Техника разведки лабораторный практикум

Лабораторная работа № 5 ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМОВ БУРЕНИЯ

Цель работы: изучение методов контроля основных параметров режима бурения, назначения и устройств используемых приборов и оборудования.

5.1. Общие сведения

Под режимом бурения понимают определенное сочетание факторов, влияющих на показатели бурения. Эти факторы называются параметрами режима бурения.

К числу важнейших параметров относятся:

–осевая нагрузка на долото;

–частота вращения долота;

–количество (расход) циркулирующего бурового раствора;

–качество циркулирующего бурового раствора.

Сочетание параметров режима бурения, при котором достигается наилучшие технико-экономические показатели, называется оптимальным режимом бурения.

Для контроля параметров режима бурения могут использоваться специальные пульты, позволяющие контролировать и регистрировать нагрузку на крюке буровой установки, расход промывочной жидкости, давление в линии нагнетания бурового раствора. Ни рис. 5.1. приведена схема пульта ПБК-2.

Нагрузка на крюке буровой установки чаще всего контролируется при помощи электрического или гидравлического индикатора веса (рис. 5.2).

31

должительность бурения, СПО и других операций, затяжки бурильного инструмента и другие параметры.

Индикаторы веса применяют не только при бурении скважин, но и при спуске обсадных колонн, испытании пластов, ликвидации аварий, капитальном ремонте скважин.

Электрический индикатор веса (динамометр) ИВЭ-50 состоит из датчика с индукционным преобразователем, назначение которого – воспринимать натяжение неподвижного конца талевого каната и отображать это натяжение пропорциональной ЭДС. Он имеет также измеритель записывающего и указывающего типа. Преимуществами электрического индикатора веса являются возможность осуществления дистанционной передачи информации, большая чувствительность и точность прибора.

5.2. Методические указания к расшифровке индикаторной диаграммы ГИВ-6

1. Нагрузку на крюке (т) буровой установки можно определить как произведение цены деления ГИВ-6 на число делений основного манометра и на число рабочих струн талевого каната:

Gкр = N R,

где N – усилие натяжения неподвижного конца талевого каната (по градутровочной кривой паспорта прибора); R – число рабочих струн талевого каната (на которых подвешен крюк), равное удвоенному числу шкивов на талевом блоке (по типу оснастка талевой системы).

2. Нагрузку на долото (т) можно определить, если известна разница нагрузок на крюке в конце спуска инструмента и на период приработки долота или механического бурения:

G = Gкр – G׳кр,

где G׳кр – нагрузка на урюке БУ в процессе бурения.

3. Продолжительность механического бурения определяется как разница во времени между началом бурения и его окончанием, взятым по оси времени индикаторной диаграммы

34

ГИВ-6 за вычетом времени наращивания бурильной колонны, приподнимания ее над забоем и других вспомогательных операций.

4. Средняя механическая скорость бурения (м/ч) рассчитывается как частное от деления проходки на долото h на продолжительность бурения t. Проходку на долото в период от начала бурения до наращивания бурильной колонны можно принять равной длине бурильной трубы (h = 10…12 м),

V = h / t.

5.3.Порядок выполнения работы

1.Изучить состав и принцип работы пульта ПБК-2 и гидравлического индикатора веса ГИВ-6.

2.Получить у преподавателя и расшифровать индикаторную диаграмму ГИВ-6, записанную при бурении реальной скважины.

3.Выделить один из участков диаграммы, соответствующий работе долота на забое.

4.Рассчитать основные параметры и показатели процесса бурения в выбранный период (п. 5.2).

5.Составить отчет о работе.

35

Лабораторная работа № 6 ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Цель работы: изучение основных свойств буровых растворов, методов контроля параметров, назначения и устройств используемых приборов и оборудования.

6.1. Общие сведения

Качество бурового раствора характеризуется радом параметров, важнейшие из которых контролируются в процессе бурения скважин.

Рассмотрим сущность и порядок определения основных параметров буровых растворов.

Плотность бурового раствора ρ – это отношение массы

бурового раствора к его объему, измеряется в кг/м3 (г/см3). Различают кажущуюся и истинную плотности. Первая характеризует раствор, содержащий газовую фазу, вторая – раствор без газовой фазы.

Для измерения плотности могут быть использованы: весы рычажные (плотномер); ареометр; пикнометр.

Весы рычажные – плотномер ВРП-1

Рис. 6.1. Весы рычажные – плотномер ВРП-1

36

Принцип работы ВРП-1 (рис. 6.1) основан на уравновешивании моментов левой и правой сторон подвижной части весов относительно опоры.

Основные характеристики плотномера ВРП-1:

–диапазон измерения плотности бурового раствора: по верхней шкале – от 0,8 до 1,5 г/см3; по нижней шкале – от 1,6 до 2,6 г/см3;

–погрешность измерения ± 0,01 г/см3.

Порядок работы по определению плотности раствора с использованием рычажных весов (плотномера) ВРП-1:

1.Залить раствор в мерный стакан 1 до верхней кромки

изакрыть крышкой 2;

2.Удалить излишки раствора, вытекшие через специальное отверстие;

3.Установить подвижную часть на правую призму 5 стойки, передвигая вправо или влево подвижной груз 7, установить рычаг 6 в положение равновесия и прочесть показания плотности раствора по верхней шкале;

4.Если плотность раствора окажется большей, чем предел измерения по верхней шкале, то подвижную часть весов необходимо переставить на левую призму 4 и провести измерение по нижней шкале;

5.После замера снять крышку, вылить раствор из стакана, промыть мерный стакан и крышку водой, протереть их насухо.

Периодически прибор необходимо калибровать чистой пресной (дистиллированной) водой при температуре (20±5) ° С. При этом показания прибора должны быть равны 1 г/см3.

Ареометр АГ-3ПП (рис. 6.2) состоит из следующих основных частей: съемного калибровочного груза 1, мерного стакана 2, поплавка 3 со стержнем 4. К поплавку крепится мерный стакан с помощью резьбы. На стержне имеются две шкалы: основная 6, по которой измеряют плотность раствора, и поправочная, по которой определяют поправку в случае применения минерализованной воды. Прибор поставляют в комплекте с ведерком для воды 5. Крышка ведерка 7 служит пробоотборником для раствора.

37

3. Сделать отсчет плотности по основной шкале 6 (по делению, до которого ареометр опустился в воду).

При использовании минерализованной воды делается поправка на ее плотность, для чего необходимо заполнить мерный стакан водой и соединить его с поплавком, погрузить прибор в ведерко с водой и оставить свободно плавать. Деление на поправочной шкале, до которого ареометр погрузился в воду, покажет алгебраическую величину поправки, которая должна учитываться со своим знаком при определении плотности бурового раствора.

Условная вязкость (УВ) – величина, определяемая временем истечения из стандартной воронки определенного объёма бурового раствора, измеряется в секундах. Условная вязкость косвенно характеризует гидравлическое сопротивление течению, т.е. подвижность бурового раствора.

Для измерения условной вязкости используют вискозиметр ВБР который состоит из мерной кружки и воронки (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Вискозиметр ВБР-1

Основные характеристики вискозиметра ВБР:

– время истечения 500 см3 воды при температуре (20 ± 5) ° С –

15 с;

–погрешность вискозиметра – ±0,5 с;

–объем воронки вискозиметра – 700 см3;

39

–объем мерной кружки – 500 см3;

–диаметр трубки – 5 мм;

–длина трубки – 100 мм.

Порядок работы с вискозиметром ВБР:

1.Промыть воронку вискозиметра и мерную кружку.

2.Закрыть отверстие трубки пальцем и налить в воронку через сетку испытуемый буровой раствор до перелива.

3.Подставить мерную кружку под трубку вискозиметра и, убрав палец, открыть отверстие трубки, одновременно включив секундомер.

4.В момент заполнения кружки раствором до краев остановить секундомер, закрыть отверстие трубки пальцем и прочесть показания секундомер.

5.После трех измерений, кружку и воронку вымыть. Условную вязкость рассчитывают как среднее из трех из-

мерений, отличающихся между собой не более чем на 2 с.

Статическое напряжение сдвига (СНС) – величина, оп-

ределяемая минимальным касательным напряжением сдвига, при котором начинается разрушение структуры в покоящемся буровом растворе, измеряется в Па. СНС характеризует прочность тиксотропной структуры и интенсивность упрочнения во времени.

Для измерения СНС могут быть использованы прибор СНС-2 или ротационные вискозиметры (ВСН-3 и др.).

Принцип работы этих приборов основан на измерении сдвиговых напряжений в контролируемой среде, расположенной между соосными цилиндрами. Мерой сдвиговых напряжений является угол поворота подвесного цилиндра вокруг своей оси.

Прибор СНС-2 (рис. 6.4) состоит из измерительной части и привода, смонтированных на прямоугольной плите – основании 1, измерительная часть имеет внешний цилиндр 2, установленный на вращающемся столике 10, и внутренний цилиндр 9, подвешенный на стойке 8 с помощью упругой нити 6, которая защищена металлической трубкой 5. На стойке укреплен крон-

40