Буровые растворы

33. Сущность очистки БР с помощью вибросит, гидроциклонов и центрифуг

В результате разрушения горных пород на забое скважины циркулирующий в ней буровой раствор непрерывно обогащается шламом, что приводит к росту плотности, вязкости и статического напряжения сдвига бурового раствора со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями: снижение механической скорости бурения и проходки на долото; снижение ресурса работы гидравлического оборудования (буровых насосов, вертлюгов);увеличение вероятности возникновения различного рода осложнений, аварий и др. Поэтому обязательность очистки БР от шлама не вызывает никаких сомнений. Из устройств, ускоряющих процесс очистки БР за счет вибраций, наибольшим распространением, как в нашей стране, так и за рубежом пользуется вибросита. Принцип действия вибросита заключается в следующем: выходящий из скважины поток БР поступает равномерным слоем на натянутую на вибрирующей раме сетку, шлам по наклонной сетке сбрасывается за пределы вибросита, а очищенный буровой раствор протекает сквозь отверстия сетки в приемную емкость. Источником колебаний вибрирующей рамы является, как правило, электродвигатель и эксцентриковый вал, соединенный с электродвигателем клиноременной передачей. Основным показателем, определяющим степень очистки, пропускную способность вибросит, величину потерь БР со шламом и срок службы сеток является размер их ячеек. Степень очистки БР тем выше, чем меньше размер ячеек сетки. Но с уменьшением размера ячеек: снижается пропускная способность сеток; уменьшается срок службы сеток; увеличиваются потери БР, сбрасываемого со шламом в отвал. Однако, даже лучшие конструкции вибросит обеспечивают удаление из БР не более чем 50 % выбуренной породы. Для очистки БР от тонкодисперсного шлама используют устройства, ускоряющие его отделение за счет центробежного эффекта (центробежное ускорение в таких устройствах может более чем в 100 раз превышать ускорение свободного падения).Среди этих устройств наибольшим распространением пользуются гидроциклоны, которые способны отделять частицы шлама размером ? 0,03 мм. Конструктивно гидроциклон представляет собой неподвижный аппарат, состоящий из цилиндрической, конической частей и патрубков: питающего 1, сливного 2 и пескового 3. БР, предварительно очищенный на вибросите, тангенциально (по касательной) вводится внутрь цилиндрической полости гидроциклона, за счет чего приобретает вихревое движение. Под действием центробежных сил частицы шлама отбрасываются к стенкам гидроциклона и опускаются по конусу в песковый патрубок (на сброс). Освободившийся от шлама БР поднимается вверх. Потому что вблизи оси гидроциклона центробежная сила настолько велика, что поток БР разрывается, образуя воздушный столб (разряжение), вдоль которого внутренний поток поднимается вверх и разгружается через сливной патрубок. Для эффективной очистки БР необходимо последовательно использовать вибросито (ВС) a пескоотделитель (ПГ) a илоотделитель (ИГ), т.е. так называемую трехступенчатую систему очистки, обеспечивающую удаление из БР более 60 % выбуренной породы. Четвертой ступенью в этой системе является центрифуга.

34. Назначение и виды утяжелителей и наполнителей. Принципы определения утяжеляющей и закупоривающей способности

Очевидно, что чем ниже качество глинопорошка, т.е. чем ниже выход глинистого раствора, тем выше его плотность при одной и той же эффективной вязкости. Когда же необходим буровой раствор с большей плотностью (предупреждение газоводонефтепроявлений в зонах АВПД) используют добавки тонко размолотых порошков инертных тяжелых минералов - утяжелителей. В зависимости от основы минерала природные утяжелители делятся на 4 вида (расположены в порядке роста утяжеляющей способности): карбонатные: известняк (CaCO3, r = 2600…2800 кг/м3), доломит (CaCO3·MgCO3, r = 2800…2900 кг/м3);баритовые: сульфат бария или барит (BaSO4, r = 4200…4500 кг/м3);железистые: гематит (Fe2O3, r = 4900…5300 кг/м3); магнетит (Fe3O4, r = 5000…5200 кг/м3);свинцовые: галенит (PbS, максимально достижимая плотность бурового раствора равна 3840 кг/м3). Кроме плотности, другими важнейшими характеристиками утяжелителя являются: инертность (минимальное изменение всех других свойств бурового раствора, кроме плотности);

абразивность;степень дисперсности (тонкость помола). Все эти характеристики взаимосвязаны. Так, чем выше степень дисперсности утяжелителя, тем он менее инертен и абразивен. При низкой степени дисперсности - выше абразивность и инертность утяжелителя, но ниже седиментационная устойчивость утяжеленного раствора. Закупоривающие материалы (наполнители). Бурение в сложных геолого-технических условиях нередко сопровождается поглощением бурового раствора, т. е. его уходом из ствола скважины в околоствольное пространство. Обязательными условиями возникновения поглощений бурового раствора являются наличие перепада давления в системе «ствол скважины - пласт» и наличие в вскрываемых пластах каналов, по которым буровой раствор может уходить из ствола скважины вглубь этих пластов. Исходя из названных условий возникновения поглощений все мероприятия по их предупреждению и ликвидации сводятся к снижению перепада давления или репрессии на поглощающие пласты и, что более радикально, к изоляции каналов поглощения. Среди многочисленных способов изоляции каналов поглощения наиболее простым, доступным, дешевым, весьма оперативным и достаточно высокоэффективным является их закупоривание вводимыми в буровой раствор наполнителями. Накопленный зарубежными специалистами опыт показывает, что суммарное массовое содержание наполнителей в буровом растворе, вполне достаточное для ликвидации поглощений различной интенсивности, включая полное, и не вызывающее каких-либо нарушений процесса роторного бурения, составляет до 5…7 %. При этом наилучшие результаты достигаются при использовании смесей (композиций) наполнителей различного вида (волокнистые, зернистые, чешуйчато-пластинчатые и др.) и преимущественно в разрезах, представленных крепкими породами.

35. Фильтрационно - коркообразующие свойства БР. Устройство прибора ВМ - 6 и порядок работы с ним. Определение толщины, напряжения сдвига фильтрационной корки и ее проницаемости

Столб бурового раствора, заполняющего скважину, создает гидростатическое давление, которое, как правило, превышает давление пластовых флюидов, находящихся в порах горных пород. Поскольку все горные породы в той или иной мере проницаемы, то при вскрытии их бурением под воздействием перепада давления происходит проникновение дисперсионной среды бурового раствора в околоствольное пространство. Поток дисперсионной среды перемещает частицы твердой фазы в направлении стенок скважины и если эти частицы имеют критический размер (примерно равный 1/3 размера пор), то они застревают в суженных горловинах входа в поры и закупоривают их. Как только происходит закупорка, в поровом пространстве задерживаются и самые мелкие частицы твердой фазы, которые откладываются на стенках скважины, образуя фильтрационную корку, через которую в околоствольное пространство поступает только фильтрат.

В процессе сооружения скважины проявляются два вида фильтрации: статическая, протекающая при отсутствии циркуляции бурового раствора в скважине; динамическая, происходящая в условиях циркуляции бурового раствора. В условиях статической фильтрации, когда буровой раствор неподвижен, скорость фильтрации (объем фильтрата, поступающего на единицу площади пласта в единицу времени) снижается, а толщина фильтрационной корки - увеличивается со скоростью, затухающей во времени. В условиях динамической фильтрации рост фильтрационной корки ограничен эрозионным (разрушающим) воздействием восходящего потока бурового раствора. Степень эрозии корки зависит от режима течения бурового раствора в кольцевом пространстве (ламинарный, турбулентный) и других факторов. В момент вскрытия (обнажения) пласта скорость фильтрации высока и фильтрационная корка быстро растет. После того, как скорость роста корки становится равной скорости ее эрозии (разрушения), толщина корки и скорость фильтрации сохраняются постоянными. Проникновение фильтрата в продуктивные песчано-глинистые пласты приводит к набуханию входящих в их состав глинистых минералов; образованию нерастворимых осадков, эмульсий и гелей, вызванному взаимодействием фильтрата с пластовыми флюидами, изменению вязкости последних и др. В результате снижается проницаемость приствольной зоны продуктивного пласта, что затрудняет вызов притока пластового флюида при освоении скважины и существенно уменьшает ее дебит, особенно в начальный период эксплуатации. Прибор ВМ-6 состоит из плунжера 1, груза-шкалы 2, цилиндра 3 с ввернутой в него втулкой 4, иглы 5, фильтрационного стакана 6, основания 7, пробки 8, резиновой прокладки 9 и бумажного фильтра 10. В комплект прибора входят бачок для масла емкостью 0,5 л, обеззоленная фильтровальная бумага или готовые фильтры диаметром 70 мм. Максимальная водоотдача, которую можно измерить непосредственно на приборах ВМ-6, составляет 40 см3 за 30 мин. Для того чтобы можно было измерить больший показатель, к прибору прилагаются бланки с двойной логарифмической сеткой. Зависимость водоотдачи от времени на такой сетке выражается прямой линией. Порядок работы: смачивают кружок фильтровальной бумаги диаметром 75 мм водой, кладут его на дно поддона, сверху кладут резиновую прокладку и накручивают стакан;отверстие в поддоне закрывают пробкой; исследуемый буровой раствор в стакан объемом 120 см3, не доливая до края на 3-4 мм; навинчивают напорный цилиндр с закрытым игольчатым клапаном на стакан, сверху наливают машинное масло; вставляют плунжер в цилиндр (для создания давления 0,1 МПа), и, приоткрыв спускную иглу, легким вращением подводят нулевое деление на шкале к отсчетной риске на втулке цилиндра; закрывают спускной игольчатый клапан, открывают отверстие в поддоне, вынув пробку, и одновременно включив секундомер. При открытии отверстия может произойти резкое опускание плунжера на определенную величину («скачок»). Значение «скачка» необходимо вычесть из полученного по шкале значения показателя фильтрации;

через 30 минут делают отсчет по шкале (глаз должен находиться на уровне отсчетной риски), открывают спускную иглу, выпускают масло и опустившийся плунжер вынимают из цилиндра;игольчатый клапан закрывают, цилиндр отворачивают, масло сливают; раствор выливают, отвинчивают стакан и достают фильтрационную корку. Измеряют толщину фильтрационной корки.

36. БР с конденсированной твердой фазой. Особенности технологических свойств, область использования

Впервые буровые растворы с конденсированной твердой фазой были разработаны в нашей стране группой сотрудников ныне Российского государственного университета нефти и газа под руководством О.К. Ангелопуло. Конденсационный способ получения коллоидных растворов основан на образовании нерастворимых твердых частиц из сильно пересыщенных растворов различных электролитов (солей, щелочей). К настоящему времени разработано около 20 рецептур буровых растворов с конденсированной твердой фазой, большинство из которых защищены патентами России, США, Польши. Однако в силу разных причин достаточно широкое практическое применение получил только гидрогель магния. Безглинистый буровой раствор с конденсированной твердой фазой готовится на водной основе. Дисперсная фаза в нем получается химическим путем, в результате взаимодействия находящихся в растворе ионов магния с щелочью NaОН или Са(ОН)2. Химическая реакция приводит к образованию в растворе микроскопических частиц гидрооксида магния М§(ОН)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, но обеспечить контроль и регулирование минерализации раствора сложно.

37. Классификация реагентов по химическому составу и характеру действия на свойства БР. Механизм действия основных типов химреагентов.

Большинство реагентов, применяющихся в бурении, сложны по своему химическому составу или представляют собой смеси веществ различного химического строения, однако все их можно объединить в восемь групп: 1. Полисахариды - естественные (природные) полимеры Важнейшими полисахаридами являются крахмал и целлюлоза. Сырьем для производства крахмала служат картофель, кукуруза, рис, пшеница, а целлюлозы (Ц) - древесина (40 - 55 % Ц) и волокна хлопковых семян (95 - 98 % Ц). Основные реагенты этой группы: крахмал;модифицированный крахмал (МК);карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ - 500, 600, 700) и ее зарубежные аналоги FINOGELL, FIN-FIX и др.;КМЦ марки «Торос-2» - буровая.2. Акриловые полимеры - синтетические полимеры, являющиеся продуктами нефтехимии.Основные реагенты этой группы: гидролизованный полиакрилонитрил, полиакриламид (ПАА) и их зарубежные аналоги.3. Гуматные реагенты - натриевые или калиевые соли гуминовых кислот, получаемые экстракцией из бурого угля или торфа в присутствии щелочи (NaOH, KOH).4. Лигносульфонаты, сырьем для получения которых служат многотоннажные отходы производства целлюлозы сульфитной варкой древесины.5. Реагенты на основе гидролизного лигнина (сырьем для их получения служит гидролизный лигнин, который является отходом при производстве спирта из древесины, подсолнечной лузги, кукурузных кочерыжек, хлопковой шелухи и др.).6. Электролиты - кислоты, соли и основания (щелочи): NaOH - гидроокись натрия (едкий натр, каустическая сода), Na2CO3 - карбонат натрия (кальцинированная сода), КОН - гидроокись калия (едкий калий), Ca(OH)2 - гидроксид кальция (гашеная известь), CaCl2 - хлористый кальций, KCl - хлористый калий, жидкое стекло натриевое Na2O·nSiO2 и калиевое К2O·nSiO2, KАl(SO4)2 - алюмокалиевые квасцы, нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) и др.7. Кремнийорганические жидкости - синтетические полимеры, содержащие в макромолекуле атомы кремния и углерода.8. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), способные адсорбироваться на поверхности раздела фаз (воздух-жидкость, жидкость жидкость, жидкость-твердое тело) и снижать вследствие этого межфазное поверхностное натяжение.

38. Влияние реологических свойств БР на основные показатели и процессы, связанные с бурением скважин

Реологические свойства буровых растворов оказывают превалирующее влияние на следующие показатели и процессы, связанные с бурением скважин: степень очистки забоя скважины от шлама;степень охлаждения породоразрушающего инструмента;

транспортирующую способность потока;величину гидравлических сопротивлений во всех звеньях циркуляционной системы скважины;величину гидродинамического давления на забой и стенки скважины в процессе бурения;амплитуду колебаний давления при пуске и остановке насосов, выполнении СПО и проработке скважины с расхаживанием бурильной колонны;интенсивность обогащения бурового раствора шламом;полноту замещения бурового раствора тампонажным в кольцевом пространстве между обсадной колонной и стенками скважины и др. Идеальный с точки зрения реологии буровой раствор в нисходящем потоке (в бурильной колонне, гидравлическом забойном двигателе, насадках долота), на забое и в очистных устройствах должен обладать вязкостью, близкой к вязкости воды, а в восходящем потоке иметь вязкость, необходимую и достаточную для транспортирования шлама на поверхность без аккумуляции его в скважине.

39. Технические средства и технология приготовления БР

Для приготовления БР применяют два вида мешалок: механические; гидравлические. Механические мешалки: лопастные; фрезерно-струйные мельницы (ФСМ). Гидравлические мешалки: эжекторные; гидромониторные; вихревые. Механические мешалки лопастного типа представляют собой металлическую емкость цилиндрического или овального сечения, внутри которой находятся один или два вала с лопастями (например, лопастная механическая мешалка марки МГ2-4Х имеет два вала и емкость объемом 4 м3). Достоинства: простота конструкции и высокое качество приготовления БР. Недостатки: низкая производительность (до 6 м3/ч при использовании глинопорошков). ФСМ в общем виде состоит из бункера 1, ротора 2 с лопастями, диспергирующей рифленой плиты 3 и выходной решетки 4. Принцип действия ФСМ: исходные материалы, непрерывно подаваемые в бункер, захватываются лопастями вращающегося ротора и отбрасываются на диспергирующую плиту. Дополнительное диспергирование исходных материалов осуществляется при ударе струй, выбрасываемых лопастями ротора, о выходную решетку. Достоинства ФСМ: достаточно простая конструкция; высокая производительность (до 20…25 м3/ч при использовании механизированной загрузки глинопорошка). Недостатки: низкое качество получаемого БР. Повысить качество получаемого БР можно двумя путями: многократной циркуляцией раствора по схеме: ФСМ емкость насос ФСМ;

пропусканием приготовленного в ФСМ раствора через специальные устройства - диспергаторы, обеспечивающие дополнительное измельчение частиц (агрегатов) глины. Гидравлическая мешалка эжекторного типа в общем виде состоит из приемной 1 и смесительной 2 камер, сменного штуцера (сопла) 3, загрузочной воронки 4 и линии подвода 5 глинопорошка (утяжелителя) от бункеров БПР-70. Принцип действия мешалки эжекторного типа: в результате истечения воды (раствора химических реагентов) из сопла с высокой скоростью в приемной камере создается разряжение, благодаря чему в неё из воронки (из бункера БПР) засасывается глинопорошок (утяжелитель). Достоинства мешалок эжекторного типа: высокая производительность (70…90 м3/ч при беспрерывной механизированной подаче глинопорошка). Недостатки: качество приготавливаемого БР ниже, чем в механических мешалках лопастного типа. . Приготовление БР: Приготовление - это процесс получения бурового раствора с требуемыми свойствами в результате переработки исходных материалов и их химического взаимодействия. Исходные материалы:техническая вода, углеводородные жидкости (дисперсионная среда);глиноматериалы, утяжелители, твердые нефтепродукты (дисперсная фаза);химические реагенты и добавки (регуляторы свойств БР). Переработка - это диспергирование (измельчение), растворение и перемешивание исходных материалов.

40. Показатели качества (сортности) глин, методика их определения. Глинопорошки, их разновидности

Основным показателем качества (сортности) глин, используемых для целей бурения, является выход (объем) глинистого раствора в м3 с эффективной вязкостью равной 20 мПа·с, получаемый из 1 т глины. С целью ускорения приготовления глинистых растворов преимущественно используют глины в виде порошков. Глинопорошок представляет собой высушенную и измельченную глину с добавками или без добавок химических реагентов. Глинопорошки готовят из бентонитовых (ПБ), палыгорскитовых (ПП) и каолинит - гидрослюдистых (ПКГ) глин. Для повышения качества глинопорошков и, тем самым, для повышения выхода глинистого раствора, на ряде заводов во время помола глины в нее добавляют различные химические реагенты (Na2CО3, М-14ВВ, метас и др.). Такие глинопорошки называют модифицированными (ПБМ, ППМ). Выход глинистого раствора из них в 1,5-2 раза выше, чем из природной глины. Например, добавка Na2CО3 способствует переводу Са-бентонита в натриевую форму, которая лучше набухает, сильнее гидратируется и легче диспергируется.

41. Реологические свойства БР. Понятие о вязкости, ламинарном режиме течения и градиенте скорости сдвига. Закон внутреннего трения Ньютона. Реограмма ньютоновской жидкости

Все жидкости обладают подвижностью, т.е. способностью течь. Наука о течении жидкостей называется реологией, а их свойства, связанные с течением, называются реологическими. Если жидкость, протекающую через трубку, разделить условно на концентрические слои, то окажется, что эти слои движутся с различными скоростями, причем форма (эпюра) распределения скоростей имеет вид параболы. Такое течение жидкости называется ламинарным (струйным). Отношение разности в скоростях соседних слоев Du к расстоянию между ними Dr называется скоростью сдвига g = Du/Dr. Сила взаимодействия между двумя соседними слоями, перемещающимися относительно друг друга с определенной скоростью, зависит от рода жидкости, площади соприкосновения трущихся слоев и скорости сдвига (закон внутреннего трения И. Ньютона) F = mSg, где F - сила трения между двумя соседними слоями жидкости; m - динамическая вязкость (вязкость), зависящая от природы жидкости; S - площадь соприкосновения слоев; g - скорость сдвига. Реограмма (график зависимости t = f(g) ньютоновских (вязких) жидкостей представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Из графика следует, что для ньютоновских жидкостей динамическая вязкость остается неизменной при любой скорости сдвига (в трубах, в затрубном пространстве, в насадках долота) и геометрически представляет собой тангенс угла наклона реологической кривой к оси скорости сдвига.

42. Пути решения экологических проблем, связанных с использованием БР

С экологических позиций необходимо использовать биологически нестойкие ПАВ, быстро разлагающиеся под воздействием солнца и бактерий (сульфонол НП-3, хлористый сульфонол и др.). Пути экологизации промывочных жидкостей: минимизация объемов буровых отходов и токсичности той их части, которая подлежит размещению в ОПС;применение экологически безопасных промывочных жидкостей. Для снижения масштабов и степени загрязнения ОПС необходимо: исключить утечки промывочных жидкостей из всех элементов наземной циркуляционной системы (НЦС) скважины и из мест сбора образующихся отходов бурения; утилизировать (вторично использовать) отходы бурения путем применения в процессе сооружения скважины безамбарной технологии, заключающейся в непрерывной очистке промывочной жидкости от шлама, полном разделении определенной части промывочной жидкости на твердую и жидкую фазы; повторном использовании жидкой фазы на разбавление, приготовление новых порций промывочной жидкости и другие цели, а по окончании бурения - в отверждении обезвоженной твердой фазы с помощью различных вяжущих добавок, в частности, цемента.

43. Краткая характеристика основных химреагентов: КМЦ, гипана, ПАА и их аналогов; УЩР, КССБ, окзила, NaOH, Na2 CO3 , CaC?2 , КC?, НТФ, ГКЖ

Многие химреагенты ,применяющиеся в бурении имеют сложный химический состав или представляют собой смеси веществ разного химического строения. Но все они делятся на группы. КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза) относится к группе-- полисахариды-- естественные полимеры . Гипан(гидролизованный полиакрилонитрил) входит в группу--акриловые полимеры-- синтетические полимеры, являющиеся продуктами нефтехимии. ПАА (полиакриламид) тоже входит в группу-- акриловые полимеры. Все эти реагенты являются понизителями фильтрации. УЩР (углещелочной реагент)--гуматные реагенты--понизитель фильтрации. КССБ(конденсированная сульфатно-спиртовая барда)--лигносульфонаты(получают из отходов производства целлюлозы)--пониз. фильтр. NaOH, Na2 CO3 , CaC?2 , КC?-электролиты- выполняют роль структурообразователей, регуляторов щелочности, ингибиторов глинистых пород и регуляторов термостойкости.

44. Структурно - механические свойства БР. Понятие о золях и гелях. Явление тиксотропии. Устройство прибора СНС - 2 и порядок работы с ним

Механические свойства буровых растворов (пластичность, упругость, эластичность и прочность) определяются их внутренней структурой и вследствие этого, называются структурно-механическими. По механическим свойствам гетерогенные (многофазные) буровые растворы могут быть: бесструктурными (свободнодисперсными); структурированными (связнодисперсными). В бесструктурных системах, называемых золями, частицы дисперсной фазы не взаимодействуют друг с другом и не способны создавать какую-либо пространственную сетку, именуемую структурой. Механические свойства этих систем аналогичны механическим свойствам их дисперсионной среды и одинаковы в покое и при течении. В структурированных системах, называемых гелями, частицы дисперсной фазы связаны между собой и образуют пространственную структуру, имеющую определенную механическую прочность. В покое гели упрочняются, а попавшие в ячейки структуры дисперсионная среда (свободная вода) теряет свою подвижность. Однако перемешивание или нагревание системы нарушает структуру и возвращает ей свойства золя. Явление перехода геля в золь и обратно носит название тиксотропии. Для измерения величины статического напряжения сдвига используют прибор СНС-2, а также ротационные вискозиметры ВСН-3, ВСН-2М. В комплект прибора СНС-2 входят футляр, ковш, отвертка и нити шести номеров, каждая из которых имеет свою константу К в Па/град, указываемую в паспорте прибора. Принцип работы прибора основан на измерении сдвиговых напряжений в контролируемой среде, расположенной между соосными цилиндрами. Мерой сдвиговых напряжений является угол поворота подвесного цилиндра вокруг своей оси. Порядок работы: устанавливают на вращающемся столике внешний цилиндр;помещают подвесной цилиндр, с установленной на нем шкалой, во внешний цилиндр и подвешивают нить на пробку;тщательно перемешивают пробу бурового раствора и заливают во внешний цилиндр (подвесной цилиндр при этом должен быть погружен в раствор точно до верхнего края);устанавливают «0» шкалы против риски указателя и оставляют в покое на одну минуту;через одну минуту включают электродвигатель и производят отсчет угла закручивания нити после остановки подвесного цилиндра;устанавливают шкалу в нулевое положение и оставляют раствор в покое на 10 минут;затем снова включают прибор и замеряют максимальный угол закручивания нити. Статическое напряжение вычисляют по формуле

1,10 = А 1,10

где: 1,10 - статическое напряжение сдвига через 1 и 10 минут, Па;А - коэффициент погрешности (дается в паспорте прибора);1,10 - угол закручивания нити, замеренный после 1 и 10 минут покоя, град.

45. Свойства и условия применения гидрофобных (инвертных) эмульсий, их отличия от РУО, недостатки

ИЭР по свойствам и условиям применения близки к РУО, но выгодно отличаются от них тем, что содержат значительное количество воды, а следовательно существенно дешевле. ИЭР представляют собой гидрофобно - эмульсионно -суспензионные системы. Дисперсионная среда ИЭР: дизельное топливо марок «Л» или «З»; разгазированная нефть (с температурой вспышки > 70 °С). Дисперсная фаза ИЭР: жидкая - минерализованная CaCl2 (NaCl, MgCl2) техническая или пластовая вода (содержание соли 180…240 кг/м3);твердая - молотая негашеная известь (гидроокись кальция - СаО), глинопорошок (ПББ, ПБВ), железный купорос, хлорное железо, мел (утяжелитель), барит (утяжелитель). Основным недостатком ИЭР (кроме общих недостатков с РУО) является их обратимость при повышенном содержании твердой фазы.

46. Поверхностное натяжение. Свойства ПАВ. Форма молекул ПАВ. Сталагмометр и порядок работы с ним

Повемрхностное натяжемние -- термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз. Поверхностно-активными называются такие вещества, которые способны адсорбироваться (концентрироваться) на поверхностях раздела фаз и понижать вследствие этого их поверхностное натяжение. Молекулы ПАВ имеют дифильное (двойственное) строение. Их принято изображать в виде головастика, у которого головка полярная (гидрофильная), а хвостик - неполярный (гидрофобный). Добавки ПАВ к технической воде позволяют: Интенсифицировать процесс разрушения горных пород на забое. Снизить силу трения между стенками скважины (аксиальное трение) и бурильными трубами, а также износ последних. Материал бурильных труб и горные породы гидрофобны, поэтому молекулы ПАВ адсорбируются на них своими гидрофобными (углеводородными) частями. Образующиеся в результате граничные пленки («молекулярный ворс») способны значительно уменьшить трение и износ контактирующих в скважине поверхностей. Повысить износостойкость породоразрушающего инструмента за счет образования аналогичной граничной пленки на вооружении и опорах долот. Область применения водных растворов ПАВ та же, что и у технической воды. Однако их преимущества говорят о необходимости и целесообразности добавок ПАВ к технической воде (полимерным и другим растворам) практически во всех случаях, когда это возможно (исключение: бурение в зонах поглощений и вскрытие водоносных горизонтов хозяйственно-питьевого назначения). ПАВ рекомендуется вводить в буровой раствор и перед вскрытием нефтяных пластов. Сталагмометр СТ-1 предназначен для определения поверхностного натяжения растворов ПАВ методом определения объема капель, выдавливаемых на границах: раствор-ПАВ-антиполярная жидкость или раствор ПАВ-воздух.

Самой существенной частью сталогмометра является микрометр 1 определяющий объем выдавливаемой капли. Микрометр прикреплен к корпусу 2, который должен свободно перемещаться по стойке 3. Положение микрометра фиксируется винтом 4. К корпусу 2 прикрепляется корпус медицинского шприца 5, верхний конец которого прикреплен к пружине 6, благодаря чему исключается самопроизвольное перемещение поршня. На шприц надевается игла, которая вводится в капилляр. Игла подбирается с таким внешним диаметром, чтобы посадка на нее капилляра была скользящей. Поверхность капилляра, соприкасающаяся со шприцом, должна быть идеально отполирована.

Принцип действия сталагмометра: при вращении микрометра наконечник 7 оказывает давление на подвижный шток поршня.

Поверхностное натяжение на границах двух жидкостей..

47. Понятие об эффективной вязкости. Определение эффективной вязкости псевдопластичных БР в различных каналах скважины

Эффективная вязкость характеризует ту действительную вязкость, которой обладает буровой раствор при скорости сдвига, имеющей место в кольцевом пространстве скважины, в бурильных трубах или в насадках долота. Эффективная вязкость при скорости сдвига равной 100 с-1 (ЭВ100, Па?с) характеризует вязкость бурового раствора в кольцевом пространстве скважины и является основным показателем, определяющим транспортирующую способность его потока, которая тем выше, чем выше значения ЭВ100. ЭВ100 = k (100) n - 1. Однако с ростом ЭВ100 увеличиваются гидравлические сопротивления при течении бурового раствора в кольцевом пространстве и, соответственно, дифференциальное давление, что ведет к снижению механической скорости бурения и проходки на долото в результате не только удержания частиц разрушенной породы на забое, но и ухудшения условий формирования зоны предразрушения (условий зарождения и развития макро- и микротрещин). Эффективная вязкость при полностью разрушенной структуре (ЭВ10000) характеризует вязкость бурового раствора в насадках долот и в песко- илоотделителях (гидроциклонах). С уменьшением ЭВ10000 повышается степень очистки забоя скважины от шлама и степень охлаждения вооружения долота, вследствие чего возрастает ресурс его работы и механическая скорость бурения. Кроме того, с уменьшением ЭВ10000 снижается интенсивность обогащения бурового раствора шламом, так как при меньшей вязкости последний легче отделяется в очистных устройствах.

48. Расчеты, связанные с обработкой БР химреагентами, Сущность методики проектирования и оптимизации БР

Выбор типа и рецептуры приготовления бурового раствора - сложная и кропотливая работа, основанная, прежде всего, на опыте разработчика. Кроме того, необходимо учитывать конъюнктуру рынка материалов для приготовления растворов и возможности организации, занимающейся бурением скважин в их приобретении. В любом случае выбору типа, компонентного и долевого состава, а также рецептуры приготовления бурового раствора должны в обязательном порядке предшествовать лабораторные испытания, которые должны охватывать как оценку качества материалов для приготовления буровых растворов, так и оценку качества самих растворов.

Размещено на Allbest.ur