Методические указания для студентов по выполнению курсовой работы по дисциплине «Буровые и тампонажные растворы»

7 Химические реагенты и материалы для буровых растворов Химическая обработка имеет важнейшее значение в технологии приготовления и применения буровых растворов. От правильного выбора материалов и реагентов для приготовления бурового раствора в значительной степени зависит успех и качество строительства скважин. По функциональному назначению все реагенты и материалы можно разделить на несколько групп: структурообразователи, регуляторы водоотдачи, разжижители, флокулянты, коагулянты. Основным компонентом растворов на водной основе является вода, от солевого состава которой в значительной степени зависит технология приготовления и получаемые свойства бурового раствора. Наиболее приемлема для приготовления буровых растворов пресная вода, обеспечивающая при прочих равных условиях максимальный выход раствора из 1 тонны глины, вязкость, минимальную водоотдачу и способность к структурообразованию. Однако, на многих скважинах используется вода, содержащая соли различного типа и различной концентрации. Особенно агрессивной является вода, содержащая ионы Ca и Mg. Перед использованием для технологических целей такую воду предварительно обрабатывают кальцинированной содой в количестве, обеспечивающем остаточное содержание этих катионов в воде не более 100мг/л. При использовании для приготовления растворов и реагентов воды умеренной минерализации (например, морская вода) очень полезно использовать гидродиспергатор ДГ-1 или ДГ-2. С применением этих устройств можно получить выход раствора из 1 тонны бентонита примерно такой же, как на пресной воде. Конечно, применение кальцинированной соды необходимо и в этом случае. 8 Проектирование свойств буровых растворов для различных условий бурения Правила выбора буровых растворов в зависимости от геолого- технических условий бурения При проектировании свойств буровых растворов для различных геологических условий выдвижение на первый план тех или иных показателей должно обуславливаться задачей, решаемой на том или ином этапе бурения скважины. В районах с нормальным градиентом давления и соизмеримой со временем бурения устойчивостью горных пород, прежде всего, необходимо решать задачу получения максимального эффекта от работы долота. Следовательно, основными критериями качества раствора в этом случае должны быть те показатели, которые характеризуют свойства раствора, способствующие эффективной работе долота. В соответствии с современными взглядами на рост бурового раствора для обеспечения хорошей работы долота необходимо поддерживать: - минимальную эффективную вязкость раствора в забойной зоне при истечении из насадок долота; - высокое значение начальной, так называемой “мгновенной” фильтрации при приемлемой величине Фвтвд за 30 минут; - минимальную репрессию на пласты, но при этом должна обеспечиваться необходимая устойчивость глинистых пород. По данным американских исследователей влияние пластической вязкости (или наименьшей ньютоновской вязкости раствора при истечении его из насадок долота ) на относительное изменение механической скорости бурения описывается следующим выражением: Влияние вида твердой фазы бурового раствора на скорость бурения ( по АНИ ) Вид твердой фазы % снижения механической скорости при увеличении содержания твердой фазы на 1 % ( объемный) в диапазоне от 4 до 12 % Барит 2,6 Шлам 4,8 Глина 6,7 Приведены данные, иллюстрирующие влияние объемного содержания бентонита в растворе на показатели бурения. Это влияние достаточно удовлетворительно описывается следующим выражением: Vмех.= Vмо е-в*Ств.ф. ( 8.1) где: Vмо - скорость проходки при бурении на растворе без твердой фазы, м/час. “в” - константа, учитывающая природу твердой фазы Ств.ф.- содержание твердой фазы, % объемные В зависимости от состава твердой фазы бурового раствора константа “в” имеет следующие значения: бентонит - 0,10 шлам - 0,048 барит - 0,025 Зависимость скорости бурения от фильтрации бурового раствора по результатам обработки промысловых результатов позволила получить следующую зависимость относительного изменения механической скорости бурения от величины водоотдачи бурового раствора в забойных условиях (Фвтвд): При бурении скважин в сложных геологических условиях (наличие мощных толщ потенциально неустойчивых глинистых отложений) на первый план выдвигается задача предупреждения осложнений и обеспечения успешной проводки скважины. При выборе растворов для этих условий, наряду с требованиями агрегативной и кинетической устойчивости в условиях высоких температур и в присутствии электролитов в количествах, необходимых для регулирования активности водной фазы, а также достаточной для компенсации поровых давлений плотности, буровой раствор для бурения в неустойчивых отложениях должен оказывать на них минимальное разупрочняющее действие. Правильный выбор бурового раствора для бурения в потенциально не-устойчивых сланцах и обоснованное регламентирование его свойств тесно связаны с методом количественной и качественной оценки способности бурового раствора регулировать направление и интенсивность влагопереноса. В качестве критерия для оценки влияния раствора на устойчивость глинистых пород используется показатель увлажняющей способности (П0), комплексно учитывающий влияние капиллярной пропитки, диффузии, осмотического массопереноса, ионного и полимерного ингибирования на процессы гидратации и диспергирования глинистых пород. Возникновение прихватов под действием перепада давления связано с высокой фильтрацией раствора в забойных условиях. Поэтому в целях прогнозирования потенциальной опасности прихватов и их предупреждения в качестве критерия качества раствора должен регламентироваться показатель фильтрации при температуре и перепаде давлений ( Фвтвд) соответствующих забойным. При бурении в сильно искривленных и горизонтальных скважинах важное значение имеют вопросы обеспечения эффективной очистки ствола скважины. Низкие значения условной и пластической вязкостей и динамического напряжения сдвига, поддержание которых характерно при бурении вертикальных и близких к ним наклонно-направленных скважин (с углом более 45 0) могут приводить к накоплению шлама и, как следствие, возникновению осложнений при СПО. При достаточно малых скоростях течения в кольцевом пространстве “языки” твердой фазы или шламовая подушка формируется уже при зенитных углах скважины более 10 0. При бурении горизонтальных или наклонно-направленных скважин необходимы показатели, обеспечивающие достоверную оценку способности бурового раствора поддерживать твердую фазу во взвешенном состоянии и гидравлическая программа промывки, учитывающая эти особенности. На заключительной стадии бурения главными становятся требования и показатели, обеспечивающие максимальное сохранение потенциальной про-дуктивности пластов при их вскрытии. В этом случае определяющими являются показатели, характеризующие ингибирующие, поверхностно-активные, нефтесмачивающие и фильтрационные свойства раствора, а также коэффициент восстановления проницаемости. Качество проводки скважин во многом определяется уровнем проектных решений. Для управления качеством необходимо выбирать рабочие значения показателей свойств буровых растворов, гарантирующих успешное безаварийное бурение, высокие ТЭП и продуктивность скважин. На основании механизма взаимодействия бурового раствора с горными породами и коллекторами установлены простые зависимости, позволяющие рассчитывать технически необходимые показатели свойств бурового раствора, включая нетрадиционные, а также прогнозировать и управлять временем устойчивого состояния ствола, показателями работы долота, эффективностью очистки и качеством вскрытия продуктивных пластов за счет изменения свойств раствора. Алгоритм проектирования свойств буровых растворов приведен в табл. 8.1 Таблица 8.1- Методика определения значений показателей свойств бурового раствора Показатели Метод определения 1. Плотность, г/см3 а) Для бурения вертикальных и условно-вертикальных скважин б) Для предотвращения схлопывания горизонтального ствола б.р.=, где: Рпл.- пластовое давление, Па; Н - глубина кровли пласта, м; q - ускорение силы тяжести (9,81), м/с2; Кб - коэффициент безопасности. 0,1 -0,15 при Н  1200 м Кб= 0,05 - 0,10 при 1200 Н 2500 м 0,04-0,07 при Н  2500 м б.р.=2 К г.п.(1+0,024 0,4) -, где:- коэффициент бокового горного давления;  - коэффициент Пуассона; г.п.- средняя плотность горных пород, г/см3;  - угол наклона ствола скважины, град; Н - глубина залегания кровли пласта по вертикали, м; тек- предел текучести горной породы, кгс/см2;. Выбранная плотность бурового раствора проверяется на соответствие градиенту гидроразрыва проходимых пород. При отсутствии соответствия принимаются решения по разделению проходимых участков ствола скважины обсадными колоннами. Продолжение таблицы 8.1 2. Пластическая вязкость (пл.), мПас пл= 33 б.р.- 22 3. Динамическое напряжение сдвига, (0), дПа При скорости восходящего потока в затрубном пространстве , м/с 0= 10+ 1,377  где:  - угол отклонения ствола скважины от вертикали, град. При V  Vmin 0 = 620 - , где: Q - производительность насосов, л/с; Дс- диаметр ствола скважины, м; пп.- плотность выбуриваемой породы, г/см3;; б.р.- плотность бурового раствора, г/см3. Для скважин с нормальным зазором между инструментом и стенками скважин желательно применение режима промывки с обеспечением Vmin. В случае малых зазоров очистка ствола скважины осуществляется с выбором достаточного 0 и малой производительности. При длительном (более 20 сут. контакта раствора с породами) турбулизация потока может привести к эрозии стенок скважины и увеличения кавернообразования в зоне неустойчивых пород. 4. Степень релаксации напряжений (СРН), % При V  Vmin СРН=158,46 - 6,83 0  80 Показатель, характеризующий удерживающую способность раствора в покое при бурении пологих и горизонтальных скважин. Следующие три параметра рассчитываются только при бурении горизонтальных скважин 5. Транспортирующая способность (ТС) ТС=Дскв.(6,5-0,0445 Q)+ 1,01Vмех  где: Дскв.- диаметр ствола скважины, м; Q- производительность насосов, л/с; Vмех.- механическая скорость бурения, м/час; Рфd- 1-0,315 – реологический фактор; Дскв -диаметра скважины; РФ- 1,28 ехр (-0,005 пл.) - реологический фактор вязкости; РФ0= 0,0078 0 - реологический фактор динамического напряжения сдвига 6. Прочность геля за 1 минуту покоя (1), дПа (удерживающая способность) где: Кd = 0,3+ 0,001 Дскв. (Дскв. в мм); Кh = 0,3+ 0,001 h (h -в м -длина наклонного участка ствола с углами наклона  30 0) К = 1 - 0,023 ( - 45); КR = 0,5 - турбулентный режим течения; КR = 1,0 - ламинарный режим течения. Для условий вертикальных и наклонно-направленных скважин и неутяжеленных растворов структурно-механические свойства проектируются исходя из условий минимально необходимых значений. Для утяжеленных растворов (для обеспечения «утяжеляемости» рецептур) должны соблюдаться соотношения 1/ УВ = 0,2 –1,2; а также 1 / 0 и 1/ более 2. 7. Репрессия на пласт, МПа Р= Кб. Рпл. 8. Водоотдача бурового раствора, см3 а) При забойной температуре: - для вертикальных скважин Фвтвд  - для горизонтальных скважин Фвтвд  б) При температуре 20 0С Ф20=, где: а - коэффициент, учитывающий влияние температуры на водоотдачу.(см таблицу 4.2) При высокой проницаемости помимо величины показателя фильтрации определяется гранулометрический состав раствора. 9. Ингибирующая способность (П0), м/ч а) для вертикальных скважин П0  , где: Rс- радиус ствола скважины, м; б.р.- плотность бурового раствора, г/см3; пор.- поровое давление в эквиваленте плотности, г/см3;  - угол залегания пластов относительно ствола скважины ,град; Т - время нахождения глинистых отложений в необсаженном состоянии, сут. б) для горизонтальных скважин в) из условий исключения гидратации глинистых составляющих коллектора П0=7,0 - 0,054 Ргорн При одновременном вскрытии неустойчивых пород и заглинизированных коллекторов выбирается меньшее значение По. По выбранным значениям показателя увлажняющей способности и фильтрации, а так же желательной величине коэффициента гидродинамического совершенства скважин, рассчитываются характеристики фильтрата бурового раствора (  - межфазное натяжение, мН/м и  - краевой угол смачивания, град.) 10. Коэффициент восстановления проницаемости продуктивного пласта (), % Задаемся значением ОП и находим  из следующего выражения: где: Rф=Rс Rс - радиус ствола скважины, м; Т - время фильтрации, с; m- пористость, доли единицы; Vф= 0,042 10-6 Фвтвд- скорость фильтрации для полимерных растворов, м/с; Vф=0,021 10-6 Фвтвд- скорость фильтрации для лигносульфонатных растворов, м/с; =100 ехр где:  - межфазное натяжение, мН/м;  - краевой угол смачивания, град; rэф= rср-1,25 св. в, мкм; rср=0,5, мкм; св. в=0,033 е0,5 Погл, доли единицы, П0 см/час. К- проницаемость пласта, мкм2; m- пористость, доли единицы; гл- содержание глинистых фрагментов в коллекторе, доли единицы;  Р- депрессия, МПа. Таблица 8.2-Значение коэффициента “а” для различных буровых растворов № п/п Тип и состав бурового раствора Термостабильность, 0С Значение коэффициента ” а”, 1/0С 1 Вода + бентонит - 0,080 2 Соленасыщенный: бентонит, КМЦ-600, NaOH, NaCl 120 0,060 3 Минерализованный: бентонит КМЦ-600, NaCl, NaOH 120 0,044 4 Недиспергирующий: бентонит, КМЦ-600, ГКЖ-10 120 0,030 5 Полимерлигносульфонатный: бентонит, ФХЛС, NaOH, метас 140 0,030 6 Гуматный: бентонит, ПУЩР 120 0,028 7 Известковый: бентонит, окзил,NaOH, КССБ-4, Са(ОН)2 140 0,028 8 Лигносульфонатный: бентонит, окзил, NaOH, КССБ-4 125 0,020 9 Полисахаридный: бентонит, КМЦ-600, ТПФ 120 0,020 10 Хлоркальциевый: бентонит, КССБ-4, КМЦ-600, Са(ОН)2, СаСl2 135 0,020 11 Калиевый: бентонит, КССБ-4, КМЦ-600, КОН, КСl 150 0,020

Похожие:

	Методические указания для студентов по выполнению лабораторных и... Методические указания для студентов по выполнению лабораторных и практических работ		Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Экономика отрасли» ...
	Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Финансовый анализ» Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Финансовый анализ» / фгбоу во “Нижегородский государственный педагогический...		Методические указания к выполнению курсовой и дипломной работ по... Методические указания составлены применительно к выполнению курсовой работы по дисциплине: Экономика и организация производства на...
	Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине аудит При разработке методических указаний по выполнению курсовой работы в основу положены		Методические указания по изучению дисциплины и выполнению курсовой... Организация пассажирских и грузовых перевозок на воздушном транспорте: Методические указания по изучению дисциплины и выполнению...
	Курсовая работа по дисциплине «Web-технологии в бизнесе» Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов 1-го курса очной (заочной) формы обучения для студентов направления...		Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Маркетинг» «Маркетинг» для студентов специальности 080502 «Экономика и управление на предприятии»
	Методические указания по выполнению внеаудиторной самостоятельной... Методические указания предназначены для студентов техникума, обучающихся по специальности		Методические указания по выполнению самостоятельной внеаудиторной... Методические указания по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы по учебной дисциплине иностранный язык предназначены для...
	Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Методические указания по выполнению курсовой работы Самара, 2012 Технические средства охраны: метод указания по выполнению курсовой работы / Сост. В. Н. Ворожейкин; Самар гос техн ун-т. Самара,...
	К выполнению курсовой работы по дисциплине «технология и организация... В 75 Пособие к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технология и организация перевозок». – М.: Мгту га, 2001. 28 с		Методические указания и задания по выполнению домашней контрольной... Методические указания и задания по выполнению домашней контрольной работы для студентов-заочников
	Методические рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине... Уважаемые студенты, после выбора темы курсовой работы, Вам необходимо позвонить в учебную часть для ее утверждения		Руководство к выполнению курсовой работы по дисциплине «массовые... Учебно-методическое издание содержит тематику и методику выполнения курсовой работы по дисциплине «Массовые коммуникации и медиапланирование»...