- •Очистные агенты
- •В. И. Зварыгин
- •Часть 1 очистные агенты
- •Глава 1
- •Коллоидные растворы
- •.Структура воды
- •1.2 Структура коллоидных растворов
- •1.2 Прочность структуры.
- •1.2 Вязкость воды
- •1.3 Стабильность бурового раствора
- •1.4 Водоотдача
- •1.5 Показатель фильтрации. Приборы для определения показателя фильтрации
- •1.9. Плотность промывочной жидкости. Приборы для определения плотности
- •1.7 Содержание абразивных частиц в буровых растворах. Прибор.
- •Глава 2 глинистые растворы. Растворы Общие сведения
- •2.1. Структурообразователи.
- •2.2. Структурирование глинистых растворов
- •Структурирование промывочной жидкости за счет диспергирования тердой фазы.
- •2.3. Ингибирующие глинистые растворы.
- •2.4 Неингибирующие глинистые растворы.
- •2.5. Активация и дезактивация глинистых частиц.
- •2.6. Технические средства для приготовления глинистых растворов
- •Глава 3 полимеры и полимерные промывочные жидкости
- •3.1. Полимеры – структурообразователи
- •Состав древесины
- •3.2Свойства и функции полимеров
- •3.3 Модифицирующие полимерполисолевые растворы
- •3.3.2. Экспериментальные исследования.
- •3.4. Зарубежные реагенты для приготовления промывочных жидкостей Основная классификация реагентов компании “бдс”:
- •3.5 Дезактивация дисперсной фазы гидрофобными веществами (пав, полимерами, маслами)
- •3.6 Полимерные растворы
- •3.7 Технические средства для приготовления полимерных растворов
- •Общая схема выбора промывочной жидкости
- •Глава4 растворы электролитов
- •4.1Истинные растворы
- •Теплота растворения электролитов
- •4.2Растворимость и скорость растворения электролитов.
- •Растворимость электролитов
- •Скорость растворения электролитов.
- •4.3 Насыщенные и перенасыщенные растворы.
- •4.4 Кристаллизация растворов электролитов
- •Использование процесса кристализация электролитов при бурении скважин
- •4.5 Растворы с конденсированной твердой фазой
- •Глава 5 эмульсионные промывочные жидкости
- •5.1.1 Гидрофильные эмульсионные растворы
- •5.1.2 Эмульсионные жидкости-виброгасители
- •5.2. Гидрофобные эмульсии
- •Параметры, характеризующие качество эибр:
- •Параметры, характеризующие качество виэр:
- •Параметры, характеризующие устойчивость эмульсии, для тиэр:
- •5.3. Технические средства для приготовления эмульсионных промывочных жидкостей
- •Техническая характеристика установки уэм-5
- •Техническая характеристика установки уэм-5
- •Глава 6 газообразные агенты
- •6.1. Общие понятия. Область применения. Достоинства
- •6.2. Бурение скважин с продувкой сжатым воздухом
- •Оптимальные концентрации пенообразующих пав в зависимости от минерализации пластовой воды
- •6.3. Технические средства для охлаждения и осушения воздуха
- •Техническая характеристика блока осушки завода Курганхиммаш
- •Результаты производственных испытаний осушающе-охлаждающего агрегата
- •6.4 Технические средства для очистки воздуха от шлама.
- •Глава 7 газожидкостные смеси.
- •7.1 Общие сведения.
- •7.2. Параметры, характеризующие свойства гжс
- •7.3 Пенообразователи. Регулирование свойств гжс
- •7.4. Технические средства получения и нагнетания газожидкостных смесей
- •Заключение
- •Часть II. Стабилизация в неустойчивых стенок скважин. Задачами второй части исследований являются:
- •Глава8.Общие сведения о структуре горных пород.
- •8.1 Химические связи в минералах
- •8.2. Межмолекулярные связи в горных породах.
- •8.3 Поверхностная энергия горных пород.
- •8.4 Устойчивость стенок скважин.
- •Глава9. Промывочные жидкости для бурения уплотненных глинистых пород.
- •9.1. Класификация глинистых пород
- •Значения коэффициента для различной плотности глины
- •9.2. Осложнения при бурении уплотненных глинистых пород.
- •9.2.1. Механизм увлажнения и набухания глин.
- •9.2.2. Фильтрация воды в горные породы.
- •9.2.3. Разупрочнение уплотненных глин.
- •9.2.4. Диспергирование и размывание глин.
- •9.2.5. Влияние гидравлического давления на увлажнение глины.
- •9.2.6. Влияние горного давления на увлажнение глины.
- •9.3. Промывочные жидкости, применяемые для профилактики осложнений в уплотненных глинах
- •9.4. Основные направления выбора промывочной жидкости для бурения глинистых пород
- •9.5. Анализ эффективности применяющихся глинистых растворов для бурения уплотненных глин.
- •9.6. Анализ эффективности полимерных и полимерглинистых растворов.
- •9.7. Анализ эффективности ингибирующих растворов
- •Глава10. Промывочные жидкости для бурения неуплотненных глинистых пород.
- •10.1. Глинистые неуплотненные породы. Осложнения при их бурении.
- •10.2. Анализ влияния электролитов на увлажнение и прочность неуплотненной глины.
- •Зависимость пластической прочности образца глины от влажности к2
- •10.3. Влияние полимеров и полимерсолевых растворов на увлажнение и прочность неуплотненных глин.
- •10.4. Полимерполисолевые промывочные жидкости, для бурения неуплотненных глин .
- •11.2. Влияние технологических параметров бурения на раскрытие трещин и осложнение. Общие понятия.
- •11.3. Факторы, влияющие на осложнения горных пород.
- •11.4. Промывочные жидкости. Механизм их действия. Анализ эффективности.
- •Глава12. Промывочные жидкости для бурения трещиноватых горных пород.
- •12.1. Трещиноватые горные породы
- •12.2. Поглощение промывочной жидкости в трещиноватых породах
- •12.3. Мероприятия по предупреждению поглощения промывочных жидкостей
- •12.4. Анализ эффективности различных наполнителей для закупорки способность трещин
- •Закупоривающая способность глинистых паст
- •Определение закупоривающей способности вол
- •Закупоривающая способность вус
- •Зависимость объема тампонажной смеси от состава ее компонентов
- •Глава 13 промывочные жидкости для бурения соленосных отложений
- •13.1. Соленосные отложения. Осложнения.
- •13.2 Растворение и размывание соленосных отложений.
- •Скорость растворения галита в перемешиваемом малоглинистов растворе, м/с10-7 (емкость 10л)
- •Размывание хемогенных пород
- •Зависимость скорости и константы растворения соли от скорости потока
- •13.3 Пластические деформации хемогенных пород.
- •Промывочные жидкости, применяемые в России при бурении соленосных отложений
- •13.5 Лигниноглинистые растворы
- •Заключение
- •Библиографический список к первой части
- •Часть I.Очистные агенты
- •Глава 1 Коллоидные растворы……… ………. …………………………………..3
- •Глава3Полимеры и полимерные промывочные жидкости …………………50
- •Глава 4 Растворы электролитов.…………………………………………………77
Глава 5 эмульсионные промывочные жидкости
5.1.1 Гидрофильные эмульсионные растворы
В настоящее время в практике алиазного и твердосплавного бурения широко применяют эмульсионные и эмульсионно-глинистые промывочные жидкости различного целевого назначения.
Эмульсии – это дисперсные системы, в которых в качестве дисперсионной среды выступает вода, а в качестве дисперсной фазы – масло (эмульсии 1го рода «масло в воде»), или наоборот: в качестве дисперсионной среды – масло, а в качестве дисперсной фазы – вода (эмульсии 2го рода «вода в масле») .
Вода и масло – это несмешивающиеся жидкости, поэтому капельки масла в воде быстро коалесцируют, эмульсия расслаивается на прослои масла и воды.
Для предотвращения расслоения эмульсии в нее вводят ПАВ с дифильной структурой для связи масла и воды.
Совокупность масла, ПАВ и небольшого количества воды, предназначенная для приготовления эмульсий, носит название эмульсола или концентрата.
Для приготовления эмульсий, применяющихся при алмазном бурении, используют различные эмульсолы:
1. Кожевенная паста, имеющая следующий состав: масло веретенное 3 или 3 В – 25-30 %; натровые мыла, окисленные петролатумом – 35-40 %; неомыленный остаток окисленного петролатума – 15 %; вода – 20 % (для приготовления эмульсий берут 0,5...2,0 % пасты).
2. Омыленная смесь гудронов (ОСГ) со следующим составом: смесь жирных кислот – 52-64 %; мыла – 15-20 %; вода – 20 % (концентрация ОСГ в эмульсии – 2 %).
3. Мылонафт следующего состава: натровые мыла нафтегеновых кислот; минеральное масло; вода (концентрация мылонафта в эмульсии 0,25...1,5 %).
4. Эмульсол лесохимический ЭЛ-4, состоящий из натрового масла – 20%, нигрола – 60 %; ОП-7 – 10 %; воды – 10 %..
5. Эмульсол нефтехимический ЭН-4 со следующим составом: смесь жирных и соляных кислот; индустриальное масло; ионогенное ПАВ.
6. Концентрат солестойкий «Ленол-10», состоящий из индустриального и талового масла и смеси неионогенных ПАВ.
7. Концентрат солестойкий «Ленол-32» со следующим составом: индустриальное масло; смесь жирных кислот; смесь высших спиртов, неионогенных ПАВ.
8. Концентрат морозостойкий «Морозол-2», состоящий из: минерального масла; смеси неионогенных ПАВ; серосодержащей присадки; ингибиторов коррозии.
При выборе концентратов для приготовления эмульисонных промывочных жидкостей и определения их рабочей концентрации необходимо исходить из данных, приведенных в таблицу 5.1
Таблица 5.1
Характеристики концентратов для приготовления эмульсионных растворов.
Марка концентрата |
ГОСТ или ТУ |
Состав |
Назначение |
1 |
2 |
3 |
4 |
Паста кожевенная эмульгирующая |
ГОСТ 5344 - 75 |
Натровое масло синтетических жирных кислот (продукты окисленного петролатума) 35-40 %; неомыленный остаток окисленной массы не более 15 %; вода не более 15 %; масло веретенное «3 В» доводят до 100 %, но не менее 25 % |
Для приготовления на мягкой воде эмульсий, использующихся при алмазном бурении на объектах с мягкими, слабоминерализованными водами (содержание ионов кальция, магния до 5 мг*экв/л) |
Эмульсол лесохимический ЭЛ – 4 |
ТУ 81-05-52-75 |
Натровое масло полимеров канифольно-экстрационного производства 20 %; нигрол зимний 60 %; смачиватель ОП-7 10 %; вода 10 % |
Для приготовления мякой и слабожесткой эмульсий, использующихся при алмазном бурении на объектах с водами повышенной жесткости и минерализации (содержпние ионов кальция, магния до 45 мг* экв/л) |
Эмульсол нефтехимический ЭН – 4 |
ТУ 38-101628-76 |
Смесь жирных и смоляных кислот, поверхностно-активные вещества неионогенного типа, индустриальное масло |
Для приготовления на воде любой жескости эмульсий, использующихся при алмазном бурении на объектах с жесткими и минерализованными водами (содержание ионов Сa до 3000 мг* экв/л, Mn до 1350 мг* экв/л, Na до 2000 мг* экв/л, а также эмульсий, используемых при бурении многолетнемерзлых горных пород) |
Концентрат солестойкой промывочной жидкости ленол-10 |
ТУ 38-101816-80 |
Индустриальное, таловое масла, смесь неионогенных поверхностно-активных веществ |
Для приготовления на воде любой жесткости эмульсий, использующихся при высокочастотном алмазном бурении скважин на объектах с любыми, в том числе весьма сложными (жесткие, минерализованные воды), условиями |
Концентрат соленостойкой промывочной жидкости ленол-32 |
ТУ 38-10181-80 |
Индустриальное масло, смесь жирных кислот, смесь высших спиртов, смесь неионогенных поверхностно-активных веществ |
То же |
Концентрат низкотемпературостойкой промывочной жидкости морозол-2 |
ТУ 384, 01.79-79 |
Минеральное масло, смесь неионогенных поверхностно-активных веществ, серосодержащая присадка, ингибиторы коррозии |
Для приготовления эмульсий на соленосной (до 12 %) и любой жесткости воде; используют при скоростном бурении многолетнемерзлых пород с температурой до -7,4 º С |
Эмульсионные растворы чаще всего применяют при алмазном бурении (в качестве виброгасителя), когда образуется тонкий шлам в небольшом количестве.
Эмульсионные глинистые растворы (ЭГР) применяют чаще всего при бурении мощных толщ, глинистых и глинисто-карбонатных пород, склонных к образованию сальников на бурильных трубах. Эмульсионные глинистые растворы можно получить практически из всех растворов на водной основе независимо от степени минерализации, для чего исходный глинистый раствор обрабатывают химическими реагентами, а затем вводят нефть в количестве 8-15 %.
Достоинства эмульсионных растворов.
1. Высокие смазочные способности, используют для снижения вибраций, износа бурового снаряда и уменьшения затрат мощности на вращение колонны бурильных труб.
2.Применение эмульсионных растворов позволило увеличить механическую скорость бурения и повысить стойкость породоразрушающего инструмента ; резко по-низить вибрацию бурового снаряда. Известно применение эмульсионных жидкостей и при бурении пород в условиях отсутствия вибрации бурового снаряда.
Известно и использование гидрофобных эмульсионных промывочных жидкостей для борьбы с поглощениями, размывом и обрушением стенок скважины (сюда относятся нефтяные эмульсии). Их применение также сопровождается повышением скорости бурения и стойкости породоразрушающего инструмента. Применение таких жидкостей при вскрытии проницаемых продуктивных горизонтов улучшает качество вскрытия.
Недостатки.
1.Малая удерживающая способность (СНС)
2.Малая вязкость, поэтому возможны потери промывочной жидкости при бурении трещиноватых пород.
Технология приготовления эмульсионных промывочных жидкостей несложна и отличается лишь особенностями приготовления (или подготовки перед введением их в воду) эмульгирующего состава.
При бурении с высокими частотами вращения вследствие трения бурильной колонны о стенки скважины возникает сильная вибрация бурильной колонны, приводящая к увеличению энергозатрат, расхода алмазов, снижению выхода керна и проходки на рейс.
Для гашения вибраций применяются различные средства: 1) уменьшение зазора между бурильной колонной и стенками скважины; 2) включение забойного амортизатора над колонковым снарядом; 3) смазывание бурильной колонны антивибрационной смазкой КАВС; 4) применение для промывки скважин эмульсионных промывочных жидкостей.