4.3 Розрахунки при приготуванні глинистих розчинів

Для розрахунків приймемо:

– густина глинопорошку. Для практичних розрахунків знаходиться в межах 2400-2800 кг/м³;

– маса глинопорошку;

– об’єм глинопорошку;

, , – відповідно густина, маса і об’єм води;

, , – густина, маса та об’єм бурового розчину.

При приготуванні бурових розчинів необхідно визначити необхідну кількість глини в кг, та необхідний об’єм води в м³ для приготування заданого об’єму бурового розчину.

Виведемо формулу для визначення необхідного об’єму води.

, (4.8)

Оскільки буровий розчин – суміш води і глини, то справедливо записати:

, (4.9.)

, (4.10)

. (4.11)

Відкривши дужки, отримаємо

. (4.12)

Після перенесень отримаємо

. (4.13)

В результаті маємо кінцеву формулу:

. (4,14)

Вивід формули для визначення необхідної кількості глини аналогічний.

Враховуючи, що , формулу (4.10) запишемо у вигляді:

, (4.15)

, (4.16)

. (4.17)

У правій частині m_гл винесено за дужки і зведено до спільного значення.

В результаті маємо кінцеву формулу:

. (4.18)

Правильність розрахунків за формулами (4.14) і (4.18) можна перевірити, підставивши числові значення у формулу (9).

З врахуванням вологості глинопорошку формула (4.18) буде мати вигляд:

, (4.19)

ЛЕКЦІЯ № 5

ОБВАЖНЮВАЧІ ДЛЯ БУРОВИХ РОЗЧИНІВ

І ТЕХНОЛОГІЯ ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ

5.1 Необхідність обважнення бурових розчинів

Як відомо, на початку 20 століття було встановлено необхідність застосування пластичного матеріалу у буровому розчині. В якості такого матеріалу почали застосовувати глину. В 1922 році Б.Строуд довів необхідність контролю за густиною бурового розчину і цей контроль є важливіший ніж контроль за консистенцією бурового розчину (штат Луїзіана). Для збільшення густини бурового розчину рекомендувалось застосувати цемент та гематит. В 1923 році вперше застосували барит (штат Міссурі) і при цьому було помічено його переваги над гематитом. Через відсутність обважнюючих матеріалів густину бурового розчину підвищували до 1400-1500 кг/м³ низькодиспергуючими глинами і домішками солі. Масове застосування бариту почалось з 60-х років минулого століття. У колишньому Радянському Союзі в середині семидесятих років застосування бариту було в 9 разів більше у порівнянні із 1950 роком. На 1м проходки в даний час в Україні застосовують біля 110-120 кг бариту, в Мексиці 85-90 кг, в країнах Близького Сходу 325 кг, В США – 20-25 кг.

У чому ж причина необхідності застосування обважнювачів до бурових розчинів?

При бурінні свердловин необхідною умовою попередження флюїдопроявів, обвалювань, осипань і пов’язаних з ними наслідків є регулювання гідравлічного тиску в залежності від пластового тиску флюїдонасичених горизонтів. Так як тиск стовпа рідини у свердловині безпосередньо зв’язаний з густиною, то шляхом збільшення густини бурового розчину реалізується врівноваження пластового тиску, забезпечується стійкість стінок свердловини (одна із важливих функцій бурових промивальних рідин).

Глинисті розчини, приготовані із найбільш розповсюджених глин можуть мати густину 1150-1250 кг/м³, а монтморилонітові глини дають змогу отримати густину бурового розчину 1050-1100 кг/м³. Виконуючи хімічну обробку можна досягнути густини біля 1400 кг/м³, але через певний час розчин втратить свої технологічні властивості.

Тому для збільшення густини бурового розчину застосовують порошкоподібні матеріали – обважнювачі а сам процес збільшення густини бурового розчину називається обважненням. Досягнути збільшення густини бурового розчину можна трьома способами:

– шляхом збільшення густини дисперсійного середовища;

– шляхом збільшення концентрації твердої фази бурового розчину з низькою активністю по відношенню до води;

– шляхом введення інертних н6аповнювачів, які мають густину значно більшу, ніж дисперсійне середовище.

Багаторічний досвід обважнення бурових розчинів показав, технологічно зручно для збільшення їх густини застосовувати обважнювача менше і з високою його густиною, ніж багато і з малою густиною. Це зменшує вміст твердої фази у буровому розчині.