
- •1.1. Измерение плотности глинистого раствора
- •1.2. Измерение показателей фильтрации (водоотдачи) глинистого раствора, толщины фильтрационной корки и концентрации ионов водорода
- •1.3. Измерение статического напряжения сдвига и вязкости раствора
- •1.4. Измерение содержания "песка" в буровом (глинистом) растворе
- •1.5. Техника безопасности
- •2. Определение показателей свойств цементного раствора и камня
- •2.1. Определение плотности цементного раствора
- •2.2. Определение сроков схватывания (твердения) цементного раствора
- •2.3. Определение растекаемости цементного раствора
- •2.4. Испытание цементного камня на прочность
- •2.5. Техника безопасности
- •Содержание
- •1.1 Измерение плотности глинистого раствора
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
Ульяновский государственный университет
|
Кафедра нефтегазового дела и сервиса |
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
к лабораторным работам по учебной дисциплине
"Буровые промывочные и тампонажные жидкости"
Ульяновск
2014
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА БУРОВЫХ РАСГВОРА ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
Цель работы - овладение методикой определения показателей свойств промывочных жидкостей на примере глинистого раствора. По программе на эту работу отведено 4 часа. Лабораторная работа заключается в изучении устройства приборов, методики измерения показателей свойств и практическом изменении свойств заданного раствора.
1.1. Измерение плотности глинистого раствора
Плотность бурового раствора определяет величину его статического давления в скважине. Регулированием плотности обеспечиваются необходимое прошве давление на пористые проницаемые пласты для предупреждения притока пластовых флюидов в скважину в процессе бурения и безопасный уровень напряжений в стенках скважины для предупреждения их осыпания и обваливания.
Измерение плотности проводится с помощью ареометров АГ-1, АГ-2 и АГ-ЗПП, принцип измерения которыми основан на сравнении плотности бурового раствора с плотностью воды, т.е. фактически измеряется относительная плотность ρ0 раствора, равная отношению
ρ0= ρ/ ρв
где ρ - плотность измеряемого раствора; ρв - плотность воды, тогда ρ = ρ0* ρв
Рисунок 1. Схема измерения плотности
Устройство ареометра АГ-ЗПП показано на рис.1. Ареометр состоит из стакана 1 для измеряемого раствора, поплавка 2 со штоком 3. Внизу стакана имеется съемный груз 4. В комплект прибора входят ведерко 5 для воды.
При измерения плотности растворов от 900 до 1700 кг/м3 груз 4 устанавливается на приборе, а при измерении плотности от 1600 до 2400 кг/м3 груз 4 снимается. На штоке 3 имеются две соответствующие шкалы. Порядок измерений:
1) наполнить ведерко водой, при этом уровень воды должен быть на 5 см ниже верхнего края ведерка;
2) насухо вытереть стакан I и наполнить его испытуемым раствором;
3) к стакану присоединить поплавок 2, прибор при этом держать вертикальном положении;
4) выдавленный при сборке прибора раствор смыть водой;
5) прибор погрузить в ведерко с водой и по делениям шкалы, которые совпадают с верхним краем мениска, сделать отсчет показателя плотности раствора (см. рис. 1).
После определения плотности следует разобрать прибор, вылить раствор, вымыть и вытереть детали ареометра.
1.2. Измерение показателей фильтрации (водоотдачи) глинистого раствора, толщины фильтрационной корки и концентрации ионов водорода
Водоотдача глинистого раствора характеризует его способность отфильтровывать свою дисперсионную среду (воду) в окружающую скважину пористую проницаемую горную породу. Вода, проникающая из скважины в горную породу, отрицательно влияет на устойчивость стенок скважины, снижает продуктивность скважины в случае бурения эксплуатационного объекта, а также экологическую безопасность бурения. Однако отсюда не следует, что в любом случае водоотдача должна быть минимальной, т.к. при снижении водоотдачи увеличивается угнетающее давление на забое, которое повышает сопротивление горных пород разрушению породоразрушающими инструментами и затрудняет очистку забоя скважины от шлама. Поэтому водоотдача поддерживается в некоторых оптимальных пределах. Водоотдача обозначается буквой Ф и измеряется в см3 за 30 мин (см3/30 мин).
В процессе фильтрации твердая фаза раствора откладывается на поверхности стенки скважины в виде корки. Бели корка плотная, то она повышает сопротивление движению дисперсионной среды в пласт, и фильтрация затухает во времени. Если корка рыхлая, то она мало влияет на . фильтрацию. Такая корка непрерывно увеличивается по толщине в способствует затяжкам и прихватам инструмента. Толщина корки обозначается буквой о и измеряется в мм.
Состав фильтрата и его водородный показатель (рН раствора) играют важную роль для обеспечения стабильности раствора как дисперсной системы. Следует помнить, что буровой раствор существует как устойчивая система лишь в определенном диапазоне рН. Например, для пресного глинистого раствора этот диапазон рН от 8 до 10. Изменение рН раствора в процессе бурения указывает на вероятность изменения свойств раствора и сигнализирует о необходимости принятия мер для их стабилизации. Наконец, низкое значение рН (рН < 7) свидетельствует о коррозионной активности раствора. Отсюда вытекает важность контроля названных показателей в процессе бурения.
Рисунок 2. Схема прибора ВМ-6
Устройство прибора для измерения показателя фильтрации бурового раствора. Измерение водоотдачи проводится на приборе ВМ-6, схема которого приведена на рис. 2. Прибор состоит из фильтрационного и напорного узлов. Фильтрационный узел состоит из стакана 1 для пробы бурового раствора, решетки 2, с уложенным на ней бумажным фильтром 3, поддона 4 и пробки 5. Напорный узел включает цилиндр 6 и плунжер 7 с грузом 9. Цилиндр в нижней части имеет тарелку, которая сообщается с внутренней полостью цилиндра отверстием, закрываемым винтом (клапаном) 8. Для снятия показаний в окне груза установлена шкала 10, программированная в см3, а на цилиндре имеется риска (на рис. 2 показана в виде треугольного выступа), относительно которой берется отсчет. Напорный узел создает избыточное давление 0,1 МПа.
Прядок работы на приборе ВМ-6. Перед проведением замера необходимо разобрать прибор и изучить его устройство. Далее работу выполнить в следующей последовательности:
1) бумажный фильтр, предварительно смоченный водой, наложить на решетку 2;
2) взять стакан 1 горловиной вниз и вложить в него решетку с фильтром (фильтром внутрь);
3) к стакану присоединить поддон 4 и перевернуть сборку горловиной вверх, в отверстие поддона вставить пробку 5;
4) перемешать глинистый раствор и его пробу залить в стакан, недоливая его до верхнего края стакана на 4...5 мм;
5) на горловину стакана навинтить цилиндр 6 и закрыть клапан 8;
6) в цилиндр залить масло тонкой струйкой по краю цилиндра так, чтобы его уровень был ниже верхнего края цилиндра на 5...10 мм;
7) в цилиндр вставить плунжер 7 и, выпуская масло через клапан 8, совместить нулевое деление шкалы с риской на цилиндре (прибор готов к измерению);
8) вынуть пробку 5 из отверстия в поддоне и записать время начала опыта;
9) далее через каждые 5 мин записывать показания прибора и время, а по истечении 30 мин взять окончательный отсчет (Ф = ?);
10) измерять рН фильтрата, смочив им листок индикаторной бумаги и сравнив его цвет со шкалой цветности (рН = ?);
11) провести разборку прибора в обратной последовательности: открыв клапан 8, слить масло в тарелку цилиндра, снять плунжер, отвинтить цилиндр от стакана и слить масло из тарелки в масленку, вылить буровой раствор из стакана и, осторожно набрав в него воду, обмыть внутреннюю поверхность и корку;
12) измерить толщину глинистой корки, для чего отвинтить поддон от стакана, вынуть решетку с фильтром и поместить ее на столик любого прибора я измерения толщины, сделать три замера толщины в разных местах и взять среднее арифметическое значение (δ = ?).
Результаты измерения. По данным испытаний построить график зависимости объема фильтрата от времени и записать показатель фильтрация, измеряемый в см3/30 мин, величину рН и величину толщины корки в мм.