Бурение. 2 общее пособие бурение. Учебнометодическое пособие Бурение 1 Осадочные породы образовались за счет накопления в вод

• Название: Учебнометодическое пособие Бурение 1 Осадочные породы образовались за счет накопления в вод
• Анкор: Бурение
• Дата: 24.04.2022
• Размер: 3.19 Mb.
• Имя файла: 2 общее пособие бурение.doc
• Тип: Учебно-методическое пособие; #493872
• страница: 14 из 21

Реагенты, связывающие ионы кальция

Присутствие в глинистых растворах ионов кальция как в ра­створимой форме в цементе, так и в обменном комплексе глин иногда нежелательно. Замена ионов кальция ионами натрия улуч­шает качество раствора. Эта замена проводится с помощью реа­гентов, связывающих ионы кальция.

Кальцинированная сода (Na₂CO₃) — мелкокристаллический по­рошок, в зависимости от чистоты имеет цвет от белого до светло­серого. Выпускается в безводном виде или содержит кристалличе­скую воду до 60 %.

Концентрацию водных растворов определяют по плотности растворов.

Кальцинированную соду применяют для обработки глинистых растворов в виде водных растворов 15%-ной концентрации. В воде она растворяется относительно медленно.

При взаимодействии с солями кальция сода связывает по­следний в практически нерастворимый углекислый кальций (мел), коагулирующее действие которого много слабее, чем действие рас­творимых солей кальция. При взаимодействии с ионом кальция, находящимся в обменном комплексе глины, связывает кальций в углекислую соль; ион натрия занимает место иона кальция в обменном комплексе, улучшая стабильность раствора. Кальци­нированная сода — основной реагент для связывания ионов каль­ция.

Из фосфатов натрия, применяемых в бурении скважин, наи­более распространены триполифосфат и гексаметафосфат, пред­ставляющие собой бесцветные стекловидные куски или пластинки. Они медленно растворяются в воде, нагревание ускоряет этот процесс. Фосфаты действуют на глинистые растворы как разжи­жители, однако эффективность разжижения меньше по сравнению с органическими соединениями, рассмотренными выше.

Вследствие способности разлагаться при повышении темпера­туры разжижающий эффект кратковременный, что позволяет при­менять полифосфаты или в неглубоких скважинах, или при не­обходимости кратковременного разжижения (например, для про­ведения геофизических исследований).

Реагенты, поставляющие ионы кальция

Одно из средств, уменьшающих чувствительность глинистого раствора к минерализации,— обработка растворов веществами, по­ставляющими ионы кальция. При известковой обработке эти ионы поставляются с необходимыми для этой цели гидроксильными ионами.

Гашеная известь (Са (ОН)₂ — гидроксил кальция) поставля­ется в виде кусковой жженой извести, которая перед употребле­нием гасится водой и получается белый порошок-гидроокись. Его можно долго хранить в сухом виде, но он быстро превращается в неэффективный углекислый кальций при хранении во влажном виде или в растворе. Растворимость гидроксила кальция в воде очень мала, поэтому ее применяют в виде известкового молока — водной суспензии, содержащей в 1 м³ до 300—400 кг извести. При введении в глинистый раствор часть извести, находящейся в растворенном состоянии, взаимодействует с глиной (известко­вание). По мере связывания гидроксила кальция новое количе­ство ее поступает в раствор до тех пор, пока вся известь не будет израсходована. В качестве разжижителей глинистых растворов, обработанных известью, применяют ССБ, нитролигнин и другие, а в качестве понизителей водоотдачи — УЩР, КССБ, КМЦ и др.

Гипс (CaSO4) используют вместо извести для предотвращения образования алюмосиликатов. При действии высокой температуры (свыше 130°С) на глинистые растворы, содержащие известь, их качество ухудшается вследствие образования нерастворимых алю­мосиликатов кальция. При этом происходит интенсивное засту­дневание раствора, по при применении гипса застудневания не наблюдается. Разжижителями таких растворов служат производ­ные ССБ, в основном хромлигносульфонаты. Растворимость гипса так же мала, как и извести.

Хлористый кальций (СаСЬ) в количестве 2—3 % применяют для получения более высоких концентраций ионов кальция в фильтрате глинистых растворов. Растворы с добавкой СаС1₂

называются хлоркальциевыми (высококальциевыми). Хлористый кальций представляет собой бесцветные кристаллы, легко раство­римые в воде, и его применяют в глинистых растворах совместно со стабилизаторами—КССБ или КМЦ.

Реагенты-структурообразователи

Поваренная соль (NaCl) используется для усиления структур­но-механических свойств глинистых растворов, приготовленных из натриевых или натриево-кальциевых глин и стабилизированных УЩР. В глинистый раствор вводится около 0,5—1,0 % раствора хлористого натрия 10—15 %-ной концентрации. Структурные свой­ства глинистого раствора сначала возрастают, но после длитель­ного перемешивания несколько ослабевают. Водоотдача глинистых растворов при такой обработке увеличивается незначительно.

Жидкое стекло (Na₂Si0₃) добавляют для создания структуры в малоглинистых растворах, реже в быстросхватывающихся сме­сях, применяемых для борьбы с потерей циркуляции. В первом случае расход жидкого стекла примерно 0,5—1 % Жидкое стекло служит основой для приготовления промывочных жидкостей типа силикатных и силикатно-солевых, является средством, ослабляю­щим способность выбуренных глин диспергироваться в буровой жидкости. Оно поставляется в растворенном виде.

Регуляторы щелочности

Едкий натр (NaOH — каустическая сода) — беловатое твердое вещество, применяется для повышения щелочности глинистых ра­створов до величины, обеспечивающей наибольший эффект раз­жижения. Избыточное количество его вызывает рост структуро-образования. Основное применение едкого натра — образование натриевых солей ряда веществ (гуматов, карбоксиметилцеллю-лозы, нитролигнина и т. д.), добавляемых в качестве реагентов для стабилизации глинистых растворов. Он поставляется в твер­дом виде, затаренный в барабаны, или в виде водных растворов. При попадании на кожу вызывает ожоги; во избежание серьез­ных поражений требуется немедленная промывка места попадания водой с последующей нейтрализацией слабой кислотой.

Бурый уголь используют для уменьшения избыточной щелоч­ности глинистых растворов, приготовленных из натриевых глин и обработанных углещелочным реагентом. Его добавляют или не­посредственно в сухом виде в глинистый раствор, или предвари­тельно смешивают с водой и вводят в раствор в виде 20—30 %-ной взвеси. Избыток бурого угля повышает вязкость глинистого раствора.

Сульфит-спиртовая барда (ССБ) применяется для уменьшения избыточной щелочности глинистых растворов из кальциевых глин или подвергнутых известковой обработке.
Реагенты-эмульгаторы

В связи с тем, что основные реагенты-стабилизаторы глинистых растворов одновременно являются и эмульгаторами, специальные эмульгирующие реагенты в отечественной практике широко не ис­пользуются, хотя известно несколько эмульгаторов, таких, как нейтрализованный черный контакт (НЧК), детергент советский (ДС), газойлевый или керосиновый контакты и т. д.

Реагенты-пеногасители

Некоторые реагенты для химической обработки глинистых растворов являются сильными пенообразователями. К ним отно­сятся лигносульфонаты кальция (ССБ) и их модификации КССБ, хромлигносульфонаты и т. д. В ряде случаев их можно применять только при условии, если пена будет погашена. В промышленности применяются: соапсток, являющийся отходом переработки расти­тельных масел, синтетические высшие жирные спирты (СВЖС), окисленный парафин, кальциевый мылонафт, костный жир, стеа­риновая кислота, резиновая, каучуковая и полиэтиленовая крошки. Перечисленные вещества добавляют в виде растворов или взвесей в дизельном топливе или других нефтепродуктах. Во всех случаях целесообразно не вводить их в вспененный буровой раствор, а пред­варительно добавлять к реагенту, вызывающему пенообразование.

Реагенты, придающие термостойкость растворам

Такими реагентами являются хроматные реагенты, представ­ляющие собой анионные соединения хрома — хроматы калия и натрия и бихроматы (хромпик). Они представляют собой оранже­вые или лимонно-желтые порошки, хорошо растворимые в воде, и применяются для придания термостойкости раствору при темпе­ратуре выше 80—100 °С. Эти реагенты вводят в виде 10 %-ных водных растворов. При этом глинистые растворы, обработанные УЩР, ССБ и КССБ и полиакрилатами, предохраняются от темпе­ратурного застудневания и сильного повышения водоотдачи.

Для предохранения от влияния высокой температуры к буро­вому раствору, обработанному КМЦ, добавляют раствор жидкого стекла. Другими реагентами, придающими термостойкость раст­ворам, обработанным КМЦ, являются фенолы эстонских сланцев (ФЭС), представляющие собой окрашенную маслянистую жид­кость с характерным запахом.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ)

ПАВ, снижающие поверхностное натяжение на границе филь­трат бурового раствора— нефть, применяют для улучшения усло­вий вскрытия и освоения продуктивных горизонтов. К ПАВ относятся: ОП-7, ОП-10, НЧК, сульфонол, М-20 и др. Эти вещества требуют осторожного применения, поскольку они часто ухудшают свойства глинистых растворов, вызывая рост вязкости и водоот­дачи, что обусловливает необходимость подбора реагентов-разжи-жителей или отказ от использования реагента, не совместимого с данным раствором. Кроме того, значительная пенообразующая способность,,ПАВ требует применения пеногасителей.

Смазочные добавки

Одно из условий, обеспечивающих высокую эффективность процесса бурения,—увеличение стойкости долота на забое. Сла­бое место в конструкции долот — опоры, которые срабатываются часто раньше, чем вооружение. Причина этого кроется в абразив-ности бурового раствора, интенсивно изнашивающего подшипники опор. Другим проявлением абразивности является трение между бурильным инструментом и стенками скважины.

Смазочные добавки уменьшают абразивное действие бурового раствора, а также вероятность возникновения прихватов и затя­жек колонн труб в скважинах. В качестве смазочной добавки применяют СМАД-1, получаемый заводским путем из окисленного петролатума (40%) и дизельного топлива (60%). Однако эту добавку нельзя использовать в высококальциевых и известково-глинистых растворах, так как она образует с кальцием нераство­римые мыла. Оптимальная концентрация СМАД-1 в промывочной жидкости составляет 1—4 %, расход 5—25 кг на 1 м проходки в зависимости от степени утяжеления.

Утяжелители буровых растворов

Для предотвращения притока пластовых жидкостей и газов в скважину необходимо, чтобы давление столба бурового раст­вора в ней было несколько выше пластового. Поэтому плотность раствора выбирают с учетом коэффициентов аномальности в тех горизонтах, которые будут вскрыты в процессе бурения интервала от башмака предыдущей колонны до глубины спуска последую­щей обсадной колонны. Плотность раствора приходится повышать также для предотвращения осыпания или обваливания неустой­чивых горных пород.

Плотность бурового раствора обычно не превышает 1,05— 1,1 т/см³. Сравнительно небольшое ее увеличение (на 0,2— 0,3 г/см³) возможно путем добавления малоколлоидных глин плотностью 2,5—2,7 г/см³, как это часто делают на практике. Во многих случаях для этого вместо малоколлоидных глин целесо­образно добавлять мел плотностью 2,7—2,9 г/см³. Существенное увеличение плотности достигается добавлением специальных тон­комолотых тяжелых минералов — утяжелителей.

Такие минералы должны иметь большую плотность, не должны быть абразивными. В их состав не должны входить водораство­римые соли, способные коагулировать буровой раствор. Они должны быть достаточно тонко помолоты. Лучший утяжелитель — баритовый, получаемый при помоле природного минерала тяже­лого шпата (сульфат бария). Плотность чистого сульфата бария достигает 4,6 г/см³. Для нужд бурения поставляются технические сорта барита, содержащие различные примеси (кремнезем, изве­стняк, доломит и Др.).

Помимо барита довольно широко используются железистые утяжелители (гематит Fe₂O₃, магнетит Fe₃O₄, концентрат колош­никовой пыли FeO-Fe₂O₃), а иногда также шлаки медных и свин­цовых руд. Эти утяжелители обладают гораздо большей абразив-ностыо по сравнению с баритом. Применение их обусловлено более высокой плотностью и частично нехваткой баритового утя­желителя.

Утяжелитель в раствор добавляют во влажном состоянии. Сухой утяжелитель вводить не рекомендуется, так как адсорби­рованные на твердых минералах частицы воздуха увеличивают условную вязкость раствора и замедляют рост плотности.
3.18 Классификация ожогов и доврачебная помощь

При солнечных и тепловых ударах пострадавшего надо прежде всего перенести в тень или прохладное место, помещение, положить под голову скатанную одежду, раздеть до пояса. В лесу можно прислонить к стволу дерева В полулежачем положении. Необходимо обтереть грудь пострадавшего прохладной водой, положить на область сердца и голову полотенце или платок, смоченные водой, меняя их как можно чаще. Если пострадавший в сознании, его надо напоить холодной водой. Для возбуждения дыхания время от времени подносят к носу пострадавшего ватку с нашатырным спиртом. При прекращении дыхания надо приступить к искусственному дыханию и вызвать врача.

При термических ожогах (покраснение, припухлость кожи) достаточно смазать обожженную поверхность, припудрить содой тальком, крахмалом и т. д. При ожогах II степени (появление пузырей на покрасневшей коже) место ожога следует смочит!, марган­цовокислым калием или чистым спиртом, после чего наложил, сухую стерильную повязку.

При химических ожогах необходимо немедленно промыть места ожога прохладной водой в течение 15—20 мин, после чего на место ожога наложить стерильную повязку.

При ожогах серной кислотой пораженный участок кожи следует смазать растительным маслом. Соляную и уксусную кислоты можно нейтрализовать раствором питьевой соды, а щелочь — слабым раствором борной кислоты. Для промывания глаз применяют приспособление типа питьевых фонтанчиков.

3.19 Ожоги кислотой

При химических ожогах необходимо немедленно промыть места ожога прохладной водой в течение 15—20 мин, после чего на место ожога наложить стерильную повязку.

При ожогах серной кислотой пораженный участок кожи следует смазать растительным маслом. Соляную и уксусную кислоты можно нейтрализовать раствором питьевой соды, а щелочь — слабым раствором борной кислоты. Для промывания глаз применяют приспособление типа питьевых фонтанчиков.

2.20Приготовление буровых растворов

Буровые растворы могут приготовляться двумя способами: путем диспергирования разрушенной породы в процессе бурения (естественные растворы) и на поверхности с использо­ванием специальных механизмов и необходимых для этого материалов.
Естественные буровые растворы образуются при использо­вании для промывки скважин воды путем стабилизации частиц разрушенной породы, которые часто образуют без специальных реагентов неустойчивые суспензии. К таким частицам отно­сятся шлам кальциевых глин, известняки, мергели и т. д. Для стабилизации их в растворе применяют силикат натрия (жид­кое стекло), УЩР, ТЩР, ССБ, кальцинированную соду и др. Применение естественных буровых растворов имеет целый ряд преимуществ. Во-первых, для образования (наработки) та­кого раствора используют пресную или минерализованную воду и какой-то период бурение осуществляют с промывкой водой. Являясь подвижной жидкостью, вода создает благоприятные условия для разрушения породы забоя, работы забойных двига­телей и насосов, способствует лучшей очистке забоя от частиц разрушенной породы. Такое влияние воды происходит в результате того, что при ее применении в качестве бурового раствора за счет небольшой вязкости снижаются гидравлические сопро­тивления, увеличивается производительность насосов, а соот­ветственно и скорость циркуляции, что способствует лучшей очистке забоя скважины от шлама. Кроме того, снижается гидростатическое давление на забой по сравнению с использова­нием буровых растворов. Хорошая очистка и меньшее гидроста­тическое давление способствуют повышению эффективности раз­рушения породы забоя. Не образуя структуры, вода не обладает удерживающей способностью твердой фазы и легко подвергается очистке от шлама.

Обладая положительными качествами, вода для промывки имеет и отрицательные стороны. Вода нарушает связность боль­шинства пород, содержащих глинистые материалы, вызывая об­валы пород со стенок скважин, при бурении трещиноватых и по­ристых пород может поглощаться в большом количестве, если пластовое давление меньше гидростатического, или же приводит к самоизливу пластовой жидкости при превышении пластового давления над гидростатическим. Эти недостатки существенно уменьшают область применения воды в качестве бурового рас­твора.

Добавление в воду стабилизаторов приводит к наработке за некоторое время естественного бурового раствора. Такой раствор можно использовать уже и при проходке пористых и трещиноватых пород, так как он способен создавать на стен­ках скважины плотную фильтрационную корку, что обеспечи­вает сохранение связности пород на стенках скважины, умень­шает возможности поглощения. За счет образования струк­туры естественный буровой раствор может быть утяжелен для уравновешивания пластового давления гидростатическим.

Естественные буровые растворы обладают повышенной стойкостью к влиянию агрессивных пластовых вод и действию температур. Их приготовление не требует больших затрат труда и материалов. По этой причине внедрение естественных буровых растворов в практику буровых работ является важ­ной задачей.

При применении естественных буровых растворов в том слу­чае, когда при бурении проходят большие мощности пород, шлам которых образует устойчивые суспензии с водой, вяз­кость растворов быстро повышается, особенно при избытке стабилизирующих реагентов. Поэтому в таких условиях очень важно следить за наличием твердой фазы в растворе и свое­временно применять средства для их очистки и снижения вяз­кости.

Приготовление бурового раствора на поверхности заключа­ется в механическом раздроблении глины до минимальных раз­меров частиц и создании лучших условий их взаимодействия с водой. Раствор готовят непосредственно на буровой или цен­трализованно для группы буровых. Для приготовления глини­стого бурового раствора используют комовую глину, добывае­мую на местных карьерах, или глинопорошки, вырабатываемые на специализированных заводах из бентонитовых глин. В каче­стве механизмов для диспергирования комовых глин применяют механические и гидравлические глиномешалки, фрезерно-метательные мельницы, а на глинозаводах также и гидромонитор­ные установки (рис. 78).

Наиболее распространена двухвальная глиномешалка типа МГ2-4 (рис. 78, а). Она состоит из барабана 1, внутри которого параллельно расположены два вала 2 с лопастями. Основанием служит сварная рама 3. Привод глиномешалки в движе­нии осуществляется через вал трансмиссии 5, который с по­мощью зубчатых передач передает вращение на валы глиномешалки. Для слива приготовленного раствора в нижней части барабана находится патрубок 4. Загрузочный люк 6 имеет ре­шетку, чтобы предотвратить попадание крупных твердых предметов. Приготовление раствора можно осуществлять периоди­чески или непрерывно. В последнем случае производительность глиномешалки почти в 3 раза выше.

При периодической работе глиномешалки в нее через люк загружают потребное количество глины и заливают водой не­сколько выше концов лопастей. Включают привод глиноме­шалки на 45—55 мин, затем проверяют вязкость раствора. При получении требуемой вязкости раствор сливают в циркуляци­онную систему.

Для непрерывного приготовления раствора на сливной пат­рубок надевают шланг, конец которого поднимают до уровня находящегося в глиномешалке раствора. Регулируют подачу глины и воды таким образом, чтобы выливающийся раствор имел требуемую вязкость. При этом глиномешалка работает непрерывно.

Недостатком механических глиномешалок является их низ­кая производительность. Большую производительность имеют жидкостные струйные мельницы, в которых глина диспергиру­ется за счет использования энергии струи воды. Одна из кон­струкций гидромешалок приведена на рис. 78, б. Гидромешалка состоит из емкости 1, обвязки 2, приемного моста 3, гидромо­ниторов 4, гидроциклона 6, выкидной линии 7 и гидромонито­ров 9. Емкость гидромешалки разделена перегородкой 5 на две сообщающиеся полости А и Б. Размыв глины осуществляется в полости Л глиномешалки, откуда жидкость между лабиринт­ными перегородками 11 поступает в полость Б. Осевшие в ла­биринтном устройстве комки глины струей гидромониторов 8 возвращаются в полость А. Раствор из полости Б по патрубку 5 попадает в гидроциклон 6 и по выкидной линии 7 поступает в приемную емкость. Крупные частицы глины из гидромонитора _ч по патрубку 10 поступают в полость А. Производительность та­кой гидромешалки составляет 50 м³ раствора в 1 ч.

Высокую производительность и меньшие энергозатраты на приготовление 1 м³ раствори, чем в механических глиномешал­ках, имеют фрезерно-метательные мельницы (рис. 78, в). В та­ких мельницах глина вместе с водой поступает в бункер 1 через перфорированную трубу 5, огражденную щитком 4. Из­мельчение глины производится барабаном 10, находящимся на валу 9, а также боковой броневой гребенкой 2, огражденной щитком 3, ножевой гребенкой 6 и лобовой броневой гребенкой 12. Приготовленный раствор поступает в метательную камеру 11 и далее по желобу 13 в приемную емкость. Регулирование количества вытекающего раствора осуществляют приспособле­нием 14. Камни, металл и другие посторонние предметы по­ступают в камеру-ловушку 8 и удаляются через откидную крышку 7. Производительность фрезерно-метательной машины достигает 16 м³ бурового раствора в 1 ч.

Для дополнительного диспергирования бурового раствора используют струйный дезинтегратор СД-4 (рис. 78, г). Он со­стоит из рамы 13, на которой смонтированы все части интегра­тора; корпуса 1, внутри которого на горизонтальном валу 9 закреплен ротор 7, и двенадцатью равномерно расположенными соплами 8. Привод струйного интегратора осуществляется от электродвигателя 12 через упругую муфту 11, Вал интегратора закреплен в подшипниках стойки 10. Передняя крышка 2 кор­пуса съемная. На ней расположен патрубок 3, крепящийся к крышке стопорным винтом 5. Буровой грубодисперсный рас­твор поступает в интегратор по патрубку 3. Количество рас­твора регулируется перемещением конуса 4. Далее он посту­пает в ротор 7 и из сопел выбрасывается с большой скоростью. Ударяясь о пальцы 6, раствор интенсивно диспергируется и че­рез выпускное отверстие 14 поступает в приемную емкость или желобную систему. Производительность струйного дезинтегра­тора составляет до 14 м³/ч.

Наиболее рациональным способом приготовления бурового раствора является централизованный на глинозаводе. Глинозавод может быть связан с буровыми трубопроводом или до­ставка раствора может осуществляться автотранспортом.

При глинозаводе находится лаборатория по контролю пара­метров бурового раствора. Примерная схема глинозавода при­ведена на рис. 79. Он, как правило, имеет склад материалов /, цех глиномешалок 2, амбары для бурового раствора 3, уста­новки для приготовления раствора 4, насосную станцию 5, ем­кости для готовой продукции (раствор или реагент) 6, лабора­торию 7, резервуар для воды 8, емкости для каустической соды 9, емкости для ССБ 10.

На глинозаводах используют механические и гидромехани­ческие способы диспергирования твердой фазы. При централи­зованном приготовлении раствора в большей мере использу­ется механизация и повышается качество раствора.

Применение гидромешалок и фрезерно-метательных мель­ниц значительно повышает производительность приготовления буровых растворов, однако не исключает общего недостатка, присущего способу получения раствора из комовых глин. К таким недостаткам относятся: сложности в полной механизации работ, малый выход раствора из 1 м³ глины ввиду ее низкого качества, большое количество отходов, загрязняющих окружаю­щую среду, низкий производственно-эстетический уровень.

Полная механизация работ по транспортированию, погрузке и выгрузке материалов, приготовлению и обработке буровых растворов возможна только при использовании порошкообраз­ных материалов. Их применение не только обеспечивает пол­ную механизацию работ, но приводит к значительному сокра­щению расхода исходных материалов, транспортных средств, повышению качества получаемого бурового раствора и общего производственно-эстетического уровня работ в целом.

Общая схема движения материалов, которая намечена при использовании порошкообразных материалов, следующая: за­вод, производящий материалы,— базовый склад в районе бу­рения— буровая. Транспортирование с завода до базового склада осуществляется в специальных герметически закрывае­мых вагонах-цистернах. Загрузка и выгрузка материалов в та­кие вагоны и из них производятся по трубо- или шлангопроводам с использованием пневматической системы. С базового склада материалы доставляют на буровые в специализирован­ных автомашинах, имеющих герметически закрываемые ци­стерны и компрессоры для перегрузки материалов. При отсутствии хороших дорог доставка материалов может осуществ­ляться тракторами или автотранспортом в герметических кон­тейнерах.

На буровых порошкообразные материалы находятся в бло­ках приготовления раствора БПР 2 или контейнерах со всеми их перегрузками по пневматической системе 1. Приготовление раствора при этом производится в гидросмесителях 3, а утяже­ление можно осуществлять при добавлении утяжелителя непо­средственно в циркулирующий буровой раствор. Схема механи­зации работ по приготовлению буровых растворов из порошко­образных материалов с помощью БПР приведена на рис. 80. Порошкообразные материалы по такой схеме могут достав­ляться на буровую вертолетами I, автотранспортом II или тя­гачами III.

Переход на использование порошкообразных материалов для приготовления и обработки буровых растворов является одной из первоочередных задач нефтегазодобывающей отрасли промышленности на ближайшие годы.








3.20 Переохлаждения, обморожении

Человека можно спасти даже при длительном и сильном переохлаждении, если правильно оказать ему первую доврачебную помощь. Главное — не допустить быстрого согревания обмороженных участков тела, так как на них губительно действует теплый воздух, теплая вода, прикосновение теплых предметов и даже рук. Когда пострадавшего вводят в отапливаемое помещение, обмороженные участки тела {чаще руки, ноги и др.), нужно оградить от воздействия тепла, наложив на них теплоизолирующие повязки (ватно-марленые, шерстяные н др.) Повязка должна закрывать только область с выраженным побледнением кожи, не захватывая неизменившиеся кожные покровы. В противном случае тепло от участков тела с ненарушенным кровообращением будет распро­страняться под повязкой на переохлажденные участки и вызывать их согревание с поверхности, При этом в поверхностных покровах восстанавливаются обменные процессы, но они не получают кровотока, пока глубжележащие слои прогреваются, и поэтому погибают. Вследствие этого при глубоких степенях обморожения нередко приходилось ампутировать пальцы, стопы и даже конечности. Повязку надо оставлять до тех пор, пока не появится чувство жара и не восстановится чувствительность, которые являются признаками того, что согревание тканей происходит за счет тепла, приносимого током крови, и жизнедеятельность тканей восстанавливается одновременно с восстановлением кровотока.

Очень важно обеспечить неподвижность обмороженных пальцев кистей и стоп, так как их сосуды очень крупки и потому возможны кровоизлияния после восстановления кровотока. Для этого можно использовать любой подручный материал: для кисти — кусок плотного картона, для ноги — дощечку или кусок фанеры, которые надо прибинтовать поверх теплоизолирующей повязки. Для стопы нужны две дощечки: одна на длину голени с переходом на бедро, другая — по длине стопы, которые надо прочно крепить под прямым углом (90'). Для восполнения тепла в организме и улучшения кровообращения следует давать пострадавшему горячий чай.

При общем переохлаждении с потерей сознания основным методом первой помоши остается наложение теплоизолирующих повязок на руки и ноги, как только пострадавшего внесли в теплое помещение. Если на нем оледеневшая обувь, не надо ее снимать, а следует укутать ноги одеялом, ватником, пальто или шубой.

2.21. КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИН И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

Под конструкцией скважины следует понимать совокупность данных о числе и глубинах спуска обсадных колонн, диаметрах обсадных труб, ствола скважины для каждой из колонн и интер­валах цементирования. Конструкция скважины состоит из сле­дующих элементов.

Направление—первая труба или колонна труб, предот­вращающая размыв или разрушение пород, которые залегают около поверхности, а также служащая для разобщения ствола скважины, сооружаемой в акватории водного бассейна, и окру­жающих вод и для соединения устья с очистной системой буро­вой установки.

Ко иду кто р — колонна, спускаемая в скважину после на­правления для укрепления стенок ствола в неустойчивых породах и для перекрытия зон осложнений, а также для изоляции арте­зианских и целебных вод.

Эксплуатационная колонна — самая внутренняя ко­лонна труб — служит не только для изоляции и укрепления со­ответствующих горизонтов, но и каналом для доставки жидкости или газа из пласта или же в пласт,





Рис. Графическое изображение конструкции скважины:

а — с промежуточной колонной; б — с хвосто­виком; в - с комбинированной эксплуатаци­онной колонной; 1--кондуктор; 2 — промежу­точная колонна; 3, 5 — эксплуатационная ко­лонна; 4 — хвостовик

Промежуточные колонны — все колонны труб междл кондуктором и эксплуатационной колонной. Ими перекрывают от­носительно глубоко залегающие неустойчивые породы, изолируют продуктивные горизонты, расположенные выше проектной глу­бины, а также породы, агрессивно воздействующие на промывоч­ную жидкость.

Чаще всего верхний конец колонны труб устанавливают на устье скважин. Если верхний конец колонны располагают в скважине на значительной глубине от устья, такую колонну называют хвостовиком.

Фильтр —та часть колонны, которая состоит из труб со спе­циально просверленными или профрезерованными отверстиями или в которой после спуска в скважину простреливают многочислен­ные отверстия.

Конструкция скважины показана на рис. VIII.1: жирными сплошными линиями показывают обсадные колонны; число у верх-

него конца линии означает диаметр колонны в мм, у нижнего конца —глубину спуска в м. Интервалы цементирования пока­заны штриховкой.

Скважина — капитальное долговременное сооружение. Поэтому конструкция ее должна быть прочной, герметичной, обеспечивать возможность достижения проектной глубины и решения геологи­

ческих и исследовательских задач в процессе бурения. Необхо­димо соблюдать также требования законов по охране недр. Кроме того, конструкция скважины должна быть экономичной.

Выбор конструкции зависит от многих факторов: назначения скважины (разведочная, эксплуатационная, нагнетательная и т. д.), проектной глубины, геологического строения месторождения, устойчивости горных пород, характера изменения пластовых дав­лений, состава пластовых жидкостей, профиля скважины, способа и технологии бурения, метода вскрытия продуктивного пласта, дебита и способа эксплуатации, экономичности.

Проектирование конструкции скважины —это определение не­обходимого для условий данного месторождения числа обсадных колонн, их размера (диаметр, глубина установки и длина), диа­метра долот для бурения ствола под каждую колонну, метода вскрытия продуктивного пласта. Результатом проектирования мо­жет быть несколько вариантов конструкции, но за окончательный принимается наиболее экономичный, позволяющий обеспечить вы­полнение поставленных задач при минимальных затратах.

Породы, залегающие близко от дневной поверхности, чаще всего малопрочные и легко размываются потоком промывочной жидкости, поэтому их всегда перекрывают обсадной колонной — направлением или кондуктором. При морском бурении устье сква­жины располагается в акватории, поэтому обсадной колонной (на­правлением) перекрывается вся толща воды и донных осадков. Башмак направления устанавливается в плотных коренных поро­дах. При разработке конструкции скважины учитывают способ бурения, уровень технологии и профиль ствола скважины.

При бурении обсадные колонны изнашиваются долотами, бу­рильными замками и трубами. При интенсивных спуско-подъем-пых операциях и длительном вращении бурильной колонны обсад­ные трубы могут быть протерты насквозь в местах резких искрив­лений. В этих случаях спускают дополнительные колонны труб или заменяют изношенный участок колонны новым, поворачивают на некоторый угол участок колонны с односторонним износом.

Проектирование конструкции скважин предпочтительно начи­нать с выбора метода вскрытия продуктивного пласта, который существенно влияет на глубину спуска и диаметр эксплуатацион­ной колонны. При проектировании конструкции первых поисково-разведочных скважин часто отсутствует необходимая информация о гсолого-физических характеристиках пород, поэтому иногда в конструкции скважины предусматривают резервную обсадную колонну, которую спускают, если возникает необходимость пере­крыть зону осложнений.

При установке на кондуктор или промежуточную колонну про-тивовыбросового оборудования глубину спуска такой колонны выбирают с учетом наибольшего давления, возникающего в сква­жине после закрытия превентора при выбросе. Чем глубже про­дуктивный горизонт, тем обычно выше пластовое давление и из­быточное давление в колонне при закрытии превентора в случае выброса.

Обсадные колонны больших диаметров имеют малую прочность на разрыв. Поэтому если в верхнем участке скважины находится обсадная колонна большого диаметра, а вскрывается глубоко-залегающий горизонт с опасно высоким для этой колонны избы­точным давлением, перед вхождением в такой горизонт верхний участок скважины перекрывают дополнительно более прочной об­садной колонной меньшего диаметра. Если износ предыдущей ко­лонны не представляет опасности и отсутствует высокое избыточ­ное внутреннее давление, в целях экономии перекрывают лишь тот участок ствола, который не изолирован предыдущей колонной, т. е. вместо сплошной колонны спускают хвостовик, которым ук­репляют осыпающиеся или выпучивающиеся породы.

Любое усложнение конструкции ведет к удорожанию, и вклю­чение дополнительной обсадной колонны возможно в том случае, если применение других способов предотвращения осложнения увеличит стоимость скважины ddбольше, чем усложнение данной конструкции.

Спуск обсадной колонны в скважину возможен, если диаметр последней больше максимального наружного диаметра колонны

d_C=d_M+2 _K

где d_c— диаметр скважины (обычно равен диаметру долота, ко­торым пробурен данный участок); d_M — наибольший наружный диаметр колонны (диаметр муфты, соединяющий трубы); _K— радиальный зазор между стенкой скважины и муфтой колонны, достаточный для свободного спуска ее.

Диаметр долота для бурения ствола под последующую обсад­ную колонну d_{Д. посл.} должен быть меньше внутреннего диаметра предыдущей колонны

d_{Д. посл.} = d_пред.+2 _к

где -необходимый радиальный зазор для свободного про­хода долота через предыдущую колонну.

На выбор величины зазора _к влияют жесткость колонны, глубина ее спуска в открытый ствол, искривленность ствола, устой­чивость стенок скважины, размеры, конструкция и число элемен­тов специального оборудования, надеваемого на обсадную колонну для повышения качества разобщения проницаемых пластов, а также общее число спускаемых в скважину колонн. Зазор тем больше, чем больше диаметр и, следовательно, жесткость колонн. В наклонных скважинах зазор несколько больше, чем в верти­кальных.

Радиальный зазор между стенкой скважины и муфтой для вертикальных скважин находится в следующей зависимости от их диаметра:

Диаметр скважины, мм…………114-168 178-245 273-351 351
Зазор _к, мм………………………. 5-15 15-25 25-40 40-50

Величину зазора _к выбирают с учетом овальности труб преды­дущей колонны, допусков на диаметр этих труб и на диаметр до­лот для бурения под последующую колонну. Чаще всего мм.

Конструкцию начинают рассчитывать с выбора диаметра экс­плуатационной колонны. Для эксплуатационных и нагнетательных скважин диаметр эксплуатационной колонны определяется заказ­чиком— НГДУ. Он зависит от дебитов скважины на разных ста­диях разработки месторождения; способов эксплуатации скважины; числа одновременно раздельно эксплуатируемых объектов; габа­ритов оборудования, спускаемого в скважину. Диаметр эксплуата­ционной колонны должен допускать проведение ремонтных работ в скважине.

Для разведочных и поисковых скважин диаметр эксплуатаци­онной колонны выбирается с учетом проведения геолого-геофизи­ческих исследований, опробования всех перспективных горизонтов.

Для глубоких скважин применяют комбинированные обсадные колонны. Верхний участок составляют из труб большего диаметра по сравнению с нижним участком, что способствует уменьшению гидравлического сопротивления, возникающего при промывке сква­жины в процессе бурения ствола под последующую колонну. Наи­более оптимальным считается тот вариант конструкции, при ко­тором себестоимость единицы добываемой продукции или стои­мость строительства будет наименьшей.

С течением времени при эксплуатации скважин техническое состояние обсадных колонн изменяется. Одна из главных причин этого — коррозия труб. В большинстве случаев действие корро­зии проявляется в тех участках, которые перекрывают проницае­мые пласты и которые не были зацементированы. На зацементи­рованные участки скважин приходится менее 2 % нарушений гер­метичности обсадных колонн, связанных с коррозией. Поэтому заколонное пространство против всех проницаемых пластов дол­жно быть надежно зацементировано, а верхняя граница цементи­руемого интервала должна размещаться не менее чем на 200 м выше башмака предыдущей обсадной колонны или кровли верхнего проницаемого пласта. При перекрытии мерзлых пород

колонну также цементируют с целью исключения проникновения теплого бурового раствора в заколонное пространство.

Правилами буровых работ в нашей стране предусматривается цементирование по всей длине кондукторов, промежуточных и эксплуатационных колонн в газовых и разведочных скважинах, а также промежуточных колонн в нефтяных скважинах глубиной свыше 3000* м. Интервал цементирования эксплуатационных ко­лонн в нефтяных скважинах допускается ограничивать участком от башмака до границы, расположенной не менее чем на 100 Щ выше башмака предыдущей обсадной колонны, а промежуточных колонн в нефтяных скважинах глубиной менее 3000 м — интерва­лом длиной не менее 500 м от башмака, учитывая при этом геоло­гические условия. Ограничение интервала цементирования для промежуточных и эксплуатационных колонн газовых и разведоч­ных скважин такое же, если проведены достаточные мероприятия по обеспечению герметичности соединений труб.