Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Михайлова, Н. Д. Практические расчеты при колонковом бурении учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
43
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
7.45 Mб
Скачать

О«Г

а>

1530

00

О

г

2-3

со

18

10-

 

со

&

 

 

^

 

à .

О

1І 3-0

О 1-0,1 10-3

мч

2

£

"1

4

1

1

'

' ■>

О

20-10 тг

40-30 3

о

со

8

О

1

гU.

'2

«

Л

глинистые; палкгорскитовые глинистые (солестойкие); силикатные, силикатно-солевые глинистые, гипсовые глинистые; хлоркальцневые глинистые и др. Подробные сведения о растворах и области их эффективного применения приведены в работах [ і, 2, 3] .

Некоторые рекомендации по выбору промывочных растворов для бурения в различных геологических условиях приведены в табл. 1. [ з ] .

П р о д у в к а с к в а ж и н в о з д у х о м реко­ мендуется: при бурении по трещиноватым и закарстованным породам в условиях потерь циркуляции промывочной жидкости;' в безводных, пустынных и высокогорных районах, куда затруднена доставка во­ ды; в районах Крайнего Севера и вечной мерзлоты; при бурении в пучащихся породах, а также породах, склонных к оползаниям под действием промывочной жидкости; во всех случаях, когда разрезы скважин безводны и представлены устойчивыми породами,в целях повышения механической скорости и проходки на породоразрушакщий инструмент. .

Применение продувки не рекомендуется в сыпучих, несвязных, пластичных и липких породах. Подробно вопросы продувки скважин воздухом, организации работ и применяемого специального обору­

дования скважины и другие рассмотрены

в работах

[4, 5, 6^j .

А э р и р о в а н н ы е

р а с т

в о р ' ы

применяются

для предупреждения и борьбы с поглощениями. Аэрирование раство­ ра производится в процессе бурения путем систематической добавкн воздуха в циркулирующую промывочную жидкость. Для этого буро­ вую дополнительно оборудуют компрессором и другим необходимым оборудованием. Рабочее давление компрессора и его производитель­ ность определяются в зависимости от конкретных условий бурения и принятой степени аэрации. Под степенью аэрации понимается от­ ношение объема закачиваемого воздуха, приведенного к нормальным условиям, к объему промывочной жидкости.

Й настоящее время нашли применение также способы химичес­ кой аэрации промывочных растворов.

§ 2. Приготовление и утяжеление-глинистых растворов

Глинистые растворы приготовляют как из комовой глины, до­ бываемой в глинокарьерах, расположенных в районе буровых работ,

так и из глинопорошков, изготовляемых заводами. В настоящее время для глинистых растворов используются три типа глин: бен­ тонитовые, палыгорскитовые и местные. Глинопорошки выпускаются заводами по'техническим условиям ТУ-1964 (табл.2).

Т а б л и ц а 2

 

 

 

Техническая характеристика глинопорошков

 

 

Сорт

Расход

глинопо­

Выход раст­

Влажность, %

Тонкость

помола

 

рошка

на

приго­

вора из 1 т

 

Остаток на

Остаток на

 

товление

раст-

глинопорошка,

 

 

 

снте № 0,5

снте

N? 0,075

 

 

/

 

м

 

 

вора, кг/м

 

(не более),

( ие

болѳѳ),

 

 

 

 

 

 

% ,

 

%

1

До 120

> 10

 

 

 

 

2

120-250

10-8

5 - 8

0

До

10

 

 

 

 

 

3

250 - 400

8 - 4

 

 

 

 

4

> 400

 

< 4

 

 

 

 

 

Р а с ч е т

к о л и ч е с т в а

г Л И Н Ы

И

В О -

д ы дня приготовления глинистого раствора заданного удельного веса производится по следующим формулам:

- весовое количество глины для приготовления 1 м3 глинис­ того раствора

 

,

Гг ( У , - V ,)

т/м3

( 1 )

 

 

 

 

 

г УГ- У ,( І ' Л * Ч ) ’

 

- весовое количество воды,

потребное для приготовления

1 м* глинистого раствора,

 

 

 

%-

1

Ъ. , т/м3

( 2)

 

 

Ѵв

 

 

 

 

 

 

 

где

Уг • Ур •

Ув

- плотности соответственно глиныі глинис-

того

т/м3; п -

влажность глины в долях

едини­

раствора и воды,

цы.

При использовании

сухой глины

 

 

 

 

. =

Уг е__h l

, т/м3 .

 

 

г

У г - Ув

/

 

Плотность наиболее распространенных глин (в плотном теле) со­ ставляет обычно 2,3 - 2,8 т/м3 , а в раздробленном виде колеб­ лется в пределах 1,65 - 1,90 т/м3.

При бурении осадочных отложений с высоким пластоънм давле­ нием, а также обваливающихся пород возникает необходимость в применении утяжеленных растворов с удельным весом до 2,2 г/см3. Для утяжеления в глинистые растворы вводят материалы с большим удельным весом - утяжелители. Выбор утяжелителя зависит в пер­ вую очередь от требуемого повышения удельного веса раствора. Утяжеление производится постепенно и непрерывно в течение вре­ мени, равного полному циклу оборота промывочной жидкости в цир­ куляционной системе В табл. 3 приводится характеристика утяже­ лителей для глинистого раствора.

Расход утяжелителя на 1 м3 исходного раствора для получе­ ния заданного удельного веса определяется по формулам:

- при сухом утяжелителе

,

і„

y”j

h ’ V

r)

у » ’ ;

 

<4>

 

 

m

іут.р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 3

 

 

 

 

Параметры утяжелителей

глинистых

 

 

 

 

 

 

 

растворов

 

 

 

 

Утяжелитель

Удельный

вес,

Тонкость

по-

Содержание

Влажность, %

 

г/см

 

мола;

оста­

^

растворимых

при сухом

при мок­

 

 

 

 

ток на сите

солей, %

помоле

ром

по­

 

 

 

 

в 4900

отв/см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

моле

_

 

 

 

 

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Барит

4,0 -4,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гематнт

4,2-4,5 н выше

^

5

 

 

«S 0,05

« ѳ

И

 

Магнетит

4,2-4,5 н выше

 

 

 

 

 

 

 

 

Колошниковая

4,4-4,5

н выше

 

 

\

 

 

 

 

 

пыль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- при влажном утяжелителе

=

У у т С Ѵ у т . р - 7 Р ) ( і - Ю

ï y T

У у т - У у т . р ( 1 - П + ? г Уут)

- при одновременном добавлении утяжелителя и раствора хи­ мического реагента (формула Н;А.Кулигина [2-] )

 

 

І у т "

__ Ѵѵт ( У ут. р ~ Y p )

т / м3

 

( 6)

 

 

( Ѵ у т +

т

У в ) - V

p ( i + m )

 

 

где

уут , уут

, ур

, ув

-

плотности

соответственно

утяжелите­

ля,

утяжеленного раствора,

 

исходного раствора и воды, т/м3;

п - влажность утяжелителя в долях

единицы; т

-

отношение

объема воды,

добавляемой в раствор одновременно

с утяжелителем,

к объему вводимого утяжелителя. По данным Н.А.Кулигина, обычно

m

I.

 

 

 

 

 

Объем,

который займет

1 м3. глинистого раствора после утя­

желения определяется по формуле

 

 

 

_

У

у т - Ѵр

(7)

 

 

'ут.р

 

(УТ.р

 

 

(ут

 

 

П р и м е р 1 .

 

 

 

 

Определить весовое количество и объем глины (плотность ее

2,3

т/м3, а

влажность 1Ь%)

и воды, потребные для приготовления

5 м3 глинистого раствора плотностью 1,2 т/м3, затворяемого на пресной воде.

Весовое количество глины, потребное для приготовления 1 м3 глинистого раствора с заданной плотностью, рассчитываем по фор­ муле (1)

d -------------2 i3U i? .- Ü

.------- -- 0,412 т/м3 .

2,3 - 1(1-0,15+0,15-2,3)

Объем глины для приготовления 1 и3 глинистого раствора при

объемном весе в раздробленном виде,

равном 1,65 т/м3, составит

Ѵг

= — ^ —

= £*4*2 = о,25 м3/м3 .

Г

Уср

1 . 6 5

 

Количество воды для приготовления I м3 глинистого раствора рас­

считаем по формуле

(2)

 

 

q = gj.3 - ! J 2 = 0,845 м3/м3 .

в 2,1 - 1

Для приготовления заданного объема глинистого раствора расход

глины и вода составит

<?г = дгѴр= 0,412 * 5 = 2,06 т,

либо в раздробленной виде

 

і>г = ѴгѴр = 0,25

*

5 = 1,25

м3;

 

(?в =?вѴР = °*845

5 = 4,23

мэ .

П р и м е р

2 .

 

 

 

Определить расход утяжелителя, способного повыоить удель-t ный вес глинистого раствора от 1,2 до 1,7 г/см3 в скважине диаметром 112 мм. Забой скважины 600 м, бурение на утяжеленном

«растворе производится в интервале 600-700 м.Объем отстойников приемной емкооти и желобов составляет 20 м3.

1. Определяем объем раотвора с исходным удельным весом, подлежащего утяжелению:

^ исх = ^ скв + ^емк*

Ѵскв = 0.785D 2.Н =0,785-0,ІІ22 -600=5,89 м3;

V лох = 5.89 «3 + 20 м3 ~ 26 м3.

2. Расход утяжелителя для I м3 раствора составит (прини­ маем, что утяжелитель сухой барит с уут= 4,2 г/см3)

 

 

 

4.2 (1.7

- 1.2)

0,84 т/м3

 

 

 

4,2 -

1,7

 

 

 

 

 

и для всего

раствора

<?ут= 0,84

- 26

= 21,8

т.

 

 

 

 

3.

Определим объем раствора после утяжеления по формуле

(7).

1 м3 глинистого

раствора займет объем

 

 

 

 

4.2

- 1.2

1,2 м3

 

 

 

4.2

-

1,7

 

 

 

 

 

Весь

объем составит

1,2

м3

• 26

= 31,2

м3.

 

При бурении скважины от 600 до 700 м требуемый объем про­

мывочной жидкости увеличится на 0,785 • 0.1І22

• 100 = 0,98 м?

что с избытком обеспечивается увеличением объема раствора за

счет

ввода

утяжелителя.

 

 

 

 

 

Таким образом, для утяжеления раствора потребуется 2 1 ,8

утяжелителя.

§ 3. Обработка глинистых растворов химическими реагентами

Обработка глинистых растворов химическими реагентами про­ изводится с целью: 1) придания раствору особых свойств, позво­ ляющих избежать осложнения в конкретных условиях бурения;

2)восстановления свойств раствора, утраченных им вследствие насыщения шламом или под воздействием минерализованных вод;

3)повышения качества раствора, приготавливаемого из низкосор­ тных местных глин.

Химические реагенты, применяющиеся в бурении, подразделяют-^ ся на следующие группы: понизители водоотдачи; понизители вяз­ кости; реагенты комбинированного действия; реагенты, повышаю­ щие вязкость и статическое напряжение сдвига.

а) Обработка глинистого раствора для повышения вязкости.

Эта обработка производится путем добавления следующих реагентов: извести от 0,3 до 3$, цемента от 0,2 до 5$, алеба­

стра от 0,3 до 7$, NaCl от 0,1

до 3$,

Na?COä от 0,2

до 4$,

ЯаОНот 0,1 до 2$, жидкого стекла от 0,35 до 5%.

 

При использовании извести,

цемента

и алебастра

одновремен­

но требуется

обработать раствор

углещелочным реагентом (УЩР)

в количестве

от 5 до 30$ и сульфит-спиртовой бардой

(ССБ) е

количестве от 2 до 10$ для поддержания водоотдачи раствора на заданном уровне.

б) Обработка раствора для понижения вязкости.

В процессе бурения вязкость глинистых растворов повыша­ ется за Счет обогащения шламом разбуриваемых пород, что сни­ жает скорость бурения, создает трудности при прокачивании ра­ створа, затрудняет очистку от шлама. С целью снижения вязко­ сти загустевших глинистых растворов применяются следующие хи­ мические реагенты: сульфит-спиртовая барда,полифенольный ле­ сохимический реагент (ПФЛХ),сульпор, синтетические таннины (синтаны), окисленный лигнин, углещелочной реагент. При обра­ ботке раствора УЩР обычно его используют вместе с водой в про­ порции вода:УЩР как 1:0,2 + 0,5 . !

Добавление перечисленных химических реагентов позволяет

!

\

разжижать растворы, загустевшие за счет обогащения шламом и действия высокой забойной температуры. Выбор химических реаген­ тов для обработки растворов может быть произведен но данным

табл.4

[ і ] .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а

б л ы ц а 4

 

Область применения

химических реагентов

 

 

Группы

Несоле-

Ограни­

Соле-

I

Соле­

Нетермо-

Ограни­

Термо­

химиче­

стойкне

ченно

стойкие

стойкие

стойкне

ченно

стойкие

ских

 

соле­

 

 

к полива­

 

термо­

/

реаген­

 

стойкие

 

 

лентным

Ч

стойкие

тов

 

 

 

 

катионам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Понизи­

УЩР

-КМЦ

Крах­

 

КССБ,

Крахмал,

УЩР,

Гнпан,

тели

 

 

мал, ги-

СЦ,

водорос­

ТЩР,

К-4, РС-2,

водоот­

 

 

пан, К-4,

сунил

левый

суннл

КССБ

дачи

 

 

РС-2,

 

 

суннл,

 

 

 

 

 

водорос­

 

КМЦ'СЦ

 

 

 

 

 

левый

 

 

 

 

 

 

 

 

суннл

 

 

 

 

 

Понизи­

Ннтро-

Сунил,

КМЦ

 

Суннл,

Фосфат

Сузил,

ФХЛС

тели

лигннн,

ССБ,

 

 

ССБ

 

ннтролнг-

вязкос­

ПФЛХ,

ФХЛС

 

 

 

 

ннв, ПФЛХ,

ти

хлорлнг-

 

 

 

 

 

ССБ

 

 

ннн,фос­

 

 

 

 

 

 

 

 

фаты,

 

 

 

 

 

 

 

 

УЩР,

 

 

 

 

 

 

 

 

ТШР

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е .

СЦ - сульфатделлюлоза , ТЩР -

торфошелочной реагент,

КССБ - конденсированная сульфит-сгшртовая барда, ФХЛС - феррохромлнгносульфонат;

К-4 - полимерный препарат, полученный путем неполного гидролиза полиакрнлннтрвла

с едким натром при соотношении компонентов 2,5: 1; РС-2 гндролнэовавный полиакрил­

амид.

в) Обработка раствора с целью снижения водоотдачи.

В качестве■понизителей водоотдачи применяются следующие реагенты:'УЩР (в пределах 5-25%); КМЦ, КССБ, крахмал для силь­

номинерализованных растворов (1,5-3% крахмала в

пересчете на

сухой); применяют также комбинированную обработку раствора

крахмалом в сочетании с реагентами ПФЛХ, ССБ,

КМЦ и др.

Выбор реагентов для понижения водоотдачи

растворов может

быть произведен в соответствии с данными табл.4

[ і] .

Вопросы обработки глинистых и специальных растворов под­

робно рассмотрены з работах

[l,3 ] . В работе [з ]

приведены так­

ие ориентировочные цифры расхода материалов для

приготовления

по различным рецептам 1 м3 промывочного раствора.

г) Реагенты УЩР, ССБ,

крахмальный реагент.

 

У г л е щ е л о ч н о й

р е а г е н т

для первичной

обработки раствора приготовляй по одному из следующих рецеп­ тов: УЩР-9-2, УЩР-11-2; УЩР-ІЗ-2 и УЩР-І5-2 (первые цифры обоз«-

начают, что в 1000 см3 реагента содержится 90,100,130

и 150

г -

сухого

бурого угля, содержащего 45% гуминовых кислот,

и 20

г

кристаллической

каустической соды, остальное вода). Для повтор­

ной обработки раствора применяют обычно УЩР-10-1.

 

 

 

Количество влажного бурого угля Р, потребное для приготов­

ления

единицы объема химического реагента,

вычисляют по форму­

ле

 

 

 

Р

=

QN

 

 

 

 

 

 

 

 

( 8)

 

 

 

 

 

100-п

 

 

где

Р

- необходимое

количество влажного бурого угля,

кг;

 

 

Q - процентное содержание сухого бурого угля в реагенте

 

по рецепту;

п

- влажность бурого угля,

%; N - объем реа-

гента, который

необходимо приготовить,

л.

 

 

 

Потребное

количество раствора каустической соды определя­

ется в соответствии с содержанием в растворе данной плотности кристаллической соды (табл.5).

Объем раствора каустической

соды, необходимый для приго­

товления единицы объема химического реагента,

определяют по

формуле [7 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X)

-

^ ^

t

 

 

(Q)

 

 

инсоп ~

 

т

 

 

I»/

 

где

- объем раствора

кауотической соды,

л;

R

- процентное

содержание каустической

соды в реагенте;

N -потребное

ко­

личество реагента, л;

т

-

процентное содержание сухой

кау­

стической соды в растворе

соды. Обычно при первичной

обра­

ботке глинистого раствора в него следует добавлять УЩР в

количестве J0,20,30$ от объема раствора, т .е .

100,200

и

300

см3 на 1 л, а при дополнительной обработке

в 5-6

раз

меньше.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ