавшего под напряжение , необходимо быстро освободить от действия электрического тока. Для этого нужно отключить установку ближайшим выключателем или прервать ток, перерезав провода инструментом с изолированными ручками (топором или лопатой). При отключении установки и электролинии может одновременно отключиться также и электрическое освещение. Поэтому следует пользоваться аварийным освещением, аккумуляторными фонарями и т. п. Если установку быстро отключить невозможно, то необходимо принять меры к отделению пострадавшего от токоведущих частей, к которым он прикасается. Для лого следует пользоваться сухими одеждой, канатом, палкой, доской или каким-либо другим предметом, не проводящим электрический ток. Использовать для этих целей металлические или мокрые предметы нельзя. При освобождении пострадавшего от токоведущих частей можно браться за его одежду (если она сухая и отстает от тела пострадавшего), например за полы пиджака или пальто. При этом следует избегать прикосновения к металлическим предметам и частям тела, не покрытым одеждой. При невозможности быстрого освобождения пострадавшего от действия тока, необходимо прибегнуть к короткому замыканию всех проводов линии и надежному предварительному их заземлению. При этом должны быть приняты меры предосторожности, чтобы набрасываемый провод не коснулся спасающего и пострадавшего.
После освобождения пострадавшего от действия тока ему нужно оказать помощь в соответствии с его состоянием. Если пострадавший не терял сознание и может самостоятельно передвигаться, его нужно отвести в помещение, удобное для отдыха, дать воды. Вели пострадавший находится в бессознательном состоянии, но дышит нормально и у него прослушивается пульс, то нужно привести пострадавшего в сознание (создать приток свежего воздуха, дать понюхать нашатырный спирт, обрызгать водой, создать полный покой). Одновременно необходимо вызвать врача. Электрический ток действует на организм человека по разному. Это действие очень сложно, оно может быть тепловым, механическим, химическим, биологическим. Различают два вида поражения человека эл. током: эл. удар, эл. травма. При этом ударе поражается весь организм в целом и при этом он представляет большую опасность из все* видов поражения. Электротравмы вызывают местные поражения, ожоги, металлизацию кожи. Эл. ожоги бывают 3 степеней:
Покраснение кожи.
Образование пузырей.
Обугливание и омертвление кожи.
Характер и последствия поражения человека эл. током зависит от большого количества факторов:
1. Силы тока.
2. Рода и частоты тока.
3. Пути прохождения его.
За величину отпускающего или безопасного тока применяют 0,01 ампер, смертельного 0.1 ампер. Сопротивление человеческого тела колеблется в широком диапазоне от 300 до 400000 Ом. Постоянный ток напряжением до 500 вольт действует на человека слабее, чем переменный. Ток частотой от 40 до 60 Гц наиболее опасен, ток высокой частоты свыше 200000Гц с точки зрения возможности эл, удара безопасен. На исход поражения эл. током влияет путь прохождения тока через голо человека. Пути тока «рука-рука» и «рука-ноги» и «рука- туловище» наиболее опасны, так как в этом случае возможно поражение сердца или лёгких. Наиболее опасным является путь «ноги-ноги».
1.18.ТАЛЕВАЯ СИСТЕМА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ
При всех способах вращательного бурения подъем и спуск бурильных труб для замены изношенного долота, отбора керна, проведения ловильных или других работ в скважине, а также спуск обсадных труб — это часть процесса бурения скважин. Для проведения этих работ, а также для поддержания на весу спущенных в скважину бурильных труб в процессе бурения предназначена талевая система. Она представляет собой полиспастный механизм, который состоит из кронблока, талевого блока, подъемного крюка и стального каната, являющегося гибкой связью между буровой лебедкой и подъемным крюком, и механизма крепления неподвижного конца каната.
На верхней площадке буровой вышки устанавливается крон-блок. Подвижный талевый блок соединяется с кронблоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а второй — через приспособление к основанию вышки. К талевому блоку присоединяется крюк, на котором на штропах подвешивается элеватор для труб или вертлюг. В настоящее время талевый блок и подъемный крюк заводы-изготовители объединяют в один механизм —крюкоблок. Характеристика талевых систем приведена в табл. IV.2.
В талевой системе число шкивов кронблока всегда на один больше, чем в талевом блоке, а число ветвей каната в оснастке четное. Число блоков, их размеры и число ветвей каната в талевой системе определяются допускаемой нагрузкой на крюк, тяговым усилием лебедки, числом слоев навивки талевого каната на барабан лебедки. Желательно выбирать наименьшее число слоев навивки каната на барабан лебедки. При большом числе шкивов и ветвей каната в оснастке последний истирается сильнее, но чем меньше шкивов и ветвей, тем более канат нагружен и сокращается его усталостная долговечность.
Установлено, что целесообразнее уменьшать число шкивов в талевой системе, увеличивать их диаметр и использовать прочные канаты большего диаметра, чтобы уменьшить число слоев навивки каната на барабан. Для этого также применяют большие соотношения между диаметрами шкива и каната (до 42) и более жесткие, но износостойкие канаты с линейным касанием проволок в пряди и металлическим сердечником, обеспечивающие
Т а б л и ц а IV.2
меньшее поперечное смятие каната. Чем большее число шкивов системы участвует в работе (вращается), тем медленнее будет подниматься блок и тем меньше будет натяжение ходового конца каната. При принятых скоростях подъема талевая система позволяет использовать канаты диаметром 28—42 мм при любой глубине бурения.
Кронблоки и крюкоблоки классифицируются по трем основным параметрам: максимально допускаемой нагрузке, наружному диаметру шкивов и их числу. Эти параметры часто входят в их шифр. Основные присоединительные размеры кроиблоков и крюкоблоков: наружный диаметр шкивов, размер профиля же-' лоба шкивов, число шкивов, размеры узлов крепления рамы крон-блока к вышке.
|
|
|
Скачать 3.19 Mb.