Классификация и виды буровых растворов (буровых промывочных жидкостей)

Введение

Реферат посвящён теме буровых промывочных растворов и их параметров.

Буровой раствор — сложная многокомпонентная дисперсная система суспензионных, эмульсионных и аэрированных жидкостей, применяемых для промывки скважин в процессе бурения.

Он предназначен для:

· Очистки забоя от выбуренной породы

· Удержания кусочков шлама на весу при остановке циркуляции раствора

· Создания противодавления на пласт

· Подачи гидравлической мощности к забойным двигателям

· Охлаждения долота и облегчения разрушения призабойной зоны пласта

· Охлаждения долота и облегчения разрушения призабойной зоны пласта

· Образования глинистой корки на стенках скважины

· Обеспечения проницаемости продуктивных пластов при их вскрытии

Так же к буровым промывочным жидкостям предъявляют следующие требования

· Не загрязнять пласты

· Легко очищаться от шлама и дегазирования

· Легко регулировать свои свойства

· Быть достаточно термо- и солестойким

· Не мешать проведению геофизическтх исследований

· Быть экологичным и дешевым

Классификация и виды буровых растворов (буровых промывочных жидкостей)

Классификации облегчают выбор промывочной жидкости при бурении. При этом определяющим моментом должны служить характерные признаки раствора и условия его применения. Единой приемлемой во всех отношениях классификации промывочных жидкостей нет. Сложность заключается в том, что некоторые промывочные жидкости представляют собой дисперсные системы уже в исходном виде, другие можно относить к дисперсным системам лишь после циркуляции в скважине. Дисперсная фаза таких жидкостей представлена частицами разбуриваемых горных пород. Причем в ряде случаев стремятся увеличить содержание этой твердой фазы и ее дисперсность для получения промывочной жидкости с другими свойствами.

В промывочных жидкостях, которые уже в исходном виде представляют собой дисперсные системы, в процессе бурения изменяется состав дисперсной фазы. Нередко это изменение происходит не столько за счет увеличения количества компонентов, сколько вследствие активного физико-химического воздействия поступающих в жидкость частиц с дисперсионной средой. Для поддержания качества промывочной жидкости в нее добавляют так называемые химические реагенты, в дисперсной системе появляются новые компоненты.

В практике разведочного бурения в качестве исходных промывочных жидкостей используются:

1) ПЖ на водной основе:

· Безглинистые (вода, безглинистые водные растворы, суспензии, безглинистые полимерные растворы)

· Глинистые растворы (на пресной воде, на минерализованной воде, глинистые растворы, ингибирующие глинистые растворы, известковые, гипсовые и хлоркальциевые)

· ПЖ на неводной основе – растворы на углеводородной основе, дегазированная нефть и нефтепродукты

2) Аэрированные растворы:

· Аэрированные жидкости (до 15 % воздуха)

· Пены (до 60 % воздуха)

3) Газообразные рабочие агенты – воздух, природный газ и выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания, продукты горения.

Вода

Может быть применена в районах, где геологический разрез сложен твердыми породами, не обваливающимися в скважину без глинизации ее стенки. В этих условиях промывка скважины водой становится наиболее выгодной из-за ее большой подвижности, малой вязкости и относительно небольшой плотности. В результате уменьшаются гидравлические сопротивления в бурильной колонне, турбобуре, долоте и затрубном пространстве, облегчаются условия работы буровых насосов, повышается их подача и увеличивается мощность турбобура.

Однако как промывочная жидкость вода имеет два существенных недостатка. Во-первых, возникает опасность прихвата бурильной колонны, так как вода не способна удерживать во взвешенном состоянии частицы выбуренной породы при прекращении циркуляции. Во-вторых, могут быть обвалы пород со стенки скважины, так как вода не обеспечивает должного гидростатического давления. Кроме того, обвалы объясняются физико-химическими воздействиями воды на породу, слагающую стенку скважины.

Глинистые растворы

Приготовляют из глины и воды. Однако не всякая глина пригодна для этого.

Глина – смесь глинистых минералов, придающих ей свойства пластичности, и твердых минералов (песка, карбонатов), осложняющих процесс качественного приготовления глинистого раствора. Наиболее распространенные глинистые минералы, входящие в состав глин: каолинит Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O, галлуизит Al₂O₃·2SiO₂·3H₂O, монтмориллонит Al₂O₃·4SiO₂·2H₂O. При большом содержании твердых минералов (примесей) глины превращаются в мергели, глинистые пески и другие осадочные горные породы, обладающие незначительной пластичностью.

Глинистые частицы имеют вид плоских чешуйчатых пластинок. Следовательно, площадь контакта их соприкосновения больше, чем при сближении зерен песка, имеющих круглую форму.

При смачивании глины водой молекулы воды проникают между пластинками глины и раздвигают их. Вследствие этого объем глины увеличивается за счет ее набухания, глинистые частицы удаляются друг от друга, силы притяжения между ними ослабевают и глинистый комочек распадается на мельчайшие частицы, покрытые водной оболочкой. Так происходит раздробление (диспергирование) глины в воде и образование глинистого раствора.

Таким образом, для получения глинистого раствора хорошего качества необходимо применять высокосортную глину и совершенные методы приготовления глинистого раствора.

Качество глинистого раствора характеризуется целым рядом параметров: плотностью, вязкостью, водоотдачей, статическим спряжением сдвига и др.

Плотность глинистого раствора – физическая величина, измеряемая отношением массы раствора к его объему. Чем больше плотность раствора, тем большее давление оказывает он на забой и стенку скважины.

При бурении скважины необходимо, чтобы давление столба жидкости в скважине несколько превышало давление в проходимых нефтеносных, газоносных или водоносных пластах. Поэтому плотность применяемого глинистого раствора должна соответствовать этому требованию.

При разбуривании горизонтов, предрасположенных к обваливанию пород, следует увеличивать плотность. В случае прохождения трещиноватых, кавернозных пластов следует, наоборот, уменьшить плотность раствора, чтобы предотвратить его уход в эти горизонты. В неосложненных условиях бурения плотность глинистого раствора поддерживают в пределах 1180 – 1220 кг/м3.

Параметры

Вязкость

Вязкость (внутреннее трение) – свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Внутреннее трение, возникающее при движении глинистого раствора, слагается из трения между молекулами физически связанной воды, между глинистыми частицами, также между молекулами физически связанной воды и глинистыми частицами. Из этих трех видов трения наименьшее трение между молекулами воды.

Поэтому повышение содержания физически связанной воды приводит к уменьшению, а повышение концентрации глинистой фазы – к увеличению вязкости глинистого раствора. Кроме того, вязкость глинистого раствора зависит от степени дисперсности глины в воде. В значительной мере влияет на вязкость также химическая обработка глинистого раствора и действие растворимых в воде пород и минеральных солей, находящихся в пластовых водах.

Водоотдача

Водоотдача – способность раствора при определенных условиях отдавать воду пористым породам. При бурении скважины глинистый раствор под влиянием перепада давления проникает в поры пластов и со временем закупоривает (глинизирует) их. Образовавшаяся на стенке скважины глинистая корка препятствует проникновению в пласты даже очень малых частиц глины, но не задерживает воду, отделяющуюся от глинистого раствора.

Если применяется глинистый раствор низкого качества, то на стенке скважины образуется толстая, рыхлая и неплотная глинистая корка, через которую отфильтровывается вода в пласт. Образование толстой глинистой корки сужает ствол скважины, что может вызвать прилипание (прихват) бурильной колонны. Кроме того, проникновение отфильтрованной воды в породы может привести к их набуханию и обвалам. В связи с этим всегда стремятся максимально снизить водоотдачу глинистого раствора.

Список литературы

Буровые промывочные жидкости (html\\:revolution.allbest.ru)

Буровой раствор: виды, назначения и основные свойства (html\\:avs.globecore.ru)

Реагенты для буровых растворов (html\\:rosfloc.com)

Книга инженера по растворам ЗАО «ССК». Под общей редакцией Добросмыслова А.С.. Авторский коллектив: Губанов В.Н., Лопатин Д.В., Сычев В.С., Тостоухов А.А.. Для специалистов в области бурения скважин. Издательство «Гарусс». Москва, 2006.

Введение

Реферат посвящён теме буровых промывочных растворов и их параметров.

Буровой раствор — сложная многокомпонентная дисперсная система суспензионных, эмульсионных и аэрированных жидкостей, применяемых для промывки скважин в процессе бурения.

Он предназначен для:

· Очистки забоя от выбуренной породы

· Удержания кусочков шлама на весу при остановке циркуляции раствора

· Создания противодавления на пласт

· Подачи гидравлической мощности к забойным двигателям

· Охлаждения долота и облегчения разрушения призабойной зоны пласта

· Охлаждения долота и облегчения разрушения призабойной зоны пласта

· Образования глинистой корки на стенках скважины

· Обеспечения проницаемости продуктивных пластов при их вскрытии

Так же к буровым промывочным жидкостям предъявляют следующие требования

· Не загрязнять пласты

· Легко очищаться от шлама и дегазирования

· Легко регулировать свои свойства

· Быть достаточно термо- и солестойким

· Не мешать проведению геофизическтх исследований

· Быть экологичным и дешевым

Классификация и виды буровых растворов (буровых промывочных жидкостей)

Классификации облегчают выбор промывочной жидкости при бурении. При этом определяющим моментом должны служить характерные признаки раствора и условия его применения. Единой приемлемой во всех отношениях классификации промывочных жидкостей нет. Сложность заключается в том, что некоторые промывочные жидкости представляют собой дисперсные системы уже в исходном виде, другие можно относить к дисперсным системам лишь после циркуляции в скважине. Дисперсная фаза таких жидкостей представлена частицами разбуриваемых горных пород. Причем в ряде случаев стремятся увеличить содержание этой твердой фазы и ее дисперсность для получения промывочной жидкости с другими свойствами.

В промывочных жидкостях, которые уже в исходном виде представляют собой дисперсные системы, в процессе бурения изменяется состав дисперсной фазы. Нередко это изменение происходит не столько за счет увеличения количества компонентов, сколько вследствие активного физико-химического воздействия поступающих в жидкость частиц с дисперсионной средой. Для поддержания качества промывочной жидкости в нее добавляют так называемые химические реагенты, в дисперсной системе появляются новые компоненты.

В практике разведочного бурения в качестве исходных промывочных жидкостей используются:

1) ПЖ на водной основе:

· Безглинистые (вода, безглинистые водные растворы, суспензии, безглинистые полимерные растворы)

· Глинистые растворы (на пресной воде, на минерализованной воде, глинистые растворы, ингибирующие глинистые растворы, известковые, гипсовые и хлоркальциевые)

· ПЖ на неводной основе – растворы на углеводородной основе, дегазированная нефть и нефтепродукты

2) Аэрированные растворы:

· Аэрированные жидкости (до 15 % воздуха)

· Пены (до 60 % воздуха)

3) Газообразные рабочие агенты – воздух, природный газ и выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания, продукты горения.

Вода

Может быть применена в районах, где геологический разрез сложен твердыми породами, не обваливающимися в скважину без глинизации ее стенки. В этих условиях промывка скважины водой становится наиболее выгодной из-за ее большой подвижности, малой вязкости и относительно небольшой плотности. В результате уменьшаются гидравлические сопротивления в бурильной колонне, турбобуре, долоте и затрубном пространстве, облегчаются условия работы буровых насосов, повышается их подача и увеличивается мощность турбобура.

Однако как промывочная жидкость вода имеет два существенных недостатка. Во-первых, возникает опасность прихвата бурильной колонны, так как вода не способна удерживать во взвешенном состоянии частицы выбуренной породы при прекращении циркуляции. Во-вторых, могут быть обвалы пород со стенки скважины, так как вода не обеспечивает должного гидростатического давления. Кроме того, обвалы объясняются физико-химическими воздействиями воды на породу, слагающую стенку скважины.

Глинистые растворы

Приготовляют из глины и воды. Однако не всякая глина пригодна для этого.

Глина – смесь глинистых минералов, придающих ей свойства пластичности, и твердых минералов (песка, карбонатов), осложняющих процесс качественного приготовления глинистого раствора. Наиболее распространенные глинистые минералы, входящие в состав глин: каолинит Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O, галлуизит Al₂O₃·2SiO₂·3H₂O, монтмориллонит Al₂O₃·4SiO₂·2H₂O. При большом содержании твердых минералов (примесей) глины превращаются в мергели, глинистые пески и другие осадочные горные породы, обладающие незначительной пластичностью.

Глинистые частицы имеют вид плоских чешуйчатых пластинок. Следовательно, площадь контакта их соприкосновения больше, чем при сближении зерен песка, имеющих круглую форму.

При смачивании глины водой молекулы воды проникают между пластинками глины и раздвигают их. Вследствие этого объем глины увеличивается за счет ее набухания, глинистые частицы удаляются друг от друга, силы притяжения между ними ослабевают и глинистый комочек распадается на мельчайшие частицы, покрытые водной оболочкой. Так происходит раздробление (диспергирование) глины в воде и образование глинистого раствора.

Таким образом, для получения глинистого раствора хорошего качества необходимо применять высокосортную глину и совершенные методы приготовления глинистого раствора.

Качество глинистого раствора характеризуется целым рядом параметров: плотностью, вязкостью, водоотдачей, статическим спряжением сдвига и др.

Плотность глинистого раствора – физическая величина, измеряемая отношением массы раствора к его объему. Чем больше плотность раствора, тем большее давление оказывает он на забой и стенку скважины.

При бурении скважины необходимо, чтобы давление столба жидкости в скважине несколько превышало давление в проходимых нефтеносных, газоносных или водоносных пластах. Поэтому плотность применяемого глинистого раствора должна соответствовать этому требованию.

При разбуривании горизонтов, предрасположенных к обваливанию пород, следует увеличивать плотность. В случае прохождения трещиноватых, кавернозных пластов следует, наоборот, уменьшить плотность раствора, чтобы предотвратить его уход в эти горизонты. В неосложненных условиях бурения плотность глинистого раствора поддерживают в пределах 1180 – 1220 кг/м3.

Параметры

Вязкость

Вязкость (внутреннее трение) – свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Внутреннее трение, возникающее при движении глинистого раствора, слагается из трения между молекулами физически связанной воды, между глинистыми частицами, также между молекулами физически связанной воды и глинистыми частицами. Из этих трех видов трения наименьшее трение между молекулами воды.

Поэтому повышение содержания физически связанной воды приводит к уменьшению, а повышение концентрации глинистой фазы – к увеличению вязкости глинистого раствора. Кроме того, вязкость глинистого раствора зависит от степени дисперсности глины в воде. В значительной мере влияет на вязкость также химическая обработка глинистого раствора и действие растворимых в воде пород и минеральных солей, находящихся в пластовых водах.