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

10.4 Принципиальная схема очистки бурового раствора Принципиальная схема очистки бурового раствора следующая: Буровой раствор из скважины поступает на вибросито. Очищенный на виброситах раствор по линии попадает в емкость, откуда шламовым насосом подается на гидроциклоны ПГ-50. После очистки на гидроциклонах раствор поступает в активную емкость объемом 40 м3, которая постоянно задействована в циркуляционной системе. Для тонкой очистки буровой раствор насосом подается из активной емкости в дополнительную емкость. Из активной емкости очищенный буровой раствор буровым насосом подается в скважину. Для осветления бурового раствора в системе очистки предусмотрен блок химического усиления центрифуг FCU, куда буровой раствор подается насосом из активной емкости, где дополнительно в него вводится коагулянт и флокулянт. Затем раствор перекачивается на центрифугу, где разделяется на твердую фазу и осветленную воду, которая поступает в специальную емкость в блоке химического усиления, а оттуда - в активную емкость. Используемые коагулянты и флокулянты, обеспечивающие осветление бурового раствора на центрифуге, должны быть нетоксичными и иметь установленные значения ПДК или ОБУВ. Шлам с вибросит, пульпа с пескоотделилетей и с центрифуги поступают в накопительную емкость, затем по шнековому транспортеру отгружаются в автотранспорт и вывозятся в специально отведенное место. В период бездорожья и половодья шлам, пульпа складируются на специальной площадке для сбора шлама, откуда по мере накопления вывозятся для захоронения в специально отведенное место. При бурении скважины все стоки (конденсат, утечки и т.д.) стекают под устьевое оборудование и оттуда перекачиваются в емкости для очистки с по-следующим использованием в системе оборотного водоснабжения, избыток может закачиваться в нефтесборный коллектор. Так как кустовая площадка выполнена без шламового амбара, то буровой раствор при промывке скважины в процессе освоения откачивается в специальные емкости, которые транспортируются для дальнейшего использования на другие кусты скважин, либо очищается в системе очистки бурового раствора. Пример расчета очистки бурового раствора виброситами Эффективность очистки раствора виброситами зависит от размера ячеек сетки, пропускной способности, количества используемых вибросит. С уменьшением размера ячейки вибрирующей сетки степень очистки раствора увеличивается. При этом режим работы вибросита и их количество должны обеспечивать очистку всего объема раствора, выходящего из скважины. Пропускную способность вибросита можно определить по формуле: (10.1) где: Qр - пропускная способность вибросита по буровому раствору, л/с; Qв - пропускная способность вибросита по воде, л/с; пл - пластическая вязкость бурового раствора, Па с; Для сеток с различным размером ячеек Qв. имеет следующие значения смотри таблицу 10.1: Таблица 10.1- Исходные данные размер ячейки сетки 0,16 х 0,16 мм 40,0…45,0 л/с размер ячейки сетки 0,20 х 0,20 мм 50 л/с размер ячейки сетки 0,25 х 0,25 мм 60 л/с размер ячейки сетки 0,40 х 0,40 мм 140 л/с Количество вибросит ВС-1, необходимое для очистки циркулирующего раствора определяется из зависимости: (10.2) Пример. Подача буровых насосов Qн.= 30 л/с, в качестве бурового раствора используется раствор с вязкостью пл=0,025 Пас. Для качественной очистки выбираем сетку с размером ячейки 0,16 х 0,16 мм. Определим пропускную способность вибросита: ln Qр. = ln Qв. - 24,4 пл. = 3,81 - 24,4 0,025 = 3,81 - 0,61 = 3,2 или Qр = 24,5 л/с Следовательно, для очистки всего объема циркулирующего бурового раствора потребуется два вибросита: Из отечественных серийно выпускаемых вибросит для целей очистки буровых растворов рекомендуется вибросито ВCЛ с линейными колебаниями. Использование вибросит с мелкоячеистыми сетками позволит удалить из бурового раствора до 20…30% выбуренной породы. Пример расчета очистки бурового раствора гидроциклонными песко- и илоотделителями Эти устройства предназначены для удаления из бурового раствора частиц породы размером до 30…40 мкм. Эффективность разделения дисперсной фазы в центробежном поле гидроциклона зависит от многих факторов и в первую очередь от производительности шламового насоса (Q), напора (Н), плотности (р). и вязкости () бурового раствора. Для гидродинамически подобных гидроциклонов размер удаляемых частиц можно представить соотношением: (10.3) где: 1 - размер частиц, удаляемых гидроциклоном из тестовой жидкости, имеющей вязкость 1, и разность плотностей  1 = (п - в), мкм; п – плотность породы, г/см3, в – плотность воды, г/см3. 1 = 35 мкм (150 мм) 1 = 20 мкм ( 75 мм) 2 - размер частиц, которые будут удаляться гидроциклоном при реальных значениях вязкости 2 и разности плотностей  2= (п - р), мкм; р – плотность раствора, г/см3. определим размер частиц 2 которые способен удалить гидроциклон диаметром 150 мм из бурового раствора, имеющего вязкость 2 = 25 мПас и плотность  2 = (п - в) = (2,3 - 1, 1) = 1,2 г/см3. Подставляя исходные данные в формулу, получим: Определим размер частиц, которые способен выделить из бурового раствора гидроциклон размером 75 мм при аналогичных условиях: Как видно из приведенных расчетов, выбор и необходимость использования гидроциклонных песко - и илоотделителя должны решаться в зависимости от вязкости и плотности используемых растворов. В целом на гидроциклонных установках может быть удалено до 30% выбуренной породы. Пример расчета очистки бурового раствора с использованием центрифуги С учетом эффективности очистки раствора гидроциклонными аппаратами определим требуемую производительность центрифуги при непрерывной ее работе в процессе углубления скважины. Производительность центрифуги при полном удалении выбуренной по-роды из бурового раствора равна: (10.4) где: q - производительность центрифуги, м3/ч; Vп - объем выбуренной породы, м3/ч; Vп = Е F Vм (10.5) Е - коэффициент, учитывающий степень очистки раствора с помо-щью вибросит и гидроциклонов. (10.6) где: F - площадь скважины с учетом кавернозности, м2; Vм- механическая скорость бурения, м/ч; Пц- производительность циркуляционной системы, м3/ч;  - степень удаления породы центрифугой в долях единицы:  = 0,9. Г - содержание твердой фазы в исходном растворе. Предположим, что скважина бурится долотом - 0,216 м с механической скоростью Vм = 5,0 м/ч, производительность циркуляционной системы Qц = 108,0 м3/ч (30 л/с), содержание твердой фазы в исходном растворе 5%, коэффициент кавернозности 1,2. Определим требуемую производительность центрифуги, подставив ис-ходные данные в формулу (10.4): м3/ч Согласно технической характеристики и опыта использования центрифуги типа ОГШ - 500 имеют производительность до 11…12 м3/ч при очистке неутяжеленных буровых растворов. Следовательно, центрифуга будет использоваться периодически по мере накопления твердой фазы в буровом растворе. Время работы центрифуги будет составлять 20% от времени на механическое бурение. 11 Тампонажные растворы и материалы Качество крепления скважин определяется свойствами цементного раствора и камня. От свойств цементного раствора и подобранной рецептуры зависит весь процесс цементирования скважин. Для определения свойств цементного раствора необходимо точно соблюдать предложенные рекомендации: заданное водоцементное отношение (В/Ц) и тщательно перемешивать после затворения цементный раствор. Количество цемента для приготовления берется в зависимости от того, какое количество раствора при заданном В/Ц отношении следует получить. Цементный раствор (затворение) можно приготовить вручную или механическим способом. Рисунок 11.1 - Конус АзНИИ для определения растекаемости тампонажного раствора Плотность цементного раствора в буровой практике определяется ареометром. Растекаемость тампонажного раствора определяют конусом АзНИИ. Способность цементного раствора удерживать воду при наличии фильтрующей среды и перепада давления характеризуется скоростью водоотдачи. Скорость водоотдачи цементного раствора может быть определена с помощью прибора ВМ-6, предназначенного для измерения водоотдачи глинистых растворов. Наиболее быстрое схватывание цементного раствора происходит в том случае, когда он после затворения остается в покое. Простейший способ характеристики скорости схватывания в статических условиях измерение сроков схватывания с помощью прибора Вика Этот способ основан на периодическом измерении глубины погружения в твердеющий цементный раствор иглы определенного сечения под действием определенного веса. Сразу после затворения, когда цементный раствор находится в жидком состоянии, игла погружается в раствор на всю глубину. Но по мере того как раствор загустевает, движение иглы в нем замедляется и, наконец, наступает момент, когда она под действием веса стержня не доходит до дна сосуда с раствором. По прошествии еще некоторого времени наступает момент, когда игла уже не может погрузиться в цементный раствор на заметную глубину. По этому методу скорость схватывания характеризуется так называемыми сроками схватывания- сроком начала и сроком конца схватывания. Рисунок 11.2 - Прибор Вика 1-металлический стержень; 2-станина; 3-зажимной винт; 4-указатель; 5-шкала с делением; 6-пестик Тетмайера; 7- стальная игла. Время, прошедшее от момента затворения до того момента, когда игла не доходит до дна сосуда с раствором на 1-2 мм, называют сроком начала схватывания, а время, прошедшее от момента затворения до момента, когда игла погружается в раствор не более чем на 1 мм, -сроком конца схватывания 11.1 Тампонажный портландцемент Тампонажный портландцемент представляет собой разновидность портландцемента- порошкообразного минерального (неорганического) вяжущего материала, состоящего главным образом из высокоосновных силикатов кальция. Благодаря их особым свойствам, а также свойствам других искусственных минералов, входящих в состав портландцемента (алюминатов, ферритов кальция и др.), порошок портландцемента при смешивании с водой образует достаточно подвижную и не расслаивающуюся в определенном диапазоне концентраций суспензию, которая затвердевает в камневидное тонкопористое тело. Искусственные (не встречающиеся в природе) минералы портландцемента возникают в результате высокотемпературного обжига сырьевой смеси, содержащей в строго определенном соотношении: щелочной оксид-оксид кальция (СаО), кислотные оксиды-оксид кремния (Si02), оксид алюминия () и оксид железа (). В качестве исходного материала, содержащего СаО, при производстве портландцемента используют главным образом известняк или мел, но могут применяться и другие природные материалы, например гипс, а также промышленные отходы, содержащие в достаточном количестве оксид кальция. Источником кислотных оксидов являются чаще всего глины, но вместо глин могут применяться лессы, сланцы, суглинки, а также промышленные отходы, из которых главное место занимают доменные шлаки. Их состав близок к составу портландцемента, но они содержат меньшее количество СаО и. Для получения портландцемента в обжигаемую смесь достаточно добавить небольшое количество известняка и оксида железа. Вместо глинистого компонента в сырьевой смеси используют также другой промышленный отход нефтелиновый шлам, который по своему составу еще ближе к портландцементу, чем доменный шлак, но в нем также содержится недостаточное количество СаО. Ценным сырьевым материалом для производства портландцемента являются мергели - природные карбонаты кальция, содержащие более 20 % глинистых примесей. В состав некоторых мергелей оксид кальция и кислотные компоненты входят как раз в тех соотношениях, которые необходимы для производства портландцемента. Однако применением сырьевой смеси, состоящей только из двух компонентов: кальциевого и глинистого, часто не удается получить высококачественный портландцемент. Чтобы получить портландцемент с необходимыми свойствами, в сырьевую смесь вводят так называемые корректирующие добавки. Общая схема производства портландцемента включает добычу сырья (или доставку в случае применения промышленных отходов), приготовление сырьевой смеси (дробление, измельчение, дозирование, гомогенизация), обжиг сырьевой смеси, измельчение обожженного продукта (клинкера) в тонкий порошок с одновременным добавлением некоторых веществ. Существует два основных способа производства: мокрый и сухой. По мокрому способу сырьевые материалы измельчаются с одновременным добавлением воды. В результате получается пульпа (сырьевой шлам) -жидкость сметанообразной консистенции, содержащая 32--45 % воды. В жидком виде сырьевую смесь легче измельчать, дозировать, гомогенизировать и транспортировать по трубам внутри завода, однако на испарение добавленной воды приходится расходовать много тепла. Для обжига шлам подается в длинные вращающиеся печи. Печь представляет собой футерованный изнутри огнеупорным материалом стальной барабан диаметром 3—7мм длиной 90--200 м. Барабан печи установлен под углом 3--5 к гори­зонту и вращается с частотой 0,1--0,2 с-' (1--2 об/мин). Сырьевая смесь подается в верхний «холодный» конец печи, форсунка для пылевидного твердого (также жидкого) топлива или горелка для газа установлена у противоположного выгрузочного «горячего» конца, там же происходит выгрузка продукта обжига (клинкера). Перемещаясь в направлении наклона печи в результате ее вращения, обжигаемый материал движется навстречу горячим газам и постепенно нагревается. Максимальная температура обжигаемого материала составляет 1400-­1500С. Вследствие частичного расплавления обжигаемого материала и перекатывания его при вращении печи продукт обжига получается в виде плотных гранул размером от нескольких до 30 мм. При сухом способе производства сырьевые материалы после предварительного дробления измельчают в мельницах с одновременной сушкой, для чего в мельницы подают горящие газы, отходящие из вращающихся печей. Дозирование компонентов и гомогенизацию смеси производят в порошкообразном состоянии. Порошок для гомогенизации смеси перемешивается сжатым воздухом. Обжиг сырьевой смеси производят в две стадии. На первой стадии порошок встречается с горячими газами в циклонных теплообменниках, соединенных последовательно и рас­положенных один над другим. Проходя по ним (в каждом ниже расположенном циклоне температура входящего газа выше), порошок нагревается до 700—800С и затем поступает в сравнительно короткую вращающуюся печь длиной 60- 100 м. Для технологии важно быстрое охлаждение клинкера после печи, которое осуществляется воздухом в специальных холодильниках. Клинкер содержит образовавшиеся в процессе обжига искусственные минералы, обеспечивающие затвердевание водной суспензии портландцемента. Для получения готового портландцемента клинкер необходимо измельчить в тонкий порошок с добавлением некоторых веществ. Портландцементный клинкер измельчают в шаровых трубных мельницах. Готовый портландцемент упаковывают в бумажные мешки или отправляют потребителю в специальных железнодорожных вагонах, автоцементовозах. Влияние минералогического состава клинкера на свойства портландцемента. Важнейшими в составе портландцементного клинкера являются минералы-силикаты: алит и белит. Алит обусловливает быстрое твердение при температурах, близких к температуре на поверхности земли, высокую прочность и умеренно быстрое схватывание, характерные для портландцемента хорошего качества с высоким содержанием алита. Присутствие белита необходимо для долговечности цементного камня. Белит медленно реагирует с водой, обеспечивая залечивание микротрещин, возникающих при эксплуатации или в результате объемных изменений при твердении, длительное время поддерживает высокие значения рН паровой жидкости цементного камня, препятствуя процессам перекристаллизации. При повышении температуры сверх 80 С роль белита в процессе твердения возрастает, так как скорость его гидратации возрастает в очень большой степени. Трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит образуется в клинкере в результате введения в сырьевую смесь оксидов () и (), которые необходимы для снижения температуры появления расплава при обжиге. Поэтому эти минералы называются минералами-плавнями. их присутствие в портландцементе полезно пренизких температурах применения и вредно при высоких. Эти минералы, особенно трехкальциевый алюминат, быстро гидратируются, связывают много воды и выделяют относительно большое количество тепла при гидратации. Все это способствует более быстрому затвердеванию цементного раствора при низких положительных температурах и препятствует замерзанию воды в порах при отрицательных температурах. При высоких температурах присутствие этих минералов ускоряет схватывание, снижает термостойкость и, кроме того, при всех температурах снижает коррозионную стойкость против большинства (кроме солей магния) агрессивных пластовых флюидов. Добавки, вводимые при помоле цемента. В процессе помола в результате повышения температуры, и особенно при помоле недостаточно охлажденного клинкера, двуводный сульфат кальция, содержащийся в гипсовом камне, переходит в полугидрат (полуводный гипс) – СаSО4 ·0,5Н2О, влияние которого на скорость схватывания цементных растворов проявляется сильнее. Присутствие полуводного гипса может быть причиной «ложного схватывания» – явления преждевременного загустевания, которое исчезает при интенсивном перемешивании, но может вызвать значительный рост сопротивлений при прокачивании. Цемент, характеризующийся «ложным схватыванием», следует оставить для более длительного хранения, в результате которого это явление обычно исчезает. Содержание гипса в портландцементе составляет обычно 3-6 %. Общее содержание сульфатов в портландцементе в расчете на SОз, должно быть не менее 1,5 и не более 3,5 % по массе. Добавка гипса влияет также на прочность цементного камня. Оптимальная по величине добавка повышает прочность камня, добавка выше оптимальной – снижает. Инертные минеральные добавки. Инертными минеральными добавками называются добавки минерального происхождения, в обычных условиях лишь незначительно химически взаимодействующие с основным веществом портландцемента в процессе твердения. В качестве инертных минеральных добавок чаще других используют известняк и кварцевый песок. Введение инертных минеральных добавок в количестве до 10% по массе не ухудшает существенно свойства портландцемента, в некоторых случаях может их улучшать. Замена 10% клинкера значительно более дешевой, не под­верженной обжигу добавкой снижает себестоимость портландцемента и энергетические затраты на его производство. Инертные минеральные добавки увеличивают подвижность цементного раствора, и снижает его седиментационную устойчивость. Активные минеральные добавки. Все активные минеральные добавки повышают коррозионную стойкость портландцемента в сульфатных водах, а добавка шлака к магнезиальной коррозии. Чем большее содержится минеральных добавок в портландцементе, тем меньше выделяется тепла в начальной стадии твердения. Пластифицирующие добавки вводят для улучшения подвижности цементных растворов и бетонов. Гидрофобизирующие добавки вводятся для улучшения сохранности цемента при длительном хранении. Добавки-ускорители твердения для ускорения твердения тампонажного раствора. Особенности тампонажного портландцемента. Тампонажный портландцемент имеет несколько разновидностей, объединенных тем, что содержание в них портландцементного клинкера составляет не менее 30%. На некоторые их, выпускаемые главным образом цементной промышленностью, распространяется ГОСТ 1581—85.Тампонажные портландцементы делятся на базовые и спе­циальные. Базовые тампонажные портландцементы содержат клинкера не менее 95 % (ПЦТ-ДО) или не менее 75 % (ПЦТ-Д20) и могут применяться как в готовом виде для приготовления тампонажных растворов, так и в качестве основы для приготовления специальных тампонажных цементов. Базовый тампонажный портландцемент представляет собой разновидность портландцемента, по составу и свойствам ближе всего соответствую. Базовые тампонажные портландцементы выпускаются предприятиями и объединениями цементной промышленности, спе­циальные тампонажные цементы, относящиеся к группе ПЦТ-Д70.--как цементной промышленностью (в незначительном объеме и ограниченном ассортименте. В базовых тампонажных портландцементах ПЦТ-Д20 в соответствии с ГОСТ 1581—85). Содержится 10--20 % минеральных добавок, при этом допускается содержание доменных гранулированных шлаков и активных минеральных добавок до 20%, кварцевого песка или известняка (все добавки измельчаются совместно с клинкером и гипсом).

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»...