Описание лабораторной установки

Лабораторная установка включает в себя эксикатор, ареометр, вискозиметр, прибор для измерения водоотдачи, прибор для измерения статического напряжения сдвига, мерный цилиндр, настольные весы.

Порядок выполнения работы

Каждой бригаде задается одно из рассмотренных выше условий. Необходимо подобрать химическую обработку бурового раствора, чтобы получить его параметры, соответствующие заданным условиям бурения. Назначение химических реагентов и величины их добавок приведены в предыдущих работах.

Правильность подбора реагентов и дозировка (до введения их в раствор) контролируются преподавателем.

Замерьте параметры исходного глинистого раствора: плотность, вязкость, водоотдачу, СНС.

Налейте в эксикатор 1200 см³ раствора и обработайте выбранным химическим реагентом, предварительно определив его количество .Замерьте параметры обработанного раствора.

Если буровой раствор не приобрел нужное качество, снова выберите химический реагент для вторичной обработки. Определите его добавку с учетом уменьшения объема раствора на величину, израсходованную на замер водоотдачи при первой обработке.

После каждого введения химического реагента раствор тщательно перемешайте и замерьте его параметры.

Химическая обработка раствора проводится до тех пор, пока его параметры (качество) будут соответствовать заданным условиям. Результаты опытов занесите в таблицу.

Раствор	Параметры глинистого раствора
	плотность ρ, кг/м3	вязкость Т,с	водоотдача В, см3	СНС ϴ1, Па	СНС ϴ10, Па
Заданный условиями бурения Исходный необработанный Обработанный реагентом (1-я обработка) Обработанный реагентом (2-я обработка)

Содержание отчета

1. Результаты измерений, сведенные в таблицу.

2. Вывод о влиянии использованных химических реагентов на качество промывочной жидкости в заданных осложненных условиях бурения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие промывочные жидкости применяют при бурении в неустойчивых породах?

2. Какие требования предъявляются к промывочной жидкости при бурении в интервалах поглощений?

3. Как регулируют свойства бурового раствора для предупреждения прихватов бурильной колонны?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

УТЯЖЕЛЕНИЕ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Цель работы

Целью работы является изучение регулирования плотности глинистого раствора с помощью утяжелителей и их влияния на свойства бурового раствора.

В различных условиях бурения требуется разная плотность промывочных жидкостей. Плотность промывочной жидкости, содержащей необходимое количество высокодисперсной монтмориллонитовой глины для получения стабильного раствора, обычно не превышает 1050-1100 кг/м³. Однако часто требуются промывочные жидкости с большей плотностью (в пределах до 2200-2400 кг/м³). Основным средством повышения плотности буровых растворов является применение утяжелителей - специальных тонкомолотых тяжелых минералов.

Основными критериями, характеризующими качество утяжелителей, являются: тонкость помола, плотность, абразивность, инертность по отношению к глинистому раствору (содержание водорастворимых солей).

Утяжелитель крупного помола применять не рекомендуется, т.к. более крупные зерна труднее удерживаются буровым раствором во взвешенном состоянии и могут выпадать из него. Чрезмерно тонкий помол утяжелителя нежелателен, т. к. очень тонкие фракции утяжелителя вызывают повышение вязкости бурового раствора.

Плотность утяжелителя должна быть максимально высокой. Чем больше плотность, тем меньше его потребуется для утяжеления глинистого раствора, значит в меньшей степени будет повышаться и вязкость раствора, следовательно меньше будет расход химических реагентов для снижения вязкости.

Абразивность утяжелителя - способность его истирать отдельные узлы и детали бурового оборудования (бурильных груб, буровых насосов, турбобура, долота). Абразивность зависит как от тонкости помола, так и от твердости утяжелителя. Чем меньше твердость зерна утяжелителя, тем ниже его абразивность.

Инертность утяжелителей по отношению к глинистому раствору зависит, в основном, от содержания в них водорастворимых солей. Утяжелитель должен содержать минимальное количество водорастворимых солей, т.к. они вступают в химическое взаимодействие с глинистым раствором и ухудшают сто качество. Наиболее вредными примесями являются соли двух- или трехвалентных металлов (главным образом, сульфаты кальция и железа), которые являются сильными коагуляторами глинистого раствора.

Применяемые в нашей стране утяжелители подразделяют на две группы в зависимости от их плотности. К первой группе относятся материалы низкой плотности (2600-2900 кг/м3). Это малоколлоидные глины, мергели, мел, известняки. Утяжелители этого типа обладают низкой утяжеляющей способностью. В связи с этим они расходуются в больших количествах, что приводит к повышению содержания твердой фазы в буровых растворах и снижению эффективности бурения. На практике утяжелители этой группы используют для увеличения плотности раствора до 1400-1500 кг/м3 или при отсутствии более эффективных утяжелителей.

Ко второй основной группе утяжелителей относятся материалы с плотностью 3800-5000 кг/м3. Это барит и железистые утяжелители.

Барит в чистом виде представляет собой безводный сульфат бария (BaSO₄) белого цвета, имеет плотность 4480 кг/м3, невысокую твердость (3-3,5 по шкале Мооса) и малую абразивность. В бурении применяют преимущественно флотационные баритовые концентраты производства обогатительных фабрик цветной металлургии. Качество флотационных утяжелителей ниже, чем природного барита или получаемого из чисто баритовых руд гравитационным обогащением.

Барит применяют в виде порошка плотностью 4200-4250 кг/м3.

Железистые утяжелители (гематит, магнетит) имеют высокую абразивность и содержат большое количество водорастворимых солеи, которые ухудшают качество бурового раствора и способствуют возникновению осложнений в скважине.

Гематит (Fe₂O₃) является одной из главных железных руд. Имеет вишнево-красный цвет, плотность до 5300 кг/м3 (без примесей), твердость высокая (5,5-6,0 по шкале Мооса). Применение его ограничено.

Магнетит (FeO* Fe₂O₃) представляет собой двойной окисел с содержанием FeO до 31%. Мало отличается от гематита но твердости и плотности, но обладает магнитными свойствами. Магнетит черного цвета со слабым металлическим блеском. Наличие магнитных свойств у него создает условия для возникновения прихватов бурильных труб. Применение ограничено.