Проектирование технологического регламента на промывочные растворы для бурения скважины глубиной 3800 м на месторождении «Тамарлы»

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.1 - Типы и параметры буровых растворов

 

Наименование (тип) раствора	Интервал  бурения, м		Параметры бурового раствора
	от	до	плотность г/см3	условная  вязкость,  с	водоотдача  cм3/30мин	СНС, дПa через		корка, мм	рН
						1 мин	10 мин
Бентонитовый нестабилизированный	10	150	1,16-1,20	60-80	10-12	Не  регламенти-руются		2,5	9,5-10
Хлоркалиевый глинистый	150	700	1,21-1,23	40-60	6-8	20-30	20-40	до 2	9-10
Хлоркапиевый малоглинистый	700	2150	1,18-1,20	45-60	6-8	20-35	30-45	до  2	9-10
Биополимерный	2150	3800	1,24-1,27	35-60	3-5	10-25	15-35	до 0.5	9-10

 

6.Выбор материалов и химических реагентов для приготовления и обработки жидкости по интервалам бурения и в целом по скважине.

Таблица 5.1 - Компонентный состав бурового раствора и характеристики компонентов

Интервал бурения, m			Наименование (тип) раствора	Плотность раствора, g/сm3	Смена раствора для бурения  интервала  (ДА, НЕТ)	Наименование компонента	Плотность компонента g/сm3	Массовая  доля компонента, kg/m3
от  (верх)	до  (низ)
0	150		Бентонитовый нестабилизированный	1,16-1,20	нет	Бентонит ОСМА NaOH Na2CO3 МИЛ-ПАРК МД	2,4 2,5 2,1 1,8	80 1 2   2
150	700		Хлоркалиевый глинистый	1,21-1,23	нет	Бентонит ОСМА NaOH Na2CO3 KCl МИЛ-ПАК ЛВ БИО-ЛОЗ БАКЦИД МИЛ-ПАРК МД	2,4 2,5 2.1 1,6 1,03 - 0,85 1,8	20 2 2 40 3 6 1
700	2125		Хлоркапиевый малоглинистый	1,18-1,20	нет	NaOH Na2CO3 POTASSIUM CHLORIDE КСАНТАНТ ГАМ Д МИЛ-ПАК ЛВ БИО-ЛОЗ БАКСИД	2,5 2,1 -   -   - 0,85 1,8	1,5 2   40   1,5 8 8 2
2125	3800		Биополимерный	1,24-1,27	да	NaOH Na2CO3 KCl Биополимер(флоузан Биополимер(БИО-ПАК) Кемтрол Х DFE 806 DFE 805 КАРБОНАТ КАЛЬЦИЯ Бакцид КЛЭЙ-ТРОЛ ФИЛЬТРЕКС W.O ДЕФОУМ	2,5 2,1 1,6   - 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2	2 2 50 2,5 12   8 12 12 125 2,5 10 8

 

 

 

С точки зрения бурового предприятия данная гамма буровых  растворов подобрана вполне правильно  и целесообразно. При проводке основного  ствола скважины используется глинистый  водный раствор. Он удовлетворяет общепринятым требованиям  при бурении: обеспечивает необходимую репрессию на пласт, поддерживает гидростатическое давление в скважине, очищает забой от шлама  и т.д.

Основой в глинистом растворе является куганакский глинопорошок. Он применяется для структурообразования и увеличения плотности промывочной жидкости.

Кальцинированная  сода – порошок марки Б или I–III сортов (при изготовлении из нефелинового сырья). Добавляется в промывочную жидкость в сухом виде или в виде водного раствора 5-10 %-ной концентрации. Сильная щелочь. Применяется при модификации глинопорошков и баритового утяжелителя. Поставка в мешках массой 40-50 кг. Гарантийный срок годности 3-6 мес (зависит от завода-изготовителя). Вводится для повышения устойчивости стенок скважины  и связи ионов Ca⁺ и Mg⁺ в процессе бурения.

Графит – смазочная добавка. Порошок марок ГС-1, ГС-2, ГС-3 и ГС-4, применяется совместно с нефтью (СМАД-1) или отработавшим маслом в количестве 1-2%. Поставка в мешках массой 40 кг. Срок хранения не ограничен. 

Хлористый калий  или хлоркалий-электролит – ингибитор диспергации глины. Повышает устойчивость раствора к воздействию солей, устойчивость горных пород, а также улучшается качество вскрытия пласта. Порошок (гранулы, кристаллы) или куски различного размера. Добавляется в промывочную жидкость в товарном виде. Величина добавки 1-7%, зависит от типа и влажности разбуриваемых глинистых пород и типа промывочной жидкости. Поставляется в мешках массой 40-50 кг или навалом в крытых вагонах. Гарантийный срок годности 6-12 мес.

ФХЛС – феррохромлигносульфонат. Понизитель вязкости. Порошок, добавляемый в промывочную жидкость с pH=8,5-9,5 в сухом виде или в виде водного раствора 30-40%-ной концентрации. Величина добавки 2-3% (в пересчете на товарное вещество). Сильно вспенивает. Поставка в мешках массой 40 кг. Гарантия 12 месяц.

КМЦ - представляет собой  беловатое волокнистое вещество, медленно растворимое в воде с  образованием вязкого коллоидного  раствора. Низковязкие КМЦ-300, КМЦ-250 предназначены для снижения фильтрации буровых растворов от пресных до среднеминерализованных при температурах до 130-140°С. Высоковязкие КМЦ-500, КМЦ-600 снижают фильтрацию растворов, содержащих значительное количество солей кальция и магния. Их применяют при температурах соответственно 150-160 и 160-180°С. Оптимальная концентрация КМЦ в растворах - 0,8-1,2% при рН = 8-10. В буровой раствор вводят в виде 4-5%-ного водного раствора.

7.Определение потребности в материалах и химических реагентов для приготовления и обработки жидкости по интервалам бурения и в целом по скважине.

 

Сначала определяется количество бурового раствора V, необходимого для бурения скважины по формуле:

 

, м³, (13)

 

где  - объем желобной системы и приемных емкостей буровых насосов. Определяется для данного типа БУ и условий бурения в конкретном районе (например V_п = 50 м³);

 коэффициент запаса бурового раствора, принимаемый согласно [8] равным 1,5 в нормальных условиях бурения, и равным 2 в осложненных условиях (зоны возможных нефтегазопроявлений, вскрытие продуктивных горизонтов на вновь разбуриваемых площадях, бурение на газоконденсатных и газовых месторождениях, на месторождениях с АВПД или содержащих сероводород и другие токсичные соединения).

 

, м³, (14)

 

 

где  объем скважины в конце i-го интервала бурения с промывкой данным типом бурового раствора, м³;

величина технологического интервала скважины, м;

значение диаметра (диаметров) ствола скважины i-го технологического интервала, м.

 

D_i = k_i·d_н.дол , м ,     (15)

 

где коэффициент кавернозности i-го интервала.

 

, м³, (16)

где  объем бурового раствора теряемого безвозвратно в процессе бурения при поглощении, в очистных устройствах со шламом и т.д., м³;

 норма расхода бурового раствора на 1 м проходки i-го интервала в зависимости от скорости бурения, диаметра скважины, условий бурения, качества раствора и т.д., принимается согласно местным нормам по УБР или согласно таблице 16.

 

 

Норма расхода бурового раствора на метр проходки

табл 7.1

Диаметр долота, м	Норма расхода бурового раствора на метр проходки, м3/м
0,3973	0,47
0,2953	0,25
0,2699	0,20

 

В третьем варианте типа бурового раствора обязательно предусмотреть 2-3 интервала расчета объема бурового раствора, получаемого самозамесом при разбуривании глинистых пачек разреза.

Объем глины V_гл переходящей в буровой раствор в процессе разбуривания глинистой пачки, залегающей во вскрываемом скважиной геологическом разрезе, рассчитывается по формуле:

 

, м³ ,    (17)

 

где d_с– диаметр открытого ствола скважины, м;

h – мощность глинистой пачки, подлежащей разбуриванию, м.

 

Если глинистых пачек несколько, их объемы суммируются.

, м³

, м³

Массу чистой глины М_гл, подлежащей разбуриванию (за вычетом содержащихся в ней песка и других примесей), определяют по формуле:

 

, кг ,  (18)

, кг

 

где П_г – содержание песка и других примесей в глиноматериале, %.

 

Объем глинистого раствора V_г.р, получаемого самозамесом, определяется по формуле:

 

, м³.   (19)

 

Объем воды, необходимый для глинистого раствора, определяется по формуле:

, м³.   (20)

 

Полученные объемы растворов самозамесом сравнивают с необходимыми объемами буровых растворов для этих интервалов, если:

1) V_{самозам} › V_необх , то излишек раствора сбрасывают в систему очистки;

2) V_{самозам} ‹ V_необх, то недостающий объем раствора готовят как обычно, рассчитывая количество глинопорошка, воды и т.д.

 

Значения V определяются для каждого типа бурового раствора всех предлагаемых в проекте вариантов с учетом буровых растворов, применявшиеся при бурении верхних интервалов ствола скважины.

 

Затем определяют потребное количество материалов для приготовления растворов  проектируемого типа для каждого  варианта. Если применяют глинистый  раствор, то количество глинопорошка определяют по формуле:

 

, кг, (21)

 

где  количество глинопорошка, необходимое для приготовления 1м³ глинистого раствора необходимой плотности, кг/м³;

 

, кг/м³, (22)

 

где  - плотность сухого глинопорошка, которую можно применять по ТУ 39-044 и ГОСТ 25795 (ориентировочно =2700 кг/м³);

требуемая плотность бурового раствора, кг/м³;

кг/м³ плотность воды, взятой для приготовления раствора;

влажность глинопорошка.

Для уменьшения содержания твердой (коллоидной) фазы в глинистом растворе первоначально  плотность стандартного глинистого раствора необходимо принимать 1060 кг/м³ для глинопорошка 1 сорта , 1080 кг/м³ – для 2 сорта, 1100 кг/м³ – для 3 и 4 сортов. Если требуется применение, кроме бентонитовых, других глинопорошков (палыгорскитовых, калионитовых, гидрослюдистых), то стандартный глинистый раствор подбирают по ТУ 39-0147001-105-93. Затем плотность стандартного глинистого раствора доводят до требуемых значений за счет ввода утяжелителя. Для вариантов растворов, требующих уменьшения ингибированных систем, следует учесть увеличение плотности раствора при растворении ингибитора. Если раствор частично или полностью нарабатывается за счет разбуриваемых пород разреза, то необходимо пользоваться методикой расчета.

Количество утяжелителя, вводимого  в обрабатываемый раствор, определяется по формуле:

 

, кг,     (23)

 

где q_у– количество утяжелителя, необходимое для утяжеления 1 м³бурового раствора до заданной плотности;

 

, кг/м³,  (24)

 

где ρ_ур– заданная плотность утяжеленного бурового раствора, кг/м³;

ρ_у – плотность сухого утяжелителя, кг/м³;

ρ_ир– плотность исходного (обрабатываемого0 раствора, кг/м³;

ρ_в– плотность воды, кг/м³;

m_у– влажность утяжелителя, (ориентировочно 0,02-0,05).

 

Количество воды, необходимое для  приготовления заданного объема V бурового раствора, рассчитываем по формуле:

 

, м³ ,      (25)

 

где  количество воды для приготовления 1м³ бурового раствора, кг/м³.

, м³.     (26)

Количество каждого вида химического  реагента, необходимого для обработки  объема V бурового раствора находим по формуле:

 

 , м³,      (27)

где С – объемная концентрация реагента в буровом растворе, %.

Чаще концентрация химических реагентов  задается по весу от объема обрабатываемого  раствора. В этом случае количество вводимого в раствор реагента по массе определяется по формуле [7]:

, кг, (28)

 

где  концентрация химического реагента в весовых процентах.

Количество химреагента, необходимого для обработки раствора, определяется по формуле [7]:

 

. (29)

 

1.Бентонитовый нестабилизированный

 

,кг/м³,

 

   , кг 

 

, м³ 

,м³.

NaOH

Na₂CO₃

МИЛ-ПАРК МД

 

2. Хлоркалиевый глинистый

,кг/м³,

, кг 

, м³ 

,м³.

NaOH

 

Na₂CO₃

 

KCl

БИО-ЛОЗ

 

БАКЦИД

 

 

МИЛ-ПАРК МД

_{W.O ДЕФОУМ}

=1,5*317=475,5

3.Хлоркалиевый малоглинистый

,кг/м³,

 

, кг 

 

, м³ 

 

,м³.

NaOH

 

 

Na₂CO₃

 

 

KCl