Drilling

3.Від’єднати поплавок 3 від стакана 2.

4.Перевірити чистоту стакана та поплавка і при необхідності промити їх во-

дою.

Перевірка приладу в лабораторних умовах повинна виконуватися перед кожним циклом замірів, на бурових – не менше одного разу за місяць.

Перевірка приладу

1.Встановити стакан у вертикальне положення і наповнити його водою.

2.З’єднати поплавок зі стаканом

3.Занурити прилад у відро з водою. При цьому рівень води у відрі повинен співпадати з поділкою на лівій шкалі, яка відповідає густині 1000 кг/м3 (1 Г/см3) або на поправочній шкалі з нульовою позначкою. При невідповідності показів вводять коригуючу поправку. Для тарування ареометра у циліндричній частині попла-

вка 4 є дробинки, які вилучають або додають залежно від показів ареометра. Точність вимірювання ареометра 10 кг/м3 (0,01 г/см3).

Рисунок 2.1 - Ареометр АГ-3ПП Вимірювання густини бурового розчину

1.Відібрати кришкою відра пробу бурового (тампонажного) розчину і перемішати її.

2.Від’єднати стакан від поплавка і тримаючи його вертикально наповнити розчином.

3.Не змінюючи положення стакана, приєднати до нього поплавок і змити витіснений залишок розчину водою.

4.Опустити ареометр у відро з водою і за меніском води встановити величину густини, використовуючи ліву шкалу. Якщо ареометр занурився повністю, відгвинтити тягарець і за правою шкалою встановити величину густини розчину.

5.Вимірювання повторити не менше 3 разів, а результати занести у таблицю

2.1.

6.Розібрати ареометр, вимити залишок розчину з кришки, промити водою і витерти ареометр.

Вимоги до звіту

11

У звіті повинні бути наведені:

–схеми приладів АГ-3ПП з показом позицій і основних розмірів.

–короткий опис способу тарування приладу і вимірювання параметрів розчи-

ну.

– таблиця з результатами вимірювання.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.Що таке густина бурового (тампонажного) розчину?

2.Якими приладами вимірюють густину розчину?

3.Які технологічні вимоги до густини бурового розчину?

4.Як визначають придатність приладу АГ-3ПП до вимірювання?

5.Конструкція ареометра АГ-3ПП.

6.Яка точність замірів АГ-3ПП?

7.Методика вимірювання густини бурового розчину за допомогою АГ-3ПП.

8.В яких межах коливається густина бурового розчину при бурінні свердло-

вини?

9. Визначити густину бурового розчину при розкритті горизонту з Pпл. =25

МПа на глибині H =2100 м.

10.З якою метою постійно контролюють густину розчину у процесі буріння свердловини в нормальних і ускладнених умовах?

11.Яка частота вимірювання густини розчину при бурінні свердловини в нормальних і ускладнених умовах?

12

2.2 Вимірювання умовної в’язкості бурового розчину

Теоретичні відомості

Всі рідини мають властивість текти. Бурові промивальні рідини у більшості випадків відрізняються від ньютонівських рідин. Істинна в’язкість промивальних рідин залежить від швидкості руху. Вимірювання істинної в’язкості бурового розчину на бурових і в лабораторіях пов’язане з певними труднощами. Тому прийнято вимірювати умовну в’язкість за допомогою віскозиметра ВП-5. Для приладу ВП-5 під умовною в’язкістю розуміють тривалість витікання 500 см3 із залитих 700 см3 ретельно перемішаного бурового розчину через калібровану трубку з внутрішнім діаметром 5 мм і довжиною 100 мм.

13

Вимірювання умовної в’язкості

1.У конус, встановлений вертикально, через сітку налити 700 см3 бурового розчину, попередньо закривши отвір трубки пальцем.

2.Відкрити отвір і одночасно включити секундомір.

3.Час наповнення частини кухля об’ємом 500 см3 і є умовною в’язкістю бурового розчину.

4.Вимірювання повторити три рази.

5.Результати записати в таблицю.

6.Промити конус і кухоль, витерти їх насухо.

Якщо для визначення умовної в’язкості кількість бурового розчину недостатня, то можна вимірювати час витікання 100 см3 розчину при залитих 200 см3, а результат помножити на 4.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.Дайте визначення умовної в’язкості бурового розчину.

2.Якими приладами вимірюють умовну в’язкість?

3.Як визначають придатність віскозиметра до роботи?

4.Опишіть методику вимірювання умовної в’язкості.

5.Як виміряти умовну в’язкість бурової промивальної рідини при її кількості 450 мл?

6.Як впливає температура на умовну в’язкість?

2.3 Вимірювання граничного статичного напруження зсуву бурового розчину

Теоретичні відомості

Статичне напруження зсуву (СНЗ), Па – це дотичне напруження зсуву, при якому починається руйнування структури бурового розчину, який перебуває у стані спокою. СНЗ характеризує міцність тиксотропної структури та інтенсивність її зміцнення в часі.

Тиксотропія характеризує здатність бурового розчину перетворюватися у стані спокою в гель і при перемішуванні відновлювати свої попередні властивості.

Граничне СНЗ – це те мінімальне напруження зсуву, яке необхідно прикласти до бурового розчину, який знаходиться у стані спокою, щоб зруйнувати тиксотропну структуру і вивести його зі стану рівноваги (відновити текучість системи).

Міцність тиксотропної структури оцінюється двома значеннями СНЗ, які свідчать про здатність промивальної рідини виконувати певні функції.

Початкове значення СНЗ вимірюють через одну хвилину після перебування промивальної

рідини у стані спокою ( ). Воно характеризує здатність промивальної рідини утримувати шлам певного розміру та густини у змуленому стані.

Кінцеве значення СНЗ вимірюють через 10 хвилин після перебування промивальної рідини у стані спокою. Воно характеризує інтенсивність зміцнення тиксотропної структури у часі.

Міцність структури при тривалому перебуванні у стані спокою може досягти таких значень, при яких у момент відновлення циркуляції опір структури буде причиною зростання гідравлічних тисків, що може бути причиною гідророзриву пласта.

Висока міцність структури суттєво погіршує проходження геофізичних приладів у свердловині, що є однією з причин обриву геофізичного кабелю, або не доходження приладу до встановленої глибини. Також можливе часткове зменшення гідростатичного тиску у свердловині за рахунок утворення тиксотропної структури бурового розчину.

Тиксотропність структури характеризується коефіцієнтом тиксотропії, який можна визначити за формулою:

14

стійці за допомогою сталевої нитки 5 і занурений у стакан 10 з буровим розчином. Для визначен-

ня кута повороту циліндра призначений проградуйований на 360° лімб 7 з ціною поділки 1 . Диск жорстко з’єднаний через трубку 6 з циліндром 9. Для відліку кута закручування нитки напроти диску закріплений прозорий візир 8 з двома рисками.

Стакан 10 встановлюють на обертовий столик, з’єднаний гнучкою передачею 11 з редукторним електродвигуном 12, який обертає стакан зі швидкістю 0,2 об/хв. В комплект приладу входить набір 3-х пар пружних ниток (діаметр 0,3; 0,4; 0,5 мм), які рекомендується використовувати при різних діапазонах вимірювання.

Підготовка приладу до роботи

1.Встановити прилад на стійкому столі, де відсутні вібрації.

2.Підвісити циліндр за допомогою нитки до стійки.

3.Регулювальним гвинтом 2 концентрично розмістити циліндр 9 у стакані 10.

4.Встановити “нуль” шкали проти риски на візирі, плавно повернувши диск підйомної системи гвинтом 4.

5.Зняти підвісну систему і покласти її на стіл.

6.Підключити прилад до електромережі і, включивши тумблер 13, перевірити роботу електродвигуна.

7.Взяти секундомір і покласти його біля приладу.

Вимірювання статичного напруження зсуву

1.Відібрати пробу бурового розчину та інтенсивно розмішати його.

2.Заповнити стакан 10 буровим розчином до половини.

3.Опустити коаксіальний циліндр 9 у стакан 10 з розчином і підвісити його з допомогою нитки 5 на стійці. Рівні розчину і верхнього краю циліндра 9 повинні співпадати.

4.Взяти секундомір і рукою обережно повернути підвісну систему вліво-вправо на 40-60°, переміщуючи розчин. Після перемішування розчину встановити “нуль” шкали проти риски на візирі і одночасно включити секундомір.

5.Через 1 хв. за допомогою тумблера включити електродвигун і спостерігати за обертанням шкали приладу. Після її зупинки виключити електродвигун, записати кут повороту шкали в градусах.

6.Поворотом підвісної системи, встановивши “нуль” шкали проти риски на візирі, повторити вимірювання 3 рази.

7.Аналогічно виконати вимірювання СНЗ після перебування бурового розчину у стані спокою протягом 10 хв.

8.Якщо покази приладу менші 10°, то необхідно встановити нитку з меншим діаметром і повторити виміри, а якщо покази приладу перевищують 70о, то необхідно встановити нитку з більшим діаметром і повторити виміри.

9.Якщо шкала приладу не зупинилася через 1 хвилину, то необхідно встановити нитку з більшим діаметром і повторити виміри.

10.Відключити прилад від електромережі, промити циліндр, стакан і витерти їх насухо.

Оформлення результатів вимірювань

1.Записати значення кутів повороту шкали після перебування у стані спокою бурового розчину протягом 1 і 10 хвилин 1 , 10 .

2.Визначити середнє арифметичне значення кутів повороту шкали 1сер , 10сер .

3.Розрахувати значення СНЗ в Па (дПа) за формулою

де С* – постійна нитки і приладу згідно з паспортом приладу (наводиться в таблиці). По-

стійна С* показує, яке СНЗ відповідає повороту шкали на 1 при використанні нитки конкретного діаметру.

15

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.Дайте визначення граничного статичного напруження зсуву.

2.Як розраховують СНЗ? Які одиниці вимірювання СНЗ?

3.Як впливає СНЗ на гідродинамічний тиск у свердловині в процесі спуску колони?

4.Методика вимірювання СНЗ на приладі СНС-2.

5.Що розуміють під коефіцієнтом тиксотропії?

7. Як впливає температура на СНЗ для розчинів на нафтовій і водній основі?

Таблиця 2.1 – Результати вимірювання густини, умовної в’язкості та СНЗ бурового розчину

2.4 Вимірювання фільтрації бурового розчину Теоретичні відомості

У буровій промивальній рідині є значна кількість вільного дисперсійного середовища, яке не зв’язане ні фізично, ні хімічно із дисперсною фазою. Фільтрація промивальної рідини у свердловині відбувається, коли тиск більший за пластовий. Дисперсна фаза накопичується в ущільненому стані на поверхні стінки свердловини, формуючи фільтраційну кірку, через яку відбувається фільтрування вільного дисперсійного середовища у породу.

Фільтрація бурового розчину – це процес відфільтрування дисперсійного середовища (фільтрату) під дією перепаду тиску в пористий масив з утворенням на стінках свердловини шару із дисперсної фази, який називають фільтраційною кіркою.

Фільтрація - об'єм фільтрату бурового розчину, який виділяється через паперовий фільтр діаметром 75 мм при перепаді тиску 0,1 МПа (у зарубіжній практиці 0,75 МПа) протягом 30 хвилин. Фільтрацію найчастіше вимірюють з допомогою приладу ВМ-6.

Фільтрація у статичних умовах суттєво менша, ніж у динамічних, оскільки у стані спокою проникність фільтраційної кірки зменшується у міру її потовщення, а з часом процес фільтрування може взагалі припинитись. У динамічних умовах верхні шари фільтраційної кірки змиваються і чим більша швидкість руху, тим менша товщина кірки і її фільтраційний опір.

Опис приладу ВМ-6

Прилад ВМ-6 складається з напірного і фільтраційного вузлів (рисунок 2.4) Процес фільтрації здійснюється через паперовий фільтр 8, встановлений на дно підставки 7.

В напірний вузол входить циліндр 3, плунжер 1 і шкала 2, яка закріплена на плунжері. На верхньому кінці циліндра є відлікова мітка. Для встановлення шкали на “нуль” і спуску надлишку масла з циліндра в його нижній частині розміщений отвір, який перекривається голковим клапаном 4. Фільтраційний вузол складається із фільтраційного стакана 5 і підставки 7. В нижній частині підставки є отвір 9, який перекривається гумовим корком 6 перед заповненням фільтраційного стакана. На дно підставки 7 встановлюється паперовий фільтр 8 і гумова прокладка. На фільтраційний стакан 5, закритий корком 6, нагвинчується циліндр 3, який потім заповнюють поверх розчину машинним маслом. В цей циліндр входить плунжер 1 зі шкалою 2, який створює тиск фільтрації 0,1 МПа. Фільтрація починається після відкриття отвору 9 у підставці.

Підготовка приладу до роботи

1.Встановити прилад на столі.

2.Витягнути плунжер з циліндра і поставити його біля підставки.

3.Відгвинтити циліндр, закрити голковий клапан і поставити на стіл.

4.Розібрати фільтраційний стакан і протерти основу підставки насухо.

16

5. Взяти паперовий фільтр, зволожити його водою, додати до нього сухий папір і поставити на дно підставки симетрично внутрішньому діаметру, а зверху на паперовий фільтр встановити гумову прокладку.

6.Пригвинтити підставку до стакана, при цьому боковий отвір закривають гумовим корком.

7.Підготувати секундомір і поставити його біля приладу.

Вимірювання фільтрації

1.Відібрати пробу розчину і добре перемішати її.

2.Заповнити стакан приладу розчином на 3-4 мм нижче верхнього вінця.

3.Витерти різьбу від розчину.

4.Пригвинтити на стакан циліндр.

5.Заповнити циліндр машинним маслом.

6.Встановити плунжер в циліндр.

7.Сумістити “нуль” шкали з верхньою міткою циліндра, відкривши перепускний голковий клапан.

8.Вийняти гумовий корок і одночасно включити секун-

домір.

9.Записати покази приладу через 1; 2; 3; 4; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25 і 30 хв. від початку вимірювання.

10.При великій кількості вимірювань або якщо фільтрація за 30 хв. більша 40 см3 можна скористатись прискореним методом. В цьому випадку беруть відліки через 2 і 10 хв. і з допомогою логарифмічної сітки визначають фільтрацію за 30 хв. або, користуючись аналітичною залежністю, визнача-

t1

11.Після закінчення вимірювання відкрити перепускний голковий клапан, випустити залишок масла з циліндра, опустивши плунжер, а потім зняти його і закрутити голковий клапан.

12.Відгвинтити циліндр і злити масло з нього для повторного використання, а з фільтраційного стакана злити розчин.

13.Розібрати фільтраційний стакан і вийняти кірку з фільтрувальним папером.

14.Промити і протерти насухо всі деталі фільтраційного вузла.

15.Зібрати прилад, попередньо змастивши циліндр маслом.ln

Оформлення результатів

1.Записати результати трьох вимірювань за роботою 3-х приладів у таблицю 2.2.

2.Визначити середню величину фільтрації за 30 хв.

3.Побудувати графік зміни фільтрації розчину протягом 30 хв. в координатах “час – об’єм фільтрату”.

4.Визначити похибку між фактичною фільтрацією, визначеною за 30 хв. і розрахунковою фільтрацією, визначеною аналітичним методом за результатами показів приладу через 7,5 хви-

лин: Ф30р 2 Ф7,5 .

5. Зробити висновок.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

17

1.Будова приладу ВМ-6.

2.Методика визначення фільтрації на приладі ВМ-6.

3.Яка розмірність величини фільтрації та її позначення?

4.Як перевірити придатність приладу ВМ-6 до роботи?

5.Опишіть процес взаємодії бурового розчину з гірськими породами на стінках свердловини. Як буде впливати величина фільтрації на цей процес?

6.Визначте фільтрацію бурового розчину, якщо відомо, що за 15 хв. фільтрація дорівнює 8

см3.

7.Які фактори впливають на фільтрацію бурового розчину?

8.Як впливає час на величину фільтрації?

9.Чому фільтрація у статичних умовах суттєво менша, ніж у динамічних умовах?

2.5Вимірювання товщини фільтраційної кірки

Теоретичні відомості

При фільтрації дисперсійного середовища з бурового розчину в проникні горизонти на стінках свердловини формується фільтраційна кірка. Згідно з технологічними вимогами до бурового розчину фільтраційна кірка повинна запобігати руйнуванню стінок свердловини, сповільнювати і перешкоджати процесу забруднення продуктивних горизонтів, сприяти ущільненню і стійкості стінок свердловини.

Товщина фільтраційної кірки є визначальним чинником при виникненні ускладнень, які пов’язані зі зменшенням діаметру свердловини (затяжки, сальникоутворення, прихоплення бурильних та обсадних колон).

Допустима товщина фільтраційної кірки коливається в межах 1,5 2 мм.

Товщина фільтраційної кірки тісно пов’язана з об’ємом фільтрату і реальний зв’язок між цими величинами є специфічним для кожного розчину. Об’єм фільтрату може зменшитися зі збільшенням вмісту твердої фази, а товщина фільтраційної кірки збільшується. Збільшення перепаду тиску в статичних умовах сприяє збільшенню товщини фільтраційної кірки, а розмір та гранулометричний склад твердої фази майже не впливає на товщину фільтраційної кірки. Значна фільтрація бурового розчину та наявність шару фільтраційної кірки на стінках свердловин спричиняють такі негативні наслідки:

–забруднюються породи-колектори;

–зменшується стійкість стінок свердловин;

–підвищується вміст шламу, що забруднює буровий розчин;

–збільшується імовірність виникнення прихоплень;

–збільшуються гідравлічні втрати;

–виникають затягування та сальникоутворення при підйомі бурильної колони;

–спотворюються покази геофізичних приладів;

–підвищується імовірність утворення тріщин і каналів у фільтраційній кірці при контактуванні із тампонажним каменем.

Товщина фільтраційної кірки визначається за допомогою приладу Віка, товщина кірки позначається буквою К і вимірюється в міліметрах.

Опис приладу

Прилад Віка (рис. 2.5) складається з циліндричного стержня 1, який вільно переміщується у втулці 5, закріпленій на станині 8. Вісь стержня перпендикулярна до плити 9. Для закріплення стержня на бажаній висоті призначений пружинний фіксатор 6, на стержні закріплений покажчик 3, а на станині шкала 4 з поділками від 0 до 40 мм. Положення покажчика на стержні регулюється стяжним гвинтом 2. В нижній частині стержня вгвинчена голка 7. Металеву пластинку з папе-

ровим фільтром з кіркою встановлюють на плиті 9.

Підготовка приладу до роботи

1.Опустити циліндричний стержень 1 так, щоб голка доторкнулася поверхні металевої пластинки 9.

2.Встановити покажчик приладу 3 на позначці “нуль”.

Порядок виконання роботи

1. Підняти стержень з голкою.

Рисунок 2.5 – Прилад Віка 2. Встановити пластинку з кіркою на плиту приладу.

3. Опустити стержень, щоб голка доторкнулася до поверхні

18

кірки.

4.Зняти покази за шкалою в мм.

5.Пересуваючи пластинку з кіркою, виконати вимірювання в шести точках, визначити середнє арифметичне значення К занести у таблицю 2.2.

6.Зняти фільтр з кіркою, промити пластину і витерти насухо.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.При яких умовах формується фільтраційна кірка на стінках свердловини?

2.Які фактори впливають на товщину фільтраційної кірки?

3.Опишіть методику вимірювання товщини фільтраційної кірки.

4.Яка допустима товщина фільтраційної кірки?

5.Порівняйте товщини фільтраційних кірок, сформованої у статичних і динамічних умовах.

6.Якими показниками можна охарактеризувати фільтраційну кірку (крім товщини)?

7.Як впливає тиск на формування фільтраційної кірки?

8.Що означає термін “зона кольматації”?

9.В яких випадках фільтраційна кірка відіграє позитивну роль під час буріння свердловин,

ав яких негативну?

10.При якому перепаді тиску формується фільтраційна кірка на приладі ВМ-6?

19

2.6Визначення вмісту побічних твердих домішок

убуровому розчині

Теоретичні відомості

Убурових розчинах поряд із не подрібненими частинками глинистих порід можуть бути також частинки твердих абразивних порід, які викликають інтенсивне зношування обладнання та інструменту. Тому необхідно контролювати вміст таких частинок, щоб своєчасно вживати заходи для їх вилучення з промивальної рідини.

Концентрація побічних твердих домішок (Сп.%) – це величина, яка визначається як відношення кількості всіх грубо-дисперсних частинок незалежно від їх походження до об’єму бурового розчину. Цей коефіцієнт характеризує ступінь забруднення бурового розчину.

Упрактиці буріння концентрацію побічних твердих домішок в буровому розчині називають процентним вмістом «піску» в розчині і позначають буквою П, %.

Концентрація твердих домішок (піску) в буровому розчині суттєво впливає на абразивне зношення деталей, які труться між собою. Допустима концентрація твердих домішок (піску) в буровому розчині при роторному способі бурінні не повинна перевищувати 4%, а при турбінному – 2%.

Для визначення концентрації побічних твердих домішок використовують металевий відстійник ВМ-2 (рисунок 2.6) або мензурку Лисенка.

1.Промити відстійник водою.

2.Залити в відстійник 200-300 см3 води.

3.Відміряти ковпачком 50 см3 розчину і залити його у відстійник.

4.Долити у відстійник води, поки її надлишок не почне витікати із отвору, що відповідає сумарному об’єму 500 см3.

5.Закривши відстійник ковпачком, а отвір пальцем, інтенсивно перемішати розчин з водою, поки при вертикальному положенні відстійника скляна мензурка виявиться вільною від грубодисперсних частинок.

7.Встановити відстійник вертикально і одночасно включити секундомір.

8.Через 1 хв. визначити об’єм грубодисперсних частинок, що осіли. Вміст піску в процентах визначають як подвоєний результат об'єму твердих домішок, які осіли у мензурці.

де – об’єм грубо дисперсних частинок, що осіли, см3. 9. Вимірювання повторити три рази.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Опишіть методику вимірювання загальної кількості твердих домішок у буровому розчи-

ні.

2. Назвіть елементи металевого відстійника.

3. Які допустимі значення концентрації твердих домішок для роторного і турбінного способу буріння?

5. На скільки необхідно помножити об’єм осаду, якщо для проби взяли 25 мл, 75 мл, 100 мл бурового розчину.

20