Тема: Типы буровых растворов
При вращательном бурении нефтяных и газовых скважин в качестве промывочных жидкостей используются:
Ø агенты на водной основе (техническая вода, естественные буровые растворы, глинистые и неглинистые растворы);
Ø агенты на углеводородной основе;
Ø агенты на основе эмульсий;
Ø газообразные и аэрированные агенты.
Техническая вода- наиболее доступная и дешевая промывочная жидкость. Имея малую вязкость, она легко прокачивается, хорошо удаляет шлам с забоя скважины и лучше, чем другие жидкости, охлаждает долото. Однако она плохо удерживает частицы выбуренной породы не образует упрочняющей корки на стенке скважины, хорошо поглощается низконапорными пластами, вызывает набухание глинистых пород, ухудшает проницаемость коллекторов нефти и газа.
Естественным буровым раствором называют водную суспензию, образующуюся в скважине в результате диспергирования шлама горных пород, разбуриваемых на воде. Основное достоинство применения естественных буровых растворов состоит в значительном сокращении потребности в привозных материалах на их приготовление и обработку, что ведет к удешевлению растворов. Однако их качество и свойства зависят от минералогического состава и природы разбуриваемых глин, способа и режима бурения, типа породоразрушающего инструмента.
Глинистые буровые растворы получили наибольшее распространение при бурении скважин. Для бурового дела наибольший интерес представляют три группы глинистых минералов: бентонитовые (монтмориллонит, бейделлит, нонтронит, сапонит и др.), каолиновые (каолинит, галлуазит, накрит и др.) и гидрослюдистые (иллит, бравиазит и др.). Наилучшими качествами с точки зрения приготовления бурового раствора обладают монтмориллонит и другие бентонитовые минералы. Так, из 1 тонны бентонитовой глины можно получить около 15 м3 высококачественного глинистого раствора, тогда как из глины среднего качества - 4...8 м3, а из низкосортных глин - менее 3 м3. Глинистые растворы глинизируют стенки скважины, образуя тонкую плотную корку, которая препятствует проникновению фильтрата в пласты. Утяжеленные глинистые растворы, создавая большое противодавление на пласты, предупреждают проникновение пластовых вод, нефти и газа в скважину и открытое фонтанирование при бурении.
К неглинистым относятся буровые растворы, приготовленные без использования глины. Безглинистый буровой раствор с конденсированной твердой фазойготовится на водной основе. Дисперсная фаза в нем получается химическим путем, в результате взаимодействия находящихся в растворе ионов магния с щелочью NaOH или Са(ОН)2 Химическая реакция приводит к образованию в растворе микроскопических частиц гидрооксида магния Mg(OH)2 Раствор приобретает гелеобразную консистенцию и после химической обработки превращается в седиментационно устойчивую систему. Такой раствор сохраняет свои структурно-механические свойства при любой минерализации. Поэтому его применяют в случаях, когда требуется обеспечить высокую устойчивость стенок скважины
Буровые растворы на углеводородной основе представляют собой многокомпонентную систему, в которой дисперсионной средой является нефть или жидкие нефтепродукты. Буровые растворы на углеводородной основе не оказывают отрицательного влияния на свойства коллекторов нефти и газа, обладают смазывающей способностью: при их использовании уменьшается расход мощности на холостое вращение бурильной колонны в стволе скважины и снижается износ бурильных труб и долог. Однако стоимость приготовления таких буровых растворов довольно высока, они пожароопасные, трудно удаляются с инструмента и оборудования. Применяют буровые растворы на углеводородной основе для повышения эффективности бурения в породах-коллекторах и сохранения их нефтегазоотдачи на исходном уровне, а также для проводки скважин в сложных условиях при разбуривании мощных пачек набухающих глин и растворимых солей.
У эмульсионных буровых растворов дисперсионной средой является эмульсия типа «вода в нефти», а дисперсной фазой - глина. Буровой раствор, приготовленный на основе эмульсии типа «вода в нефти», называется обращенным эмульсионным. Эмульсионные буровые растворы используются при бурении в глинистых отложениях и солевых толщах. Они обладают хорошими смазочными свойствами и способствуют предупреждению прихвата инструмента в скважине.
Сущность бурения с продувкой газом заключается в том, что для очистки забоя, выноса выбуренной породы на дневную поверхность, а также для охлаждения долота используют сжатый воздух, естественный газ или выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Применение газообразных агентов позволяет получить большой экономический эффект: увеличивается механическая скорость (в 10...12 раз) и проходка на долото (в 10 раз и более). Благодаря высоким скоростям восходящего потока в затрубном пространстве, ускоряется вынос выбуренных частиц породы. Увеличивается коэффициент нефтегазоотдачи пласта.
Аэрированные буровые растворы представляют собой смеси пузырьков воздуха с промывочными жидкостями (водой, нефтеэмульсиями и др.). Для повышения стабильности аэрированных растворов в их состав вводят реагенты - поверхностноактивные вещества и пенообразователи. Аэрированные буровые растворы обладают теми же свойствами, что и жидкости, из которых они приготовлены (для глинистых растворов - образуют глинистую корку, обладают вязкостью и напряжением сдвига, сохраняют естественную проницаемость призабойной зоны пласта при его вскрытии).
Ингибированные буровые растворы.Растворы этого типа характеризуются тем, что в них создаются условия, препятствующие набуханию и диспергированию содержащейся в них глины. Наибольшее распространение из ингибированных буровых растворов получили кальциевые растворы: известковые и гипсовые. Известковые растворы представляют собой сложные системы, в которые кроме глины и воды входят четыре обязательных компонента: известь, каустик, понизитель вязкости и защитный реагент — понизитель показателя фильтрации. Помимо этого в составе могут быть добавки специального назначения (нефть или дизельное топливо, утяжелитель и др.). Известь обычно добавляется в количестве 0,2... 1,5 % и является основной ингибирующей добавкой, действующей непосредственно на глину и изменяющей ее свойства. Щелочь добавляется для снижения растворимости извести. Кроме того, присутствие щелочи в известковом растворе активизирует процессы, усиливает действие реагентов — понизителей вязкости и водоотдачи. В гипсовых растворах ингибирование осуществляется добавками гипса или алебастра и доведением содержания кальция в растворе до 3000 мг/л. Для регулирования вязкости таких растворов используют хромлигносульфаты, водоотдачи — карбоксиметилцеллюлозу. Гипсовые растворы отличаются термостойкостью (до 160... 180 °С) и применяются при разбуривании неустойчивых глинистых отложений при высокой температуре.
Солестойкие буровые растворы.Растворы этого типа характеризуются устойчивостью к действию солей, попадающих в буровой раствор в процессе разбуривания пластов, которые насыщены высокоминерализованными водами, сложенных различными солями (каменной солью, сильвинитом, бишофитом и т.д.). Наиболее простым солейстойким раствором является насыщенный раствор соли или пластовая высокоминерализованная вода, содержащая не менее 25 % соли. Глинистые растворы, насыщенные солью, используют при бурении в том случае, если нельзя применить безглинистые растворы.
Нефтяные растворы.Для бурения в осложненных условиях, а главным образом для вскрытия продуктивных пластов, применяют промывочные жидкости на неводной основе, в которых дисперсионной средой является не вода, а продукты нефти. В отечественном бурении находят применение два вида нефтяных растворов: с дизельным дистиллятором или дизельным топливом (дисперсионная среда), стабилизированный натриевым мылом окисленного парафина. В состав такого раствора входят: 10...20 % битума; 1,5...3,0 % натриевого мыла окисленного парафина; 0,7... 1,5 % едкого натра; 1,5% воды; остальное (до 100%) — нефтяная основа (дизельный дистиллят или дизельное топливо); на основе дистиллятных нефтепродуктов (дисперсионная среда), стабилизированный натриевым мылом окисленного петролатума. В состав такого раствора входят: 2... 5 % натриевого мыла окисленного петролатума; 15... 25 % окисленного битума; остальные компоненты — в том же количестве, что и в растворе первого типа.
Тест
1.От чего зависит успех проводки скважины:
А) от качества бурового раствора
В) от скорости бурения
С) от выбора бурового раствора
2.Какая технология приготовления буровых растворов широко используется в настоящее время:
А) технология приготовления буровых растворов из тампонажных материалов
В) технология приготовления утяжеленных буровых растворов
С) технология приготовления буровых растворов из порошкообразных материалов
3.Схема прохождения раствора должна соответствовать по следующей технологической цепочке:
А) скважина — газовый сепаратор — блок грубой очистки от шлама (вибросита) —
дегазатор — блок тонкой очистки от шлама (песко- и илоотделители, сепаратор)
В) скважина — газовый сепаратор — блок грубой очистки от шлама (вибросита) —
дегазатор — блок тонкой очистки от шлама (песко- и илоотделители, сепаратор) — блок
регулирования содержания и состава твердой фазы (центрифуга, гидроциклонный глиноотделитель)
С) скважина – манифольд – бурильные трубы – стояк – буровой рукав – насос – вертляг
4.На сколько процентов увеличивает степень очистки бурового раствора при применении гидроциклонного пескоотделителя:
А) 90%
В) 70-80%
С) 30-50%
5.Какими средствами можно достичь очень глубокой очистки неутяжеленного бурового раствора:
А) механическими
В) химическими
С) термическими
6.Что препятствует удалению шлама из раствора:
А) давление
В) пузырки газа
С) газовый конденсат
7.С помощью какого оборудования удаляют свободный газ из бурового раствора:
А) центрифуга
В) гидроциклонный илоотделитнль
С) газовый сепаратор
8.Каким прибором измеряют плотность раствора на буровой?
А) вискозиметром
В) ареометром
С) отстойником
9.Для чего применяют прибор вискозиметр?
А) для измерения плотности бурового раствора
В) для измерения содержания песка бурового раствора
С) для измерения вязкости бурового раствора
10.Каким прибором определяют содержание песка бурового раствора?
А) вискозиметром
В) ареометром
С) отстойником
Тест
1. Какие агенты используются при вращательном бурении нефтяных и газовых скважин в качестве промывочных жидкостей?
А) агенты на водной основе, на неводной основе, на основе эмульсий, газообразные и аэрированные, нефтяные
В) агенты на водной основе, на углеводородной основе, на основе эмульсий, газообразные и аэрированные
С) агенты на водной основе, ингибированные, солестойкие, нефтяные, газообразные и аэрированные
2. Какие растворы относятся к агентам на водной основе?
А) эмульсий, газообразные и аэрированные
В) глинистые, ингибированные, неглинистые, солестойкие
С) техническая вода, естественные растворы, глинистые, неглинистые
3. Наиболее доступная и дешевая промывочная жидкость?
А) техническая вода
В) глинистые растворы
С) сжатый газ
4. Основное достоинство естественных буровых растворов?
А) сокращение потребности в привозных материалах на их приготовление и обработку
В) доступность
С) обеспечение устойчивости стенок скважины
5. Что можно получит из 1 тонны бентонитовой глины?
А) низкосортные глинистые растворы
В) высококачественные глинистые растворы
С) утяжеленные глинистые растворы
6. При бурении каких пород используют эмульсионные буровые растворы?
А) доломиты, аргиллиты
В) мягких пород
С) глинистых отложении и солевых толщах
7. Как готовят неглинистые буровые растворы?
А) с добавкой химических реагентов
В) без добавления глины
С) без воды
8. Для чего применяют неглинистые буровые растворы?
А) для обеспечение устойчивости стенок скважины
В) для укрепление ствола скважины
С) для цементирование скважины
9. Какими свойствами обладают эмульсионные буровые растворы?
А) охлаждающими
В) смазочными
С) глинизирующими
10. Растворы, которые представляют собой многокомпонентную систему?
А) на водной основе
В) на неводной основе
С) на углеводородной основе
11. Растворы, которые создавая большое противодавление на пласты, предупреждают проникновение пластовых вод, нефти и газа в скважину и открытое фонтанирование при бурении называются…
А) эмульсионные растворы
В) глинистые растворы
С) утяжеленные глинистые растворы
12. При бурении с продувкой газом что используют для очистки забоя, выноса выбуренной породы на дневную поверхность, а также для охлаждения долота?
А) техническую воду, глинистые растворы
В) неглинистые растворы, нефтяные растворы, солестойкие растворы
С) сжатый газ, естественный газ, выхлопные газы