24. Что такое эквивалентная плотность бурового раствора? Безопасное окно бурения скважины.

ЭЦП в бурении — это эквивалентная циркуляционная плотность. Она представляет из себя плотность бурового раствора, создающего давление без циркуляции (гидростатическое давление), соответствующее сумме гидростатического и гидродинамического давления в конкретной точке скважины на растворе нынешней плотности при выбранном режиме циркуляции.

Она используется для сравнения забойного давления в динамических условиях с градиентом пластового давления, давления ГРП и плотностью бурового раствора.

В традиционном бурении ЭЦП зависит от геометрии внутреннего пространства скважины и спускаемого бурового инструмента, режимов бурения, реологии и плотности бурового раствора. На стадии планирования плотность бурового раствора подбирается таким образом, чтобы в статических условиях давление столба жидкости превосходило давление пластового флюида и давление, при котором стенки скважины сохраняют устойчивость, тем самым предотвращая флюидопроявление и разрушение ствола, а давление в динамических условиях не превышало давление гидроразрыва пласта (ГРП), исключая возникновение ГРП с последующим поглощением.

25. Проектирование конструкции долот.

В современном бурении подавляющий процент использования долот приходится на долота PDC. Кроме того, именно у этих долот существует большое разнообразие конструкций и параметров. Поэтому целесообразно рассмотреть именно этот тип долот.

В настоящее время не существует никаких автоматизированных программ, которые бы позволяли на основании геологических данных и желаний заказчика спроектировать подходящее эффективное долото. Проектирование конструкции выполняется вручную с использованием специализированных программ (для создания 3д модели, проверки долота на гидродинамику и некоторых других) на основе в основном предыдущего опыта проектирования и применения спроектированных долот.

Проектирование PDC долот можно разделить на 2 вида:

Проектирование на основании уже существующих серий.

Такой вид проектирования применяется достаточно часто, так как у компаний-производителей зачастую уже есть множество серий (линеек) долот PDC со своими особенностями (типоразмер, количество лопастей, расположение насадок и так далее). Заказчик предоставляет свои пожелания и геологические данные, а проектировщики выбирают, исходя из полученной информации, наиболее подходящую серию и модель долота и, при необходимости, дорабатывают её под нужды заказчика.

Проектирование с нуля.

В этом случае, исходя из предоставленной заказчиком информации, происходит проектирование долота с нуля. То есть выбирается конструкция корпуса, количество лопастей, их размеры и расположение; расположение промывочных отверстий; расположение пазов для резцов PDC, их геометрические параметры; выбираются сами резцы PDC, их параметры, места установки разных видов резцов и так далее.

После построения 3д модели её проверяют на гидродинамической модели. Количественных критериев эффективности прохождения жидкости также до сих пор не существует. Очень сложно сравнивать 2 рабочих долота. Нет выработанных понятных критериев. Долото считается удачным и удовлетворительным, если отсутствуют места завихрений и остановки циркуляции жидкости.

После успешной проверки на гидродинамику, финальных правок и согласований, проект долота отправляют в производство.

26. Технология производства. Обоснование выбора типоразмера долота.

(В экзе не будет)

27. Понятия плотности упаковки и пористости. Отрасли промышленности, использующие плотную упаковку частиц при производстве изделий.

Плотность упаковки – отношение объема, занятого в элементарной ячейке атомами, к объему ячейки. (φ max = 0,784)

Пористость – это отношение объема пор к общему объему горной породы (общая пористость). M=Vп/V. Существует пористость общая, открытая и эффективная (динамическая).

Отрасли промышленности: при изготовлении полидисперсных частиц в композитных строительных материалах, практическое применение в фармацевтике, пищевой, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где используются сыпучие материалы. (Используется везде, где применяются композитные матеиалы)

28. Основные правила подбора распределений частиц по размерам для создания плотной упаковки.

Основные правила подбора размеров кольматанта:

1. Медианный диаметр кольматанта должен быть больше 1/3 медианного диаметра пор

2. Концентрация кольматанта должна быть не менее 5% от общего содержания твердой фазы в растворе

3. D[90] должен быть эквивалентен размеру пор

4. Правило квадратного корня диаметра частиц – интегральная функция распределения идеального кольматанта в координатах «накопленный объем – корень из диаметра» должна быть прямой линией

29. Свойства функции распределения. Условия нормировки. Мода, медиана, квантиль.

Функция распределения – функция, которая характеризует вероятность того, что случайная величина x примет значение меньшее или равное x₀. x₀ – любое произвольное действительное число.

Условие нормировки вероятностей: сумма вероятностей всегда равна нулю.

Модой случайной величины называется ее наиболее вероятное значение, для которого вероятность или плотность вероятности достигает максимума.

Медианой Ме(Х) непрерывной случайной величины X называется такое ее значение, для которого:

т.е. вероятность того, что случайная величина X примет значение, меньшее медианы Ме(Х) или большее ее, одна и та же и равна 1/2. Геометрически вертикальная прямая х = Ме(Х), проходящая через точку с абсциссой, равной Ме(Х), делит площадь фигуры под кривой распределения на две равные части (рис. 3.14). Очевидно, что в точке х = Ме(Х) функция распределения равна 1/2, т.е. Р(Ме(Х)) = 1/2 (рис. 3.15)

Ну то есть если например написано x_0,5, это значит, что эту величину x заданная случайная величина не превысит с вероятностью 0,5

30. Современные лабораторные методы определения гидратации глиносодержащих горных пород.

Методы испытаний (отраслевые)

3) Тест на эрозионную устойчивость (Slake Durability Test) 4-6 мм частицы шлама вращаются в сетчатых барабанах, 4 часа при комнатной температуре 4) Тест на агрегатную (объемную) прочность (Bulk Hardness test) - Мясорубка с динамометрической ручкой, шлам после термообработки в автоклавах

5) Свободное набухание - Определение линейных (объёмных) деформаций спрессованных из шлама образцов при длительном контакте с жидкой средой.

6) Тест на развитие трещин для аргиллитов (Shale fracture development test)

7) Твердость по Мартенсу (царапание) Scratch test - для образцов с малой ионообменной ёмкостью и степенью гидратации

8) Мембранный тест (shale membrane test)

31. Современные лабораторные методы определения устойчивости горных пород.

Тест на одноосное сжатие. (на консультации)

ГОСТ 12248-2010

«Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости»

«Разрушение глинистых образцов происходит при достижении относительной вертикальной деформации ε=15% (при нагрузке равной 10% от предела прочности»)

32. Деформации глин при набухании. Показатель и способ его определения.

Автоматизированный испытательный комплекс АСИС (программа закупки НИУ)

SPE 11117

Лабораторный метод для

Скрининг ингибиторов набухания сланцев

Эдвин А. Роэль и Джеймс Л. Хакетт, Gulf Research & Development Co.

Ползучесть описывается так называемой кривой ползучести, которая представляет собой зависимость деформации от времени при постоянных температуре и приложенной нагрузке (или напряжении). (метод с прошлого вопроса)

Дополнительный метод 1

Определение коэффициента набухания глин

Определение коэффициента набухания глин проводят по стандартной методике с использованием прибора ПКН-2

Дополнительный метод 2 Hot roll test

Исследования проводят для определения доли твердой фазы, сохраняющейся в конкретном растворе после термообработки. При проведении эксперимента образцы находятся при условиях (температура, давление) близким к забойным и при постоянном перемешивании внутри герметично закрытых ячеек. Данный эксперимент позволяет оценить ингибирующие свойства жидкости не только в статическом, но и в динамическом режиме

Дополнительный метод 3 Shale pellet test

1. Подготовка глинистых таблеток (ПБН, давление – 3 тонны)

2. Термообработка таблеток в 0,2% растворе ПАА при 60±2°С 18 ч

3. Сравнение массы таблеток до и после т/о, сравнение результатов с дистиллированной водой

Дополнительный метод 4 «Размокаемость» образца

Метод позволяет оценить скорость размокания образца породы в статическом состоянии по относительной потере массы образца в условиях гидростатического взвешивания в ингибирующем составе.

33. Время устойчивого состояния. Кривая ползучести. Способ определения.

Тест на одноосное сжатие. (на консультации)

Ползучесть описывается так называемой кривой ползучести, которая представляет собой зависимость деформации от времени при постоянных температуре и приложенной нагрузке (или напряжении).

ГОСТ 12248-2010 «Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости» «Разрушение глинистых образцов происходит при достижении относительной вертикальной деформации ε=15% (при нагрузке равной 10% от предела прочности»)