12.1. Свойства пен.
Объёмное содержание газа
Vг – объём газа
Vп – объем пены;
Vп = Vг + Vж – объём газа + объём жидкости
Пенообразующая способность – зависит от ПАВ-пенообразователей. Определяется с использованием стеклянной мензурки объемом 250 см3, в которую заливается 50 см3 водного раствора ПАВ. После взбалтывания в течении 1 мин. определяется объем пены.
50
см3
раствора ПАВ
пена
Кратность пены – отношение объемов пены и водного раствора ПАВ.
Стабильность пены – определяется временем существования пятидесятипроцентного объёма полученной пены – Тстаб. Время стабильности существования пены Тстаб ≥15-20 мин.
V
п
50% Vп
Тстаб
Степень аэрации:
где:
Qг – расход газа
Qж – расход жидкости
Для пен α = 50 ÷ 300
Для аэрированных растворов α = 5 ÷ 40
Плотность пены при атмосферном давлении
ρп = ρж ∙ (1 – φ) + ρг ∙ φ
Плотность пены на глубине:
где: ρг – плотность газа (воздуха);
Р0 – атмосферное давление.
12.2. Схема циркуляционной системы при бурении с пгжс скважин глубиной до 200 ÷ 300 м.
Как показывает опыт, можно применять способ с прямой подачей газожидкостной смеси в скважину. Полученная газожидкостная смесь в пеногенераторе сразу подаётся на забой скважины (см. рис. ).
слив
2
1 раствор ПАВ
7
6 4
3
5
8
Рис.61. Схема циркуляционной системы при прямом способе подачи ГЖС в скважину (глубина до 200-300м.)
1 – ёмкость с водным раствором ПАВ; 2 – насос; 3 – жёлоб отводной; 4 – компрессор; 5 – обратный клапан; 6 – пеногенератор; 7 – устье; 8 – пеноразрушитель аэрогидродинамический.
12.3. Технологическая схема бурения с применением пгжс скважин глубиной более 300 м.
4
3 2
1
15 17 5
2´ 16
12
8
7
11 10
14 6
9
13
Рис.62. Схема циркуляционной системы при бурении с применением ПГЖС скважин глубиной более 300м.
1 – насос подающий;
2 – УДКН (устройство дожимное компрессорно-насосное);
2´ - трубопровод для раствора ПАВ;
3 – кран для подачи сжатого воздуха;
4 – компрессор;
5 – кран распределительный;
6 – бурильная колонна;
7 – герметизатор устьевой;
8 – подводящая линия сжатого воздуха;
9 – насадок;
10 – пеноразрушитель;
11 – жёлоб;
12 – отводной трубопровод;
13 – ёмкость для разрушенной ГЖС;
14 – насос центробежный;
15 – ёмкость с водным раствором ПАВ;
16 – дозировочный насос;
17 – всасывающий коллектор.
При бурении более глубоких скважин с применением ПГЖС возникают гидравлические сопротивления, которые невозможно преодолеть при использовании прямого способа подачи ее в скважину. В этом случае на подающем насосе устанавливают устройство дожимное насосно-компрессорное (УДКН) и используется циркуляционная система, схема которой приведена на рис.63.
Схема устройства дожимного компрессорного (УДКН) приведена на рис.63 При движении поршня (плунжера) справа налево водный раствор ПАВ из гидроцилиндра (1) вытесняется в камеру (4) и по каналу (7) поступает в смесительную камеру (5), в которую подается сжатый воздух от компрессора (9) через клапан (6). Из смесительной камеры (5) ГЖС поступает через клапан (8)в нагнетательную линию.
ГЖС
8
5 6
7
4
3 1 2
Рис.63. Схема УДКН
– цилиндр насоса;
– поршень (плунжер);
– всасывающий коллектор;
– гидравлическая камера;
– смесительная камера;
– впускной клапан;
– перепускной клапан;
– перепускной клапан;
– компрессор.