Буровые и тампонажные жидкости

 

 

6. Контроль качества бурового раствора.

Для контроля качества эмульсионного  раствора должен быть в наличии тестер электростабильности, что бы контролировать агрегативную устойчивость раствора.

 

 

 

 

3. Расчет материалов и химических реагентов.

При расчете материалов и  химических реагентов используются данные: по фактическому значения скорости бурения, конструкции скважины (табл. 1.7.), о составе циркуляционной системы (количество и объем приемных и  запасных емкостей), о составах буровых  растворов (см. 2.1.).

Состав циркуляционной системы.

Система очистки: 2 вибросита 

 

1. Расчет объемов буровых растворов.

 

V – общий объем бурового раствора при бурении под колонну.

 

V_i – объем бурового раствора, необходимый для бурения в данном интервале, м³;

n_р – норма расхода бурового раствора с учетом скорости бурения, диаметра долота и обработки раствора (Приложение 3 таблица 1), м³/м;

∆l – длина интервала бурения.

 

V_скв – объем раствора в скважине до перехода на новую систему или утяжеленную промывочную жидкость. м³;

V_ёмк – объём приемных емкостей, м³ (под направление и кондуктор принимают объем одной емкости).

 

Интервал 0 – 30 м.

Скорость бурения 5,7 м/с = 4100 м/ст.мес;

 

 

 

 

 

 

Интервал 30 – 750 м.

 Скорость бурения 1800 м/ст.мес; , , , .

 

 

 

 

 

 

Интервал 750 – 2464 м.

Скорость бурения 1840 м/ст.мес; , , , .

 

 

 

 

 

 

Интервал 2464 – 4022 м.

 Скорость бурения 960 м/ст.мес; , , , .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интервал 4022 – 4541 м.

 Скорость бурения 800 м/ст.мес; , , , ., .

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1 – Объемы бурового раствора

Интервал бурения	Глубина спуска обсадной колонны	Диаметр, м		Толщина стенки обсадной колонны, м	Объёмы, м3			Суммарный объём бурового раствора, м3
		колонны (Dнк)	долота (Dд)		Vскв	Vёмк	в интервале бурения
0 – 30 30 – 750 750 – 2464 2464 – 4022 4022 – 4541	0 30 750 2464 1465-4022	0 0,426 0,324 0,245 0,178	0,49 0,3937 0,2953 0,2191 0,1556	0 0,01 0,011 0,012 0,012	0 3,9 53,7 94,5 107,6	49 49 89 89 89	25,8 280,8 531,3 313,2 77,9	74,8 333,7 674 496,7 276,5

 

 

 

 

 

2. Расчет материалов.

Количество глинопорошка в тоннах.

 

- норма расхода глинопорошка для приготовления 1 м³ бурового раствора, т/м.

Количество утяжелителя  определяется по формуле

 

 

а, а’ – коэффициент повышения плотности бурового раствора по сравнению с исходной соответственно при полной замене раствора, при восполнении раствора в процессе углубления скважины.

 

Интервал 0 – 30 м.

 

 

 

Интервал 30 – 750 м.

 

 

 

Интервал 750 – 2464 м.

Замена раствора на безглинистую суспензию.

 

Интервал 2464 – 4022 м.

Замена раствора на обратную эмульсию, .

 

Интервал 4022 – 4541 м.

Используется обратная эмульсия, .

 

 

3. Расчет химических реагентов.

 

Интервал 0 – 30 м.

BENTONITE

SODA ASH (Na₂CO₃)  

SIBER-VIS 

 

Интервал 30 – 750 м.

BARITE

BENTONITE

CLAY SEAL PLUS

DRILLING DETERGENT

 

LUBRIOL

PAC-R(RE)

SODA ASH (Na₂CO₃)

 

Интервал 750 – 2464 м.

BARAZAN D 

BARITE

BORE-HIB DP

CALCIUM CARBONATE 50

 

CAUSTIC SODA 25 KG 

 

CLAY GRABBER

DRILLING DETERGENT

LUBRIOL

PAC-R(RE)

SODA ASH (Na₂CO₃)

 

Интервал 2464 – 4022 м.

BAROBLOK

CALCIUM CARBONATE 5

 

CALCIUM CARBONATE 50

 

CALCIUM CHLORIDE

 

DRIL-TREAT

DURATONE HT

EZ-MUL NT

GELTONE II

LIME (известь)

MINERAL OIL

RM-63

 

Интервал 4022 – 4541 м.

BAROBLOK

CALCIUM CARBONATE 5

 

CALCIUM CARBONATE 50

 

CALCIUM CHLORIDE

DRIL-TREAT

EZ-MUL NT

GELTONE II

LIME (известь)

MINERAL OIL

RM-63

OMC-42

 

Таблица 3.2. Расход применяемых реагентов по скважине в целом.

Название реагента	Расход реагента, т
BARITE	68,52
CALCIUM CARBONATE 50	62,44
CALCIUM CARBONATE 5	29,51
BENTONITE	10,21
LUBRIOL	4,37
PAC-R(RE)	3,00
BARAZAN D	2,70
BORE-HIB DP	2,70
SODA ASH	2,39
CLAY SEAL PLUS	1,33
DRILLING DETERGENT	1,00
MINERAL OIL	195,4
CALCIUM CHLORIDE	23,77
EZ-MUL NT	23,00
GELTONE II	10,70
BAROBLOK	8,62
LIME (известь)	2,30
CAUSTIC SODA	1,35
CLAY GRABBER	1,35
DURATONE HT	2,50
DRIL-TREAT	1,65
RM-63	0,66
OMC-42	0,16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Спец. вопрос. Буровые растворы на углеводородной основе.

 

В мировой практике доля применения РУО в последние годы возросла, и в основном приходится на строительство скважин в морских  условиях и бурение горизонтальных скважин. 

Актуальность применения РУО приобретает еще большое  значение, если учесть, что в ряде случаев они позволяют обеспечить успешную проводку скважин в сложных  геологических условиях, где применение растворов на водной основе не позволяет  осуществить безаварийное бурение. Благодаря высокой стабильности раствора и минимальной разупрочняющей способности, по отношению к неустойчивым отложениям, возможно одновременное бурение мощных отложений глин и солей без перекрытия их обсадной колонной, исключена наработка объема раствора, достигается удовлетворительная очистка его виброситом, пескоотделителями и центрифугой, с сохранением практически номинального ствола скважины, что обеспечивает высококачественное цементирование. Полностью исключаются прихваты инструмента при технологических стоянках. 

Известен успешный опыт применения различных технологических жидкостей  на углеводородной основе для капитального ремонта, глушения и освоения, перфорации скважин, обработки призабойной зоны продуктивных пластов и добывающих скважин, гидроразрыва пластов, кислотной обработки карбонатных коллекторов и т.п.

РУО представляет собой - безводные  и эмульсионные системы (ИЭР), в состав которых входят: дисперсионная среда - нефть, газоконденсат, различные нефтепродукты, углеводороды; дисперсная фаза - эмульгаторы, гидрофобизаторы, структурообразователи, регуляторы реологии, фильтрации, плотности, водная фаза различной степени минерализации. 

При этом большую часть  РУО составляет углеводородная фаза, токсичность которой определяет экологическую опасность бурового раствора для окружающей среды. 

Пригодность того или иного  материала, в качестве дисперсионной  среды оценивают как по его  физико-химическим свойствам, так и  технологическим свойствам РУО  на их основе. 

При подборе углеводородной фазы необходимо в первую очередь  проверить ее температуру вспышки. Температура вспышки приготовленного РУО должна на 30°С превышать температуру раствора (или на 50°С температуру самовоспламенения), выходящего из скважины. Температура вспышки РУО значительно выше, чем у исходной углеводородной среды, однако при ее выборе необходимо учитывать и пожарную безопасность на начальной стадии приготовления РУО. Серьезное внимание уделяется и токсичности углеводородов, а предельно-допустимая концентрация их паров в зоне работающего персонала не должна превышать установленную норму. 

По анализу современных литературных и промысловых данных разработана классификация дисперсионных сред. 

Классификация дисперсионных  сред РУО: 

• природные углеводородные жидкости (ПУЖ) - нефти и газоконденсаты; 
• продукты переработки нефти (ППН), газоконденсата (ППГ) - керосины, газойли, ракетные и дизельные топлива, масла, парафины; 
• продукты нефтехимического синтеза и синтеза на основе животного и растительного сырья (ПНХС) - олефины, их олигомеры, полиолефины, линейные алкилбензолы, ацетали, простые и сложные эфиры; 
• отходы нефтепереработки (ОП), НХС и др. - отходы. 

В основном это жидкие углеводородов  с числом атомов углерода от С5 до С32, многие из них представляют собой  сложные смеси, состав которых, во многих случаях, не идентифицирован. Наиболее распространенный компонент РУО - дизельное  топливо. 

Реагенты - структурообразователи могут быть представлены коллоидной фазой:

• органического состава (асфальто-смолистые вещества - битумы, углерод, сажа, мыла высокомолекулярных органических кислот, нефтерастворимые полимеры и ДР-Х 
• неорганического состава - тонкодисперсными минеральными наполнителями (глины, мел, асбест и т. п.) или синтетической конденсированной твердой фазой (гидрооксиды и гидроксокарбонаты поливалентных металлов) другими твердыми добавками, а также эмульгированной водной фазой.
• смешанного состава (неорганические наполнители, модифицированные ПАВ, для придания им гидрофобных свойств, например - органоглины - бентонитовые глины, модифицированные четвертичными аммонийными солями - ЧАС и т.п.). 

Структурообразователи используются для повышения агрегативной и седиментационной устойчивости эмульсий, создания тиксотропной структуры и снижения фильтрации. 

Стабилизация дисперсной фазы РУО достигается специальными ПАВ - эмульгаторами и гидрофобизаторами. ПАВ играют огромную роль в составе  РУО. Даже небольшие добавки специальных  реагентов (0,25-0,5%) способны полностью  изменить свойства РУО. Именно комплекс ПАВ, используемых в рецептурах РУО, определяет их агрегативную и седиментационную стабильность раствора, устойчивость к воздействию агрессивных факторов, управляет процессами сольватации дисперсной фазы раствора. 

В составе РУО ПАВ выполняют  следующие функции: 

Эмульгаторы (основные и  дополнительные). Это маслорастворимые металлические мыла органических кислот, маслорастворимые оксиэтилированные производные органических кислот, сложных эфиров, аминов, амидов, имидозалинов, полиамиды олигомерного строения, сложные эфиры жирных кислот, аминоспиртов и т.д. 

Источником длинноцепочных углеводородных радикалов для их получения служат, как правило, высокомолекулярные органические продукты, содержащие синтетические жирные кислоты (СЖК), кубовые остатки СЖК, талловое масло, окисленный петролатум, гудроны растительных и животных жиров, госсиполовая смола, нафтеновые кислоты и т.д.

Гидрофобтаторы. Эти ПАВы усиливают степень сродства дисперсной фазы РУО к углеводородной дисперсионной среде, защищая ее от гидрофильной флокуляции. 

В составе ИЭР данные ПАВ  часто дополняют действие основных эмульгаторов, исполняя роль стабилизаторов эмульсий. К этой группе ПАВ относятся  водо- и маслорастворимые сульфонаты, соли жирных сульфокислот, органические высоко-молекулярные кислоты, соли высших алифатических аминов, амидов и имидозолинов, кремнийорганические жидкости, азотсодержащие производные жирных кислот.

Гидрофобизирующее действие компоненты РУО должны оказывать как на компоненты бурового раствора (например: утяжелитель), так и на выбуренную породу. В состав РУО могут входить добавки для снижения фильтрации дисперсионной среды в пористые горные породы. 

Понизители вязкости. Позволяют за счет адсорбционной блокировки частиц дисперсной фазы значительно повысить объемное заполнение его системы без ущерба для технологических свойств. 

К этим ПАВам относятся маслорастворимые сульфонаты, сульфоэтоксилаты, маслорастворимые поверхностно-активные полимеры, амино-амидоимидозолины и их соли. 

Как видно из этого перечня  реагентов, одно соединение в составе  эмульсии может выполнять индивидуальную или многофункциональную роль, что  объясняется его химической природой и механизмом действия, а также  условиями применения РУО. Изменяя  соотношение исходных компонентов  и термобарические условия синтеза  ПАВ можно усиливать эффективность  одного и того же класса химических соединений в том или ином направлении. 

В безводных РУО вода содержится в связанном (кристаллизационная) и свободном виде, в количестве необходимом для функционирования химреагентов. Как правило, в этих случаях потребное количество воды не превышает 3 - 5% в объёме. Системы безводных РУО обычно используется для отбора керна. 

Наибольшее распространение  в мировой практике бурения нашли  инвертные эмульсионные растворы. Для бурения обычно используется ИЭР с объемным соотношением углеводородная фаза / водная фаза - от 95:5 до 50:50. 

В ИЭР эмульгированная вода является основной дисперсной фазой, которая вместе со структурообразователями определяет реологические и структурные свойства РУО, служит для частичной замены дорогостоящей органической дисперсионной среды. В таких растворах содержание водной фазы находится в диапазоне 10 -90%. Для предотвращения увлажнения разбуриваемой породы и появления связанных с этим осложнений водная фаза минерализуется с целью снижения ее активности различными солями NaCl, СаС12 и др.