11-01-2016_19-30-26 / All_BPR

1. Тиксотропия, ее влияние на процесс и показатели бурения.

Тиксотропияизменение параметров (реологических) ВПЖ во времени при постоянной скорости сдвига. Тиксотропия проявляется в изменеинии СНС и ДНС.

СНСстатическое напряжение сдвига (напряжение при влиянии которого начинается течение реальной ВПЖ или погруженных в нее тел)

ДНСдинамическое напряжение сдвига, при превышении которого начинается течение жидкости Бингама или погруженных в нее тел.

Тиксотропией наз. способность суспензии загустевать в покое и вновь превращаться в легкоподвижную жидкость при перемешивании. Прочность обра-ся в покое структуры принято называть СНС (т.е. напряжение которое необходимо создать, чтобы разрушить структуру и восстановить текучесть системы).

В тиксотропных растворах, оставленных в состоянии покоя, происходит упрочнение структуры, характер-е ростом СНС.

Tc =(θ10 - θ1) / 10 , (Па/мин) пок-ль тиксотропии «+» : Рост СНС растворов после прекращения циркуляции в скважине,

замедляет или прекращает оседание частиц шлама (уменьшение прихватоопасности). Наличие структуры бурового раствора обуславливает его способность удерживать шлам, утяжилитель и газ во взешанном состоянии (уменьшение опасности поглощений и проявлений).

«-» : Рост СНС растворов во время нахождения в отстойниках циркуляционной системы (ц.с.) затрудняет их очистку от шлама и пузырьков газа. Гидравлические сопротивления в ц.с. (их увеличение) могут привести к ГРП и поглощению р-ра при пуске и работе бур. насосов.

2. Принципы и этапы проектирования буровых растворов.

Принципы проектирования: учет следующих факторов:

-литология разреза; - температура по разрезу;

-состав и степень минерализации; - осложнения; - цель бурения. Этапы проектирования :

1. Выбор типа бур. р-ра (экологическая безопасность, обеспечение устойчивости стенок скважины, зависящих от физических св-в г.п. и

содержащихся в них флюидов Рпл и Рг , Тзаб )

Критерии оптимальности применяемого типа бур. растворов – качество вскрытия продуктивного пласта, затраты времени и средств на борьбу с осложнениями (обвалы, прихваты б.к. , течение и растворение соленостных г.п., оттаивание зон ММП). Повторное использование бур.растворов при бурении других скважин.

2. Обоснование параметров бур.р-в (увеличение скорости бурения, качественное вскрытие п/п, предупреж-е осложнений)

Для повышения скорости бурения плотность, вязкость, содерж-е тв.фазы “песка” должно быть минимум; ПФ=4-6 см2.

Плотность должна быть:

Рг.с.=1,1-1,15 Рпл(до 1200м.) не более 1,5 МПа; Рг.с.=1,05-1,1 Рпл(до 2500м.); Рг.с.=1,04-1,07 Рпл( >2500м.) не более 3,5 МПа;

Для РУО проектируется термостойкость, водосодержание, глиноемкость, температурные вспышки в открытом тигле, энергостабильность.

3. Обоснование рецептур бурового бур.р-ра (цель бурения, стоимость, недефицитность, эколол-я безоп-ть). Технолог-я карта по интервальной обработки бур.р-ра.

3. Классификация БПР. Классификационные признаки.

1) Характеристика дисперсной среды(д.с.):

- полярность д.с.(водной и у.в.); - состав минерализации(NaCl, CaCl);

- степень минерализации(пресные, слабо-,средне-,высоко-минерализованные) - щелочность(нейтральная, слабо-,средне-,высоко-щелочная); 2) характеристика дисперсной фазы(д.ф.):

- состав д.ф.(активные-бентонитовые, суббентонитовые; неактивныеаэрированные, карбонатные)

-содержание активной коллойдной фракции

3)характер хим. обработки (гуматные, личносульфатные, крахмальные)

4)способ получения (наработкаприготовление р-ра в процессе мех.бур-я; с помощью механизмов)

5)назначение (под кондуктор, под основной ствол)

В зависимости от этих характер-к применяются след.виды растворов:

1.жидкости на водной основе –вода, рассолы, суспензии и калоидные р-ры глин, карбонатов и сульфатов, гидрофильные эмульсии

2.жидкости на у.в. основе – р-ры на основе у.в., гидрофобные-эмульсионные р-ры.

3.аэрированные жидкости – вода, аэрированные глин.р-ры, пены.

4.газообразные агенты - воздух, природные газы, выхлопные газы ДВС.

4. Требования к БПР для вскрытия продуктивных пластов.

Одной из главных проблем качественного вскрытия п/п – БПР, которые должны оказывать минимальные воздействия на проницаемость ПЗП. При бурении в продукт. коллекторе в связи с нарушением напряженного состояния г.п. в приствольной зоне, проникновением фильтрата ПЖ , взаимодействием с пластовой смесью и г.п. происходят сложные физ.-хим.

процессы. Фильтрат ухудшает проницаемость пласта. Поэтому предъявляют требования:

-фильтрат р-ра должен быть таким, чтобы при проникновение его в ПЗП не происходило набухание глинистого материала, соле- и пенообразования в пористой среде г.п.

-гранулометрический состав твердой фазы должен соответствовать структуре порового простр-ва, т.е. для предотвращения глубокой кольматации (содерж-е частиц большего диаметра на 30% размера поровых каналов или трещин должно быть менее 5% от общего объема тв.фазы)

-водоотдача должна быть минимальной, а плотность и реологические параметрытакими чтобы диффер-е давл. было близким к 0.

Но лучше вскрывать пласт на депрессии или равновесии. Так же раствор должен:

-обладать способностью формировать на стенках скв. непрониц-ю пленку

(фильтрац-ю корку), препятствующую проникновению фильтрата; - твердая фаза должна растворяться в кислотах (нефти), что позволит удалять

ее со стенок скв. и закальмотированной зоны пласта. При освоении обычно используют РУО.

5. Характеристика глин. Обменная емкость. Состав, структура и свойства монтмориллонита.

Глинами наз-ся г.п., которые обладают способностью при смачивании водой приобретать пластичность.

Глины представляют собой продукт выветривания кристаллических г.п. и сланцев. Ортоклаз, альбитпродукты выветр-я г.п.

Глинистые минералы : 1)монтмориллонит 2)гидрослюда 3)каолинит 4)палыгорскит. Глин.мин. состоят из соед-й окислов алюминия, кремния и воды, поэтому глины наз-т алюмосиликатами(xAl2O3*ySiO2*nH2O – бщая хим. ф-а). AL2O3-глинозем, SiO2- кремнезем.

Состав глины : AL2O3 =5-20%, SiO2 =45-70%, H2O=5-15%.

Глина обладает способностью обмена ионами с окр.средой. Эта способность хар-ся обменной емкостью: О.е.= мг*экв/100гр.

Состав, структура и св-ва монтмориллонита. Структурными эл-ми для всех глин яв-ся: -кремнекислородный тетраэдр; - алюмогидроксилкислородный октаэдр.

Совокупность слоев наз-ся –пакетом. Связь м/у слоями кислородная (межмолек-я, слабая).

Монтмориллонитобладает способностью набухать в воде и расподаться на мелкие частицы. Чем больше монтмориллонита в глине, тем лучше она набухает и диспергируется в воде, тем выше ее качество как материала для приготовления бур. р-ра. Поэтому бентонитовые глины, сост-е в основном из монтмориллонита, дают более вязкие р-ры, чем чем глины сост-е из смеси различных минералов и примесей.

6. Классификация химических реагентов для регулирования свойств буровых растворов. Классификационные признаки.

Классификация по Паусу:

1. Классификция по хим. составу и строению молекул:

-Низкомолек-е неорг-е соед-я (NaOH, Na2CO3, Ca(OH)2, NaCl, CaCl2, HCl)

Они могут вызывать понижение или повышение водоотдачи, вязкости, предельного напр-я сдвига и др. пар-в в зав-ти от кол-ва добавляемых реагентов, состава и св-в бур.р-ра, внешних условий (температуры, давления, минерал-ии). В основном применяются как вспомагательные реагенты.

-Высокомолек-е орган-е соед-я с глобулярной формой макромолеку –

понизители вязкости. К ним относят реагенты : а) на основе гуматов(УЩР, ТЩРугольно и торфяные щелочные реагенты); б) на основе лигнина ; в) на основе лигносульфаната(ССБ-сульфидспиртовая борда, КССБ- конденсиров-я ССБ, ФХЛСферрохромлигносульфанат его вводят в

процессе конденсации, Окзил-солестойкий как все гидросульфанаты ); г) на основе фенолов (ПФЛХ-полифенол лесохимический).

Эти реагенты оказывают специфические действия: с увеличением их концентрации резко уменьшается вязкость, снижается водоотдача и предельностатическое напряжение сдвига.

-Низкомолекулярные органические соединения с гидрофильной и органофильной частями-ПАВы. К ним относят такие ПАВы, как сульфанол, оксиэтилированные фенолы, спирты, катанин, шкопау и др.

-Высокомолек-е орган-е соед-я с волокнистой (цепеобразной) стукр-й-

понизители водоотдачи (реагенты полимеры) к ним относятся : КМЦ и ее поизводные (Полиакрилаты-ПАА, Гипан, К-4, РС-2, Метас), крахмал, биополимеры. Понизители фильтрации в отличие от понизителей вязкости с увеличением концентрации повышают вязкость, резко уменьшают водоотдачу и снижают предельное СНС.

2. Классификация по солестойкости:

-не солестойкие реагенты-эффективны при минерализации до 3% NaCl

(УЩР, ПФХЛ..).

-Ограниченно солестойкие – при 3-10% NaCl(КМЦ, КССБ, ФХЛС)

-Солестойкие – при NaCl >10% ;

-Несолестойкие к действию поливалентных катионов – эффективно лишь при CaCl2< 0.2%;

3. Классификация по термостойкости (под действием темпер-ры у ряда реагентов наблюдаются снижение эффективности в рез-те десорбции с поверхности глин-х частиц или в рез-те термич-й десструкции):

-Нетермостойкие до 130 0С (крахмал, фосфаты и др.)

-ограниченно термостойкие до 1600С (КМЦ, Нитролигнин, ПФЛХ)

-термостойкие >1600С (гипан, К-4, РС-2, КССБ, ФХЛС)

4. Классификация по назначению: - регулирующие ионный состав и щелочность,-бактерициды,-ингибиторы,-коагуляторы,-понизители: вязкости, водоотдачи,-пеногасители,-эмульгаторы,-предупреж-е кавернообразование,- сохр-е проницаемость п/п,-понижающие твердость г.п.

7. Требования к химическим реагентам.

Для поддержания параметров технологических св-в растворов на заданном уровне применяются 2 основных метода:

-Изменение состава и содержания дисперсной фазы и диспер-й среды;

-Обработка р-ра хим. реагентами и спец. добавками;

Наиболее широкие возможности регулировния параметров р-ра реализуются при использовании второго метода. Хим. реагенты, взаимодействуя с частицами дисперс. фазы повышают или снижают активность частиц по отношению как к друг к другу, так и к д.с.,способствует агрегированию или наоборот доиспергированию частиц. При хим.обработке решаются три задачи :1) стабилизация р-ра как дисперсной системы и регулированию парамертров, завис-х от степени стабилизации; 2) восстановление и упрочнение структуры р-ра, регул-е показателей хар-х тиксотропные св-ва; 3) развитие и усиление той или иной способности р-ра (смазочные и т.д.) Требования к хим. реагентам :

1. Экологическая пром-я безопасность:

- не загрязнять почву, воду, атмосферу в рез-те взаимодействия с окр. средой; - не оказывать вредного воздействия на растительный и животный мир, на человека; - быть биоразлогающимися;

2. Технико-технологические:

- эффективное выполнение целевых св-в при минимальном расходе; - быть соле-,термо-,морозостойкими, - быть технологичными в обслуживании.

3. Технико-экономические: - минимальная стоимость; - не дефицитность;

- иметь длительные сроки хранения.

8. Реагенты - понизители фильтрации, их характеристика.

Понизители фильтрацииреагенты и мат-лы,( снижающие потери жидкой фазы бур.р-ра вследствие поглощения и в процессе бурения г.п., обладающих естественной проницаемостью), вводимые в бур.р-р понизители фильтрации сниж-е прониц. фильтрац-й корки.

Реагенты:

КССБ-жидкость плотностью 1,12-1,11 г/см3 или порошок марок КССБ, КССБ-1,КССБ-2 (цифры обозначают содержание фенола в %), к-е отличаются по соле и термостойкости. Величина добавки нах-ся в пределах 1-7%. Сильно вспенивает.

КМЦ-порошок или волокнистый материал в зав-ти от марки (КМЦ-250, КМЦ-500 цифра обозначает степень полимеризации). Чем выше эта степень, тем более солее и термостойкий реагент. Реком-ся добавлять в сухом виде или в виде 5-10% водного раствора.

Метакриловы сополимер (метас)- порошок флоккулирует глинистую фазу, добавляют в пром. жидкость с ph=8,5-9 в виде водно-щелочного р-ра 7-10% концентрации.

Крахмал- порошок, применяемый для обрботки соленасыщенных пром. жидкостей с ph=10-11%. Крахмал добавляют в виде водно-щелочного р-ра 5- 8% концентрации. Величина добавки 1,5-2%.

9. Методы и средства регулирования вязкости БПР.

Механизмы снижения вязкости:

-уменьшение содержания частиц дисперсной фазы(разбавление), очистка.

-сольватация частиц д.ф.с малым сопротивлением сдвигу сольватных слоев. При растворение в-в их молекулы связ-ся с молекулой растворителя образуя соед-я наз. сольватами.

Методы регулирования вязкости :

-загущение (ввод полимеров, глины);

-очистка (уменьшение в сост. р-ра тв.фазы );

-ввод понизителей вязкости.

Понизители вязкости (реагенты):

-Феррохромминосульфанат(ФХЛС) порошок, величина добвки 2-3%, ph=8,5

-Полифенол лиохимический (ПФЛХ), жидкостьплотность=1,15-1,25 г/см3 , величина добавки 0,2-0,3% (в сухом виде)

-Полифосфаты-кристаллы,порошок

При регулировании вязкости большое внимание уделяют очистке, чем лучше очистка тем выше показатели бурения и тем лучше показатели бур.р-ра. При уменьшении д.с. р-р разбавляют до нужных параметров в процессе бурения, а при уменьшении д.ф. добавляют соответствующие реагенты.

10. Методы и средства приготовления БПР.

Методы: 1) наработка во время бурения; 2) с пом. мех. средств. Средства приготовления:

1) Блок приготов-я р-ра БПР-40, БПР-70. состоит из 2-х силосов, гидроэжекторного смесителя.

рисунок

2) Гидродинамическая мешалка (ГДМ-1)

рисунок

3)Агрегат приготовления пж. Включает фрезерно-мех. мельницу, насос и емкость.

4)Гидромешалка.

рисунок

5) Мех-я двухвальная мешалка.

рисунок

6) Гидравлический диспергатор ГД-1

рисунок