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

11. Механизмы и средства регулирования коагуляционных и конденсационных структур БПР.

Типы структур:

1). Коагуляционная (слипание частиц)

а) Гидрофильная коагуляция (контакт «ребро-ребро», «ребро-плоскость») б) Гидрофобная коагуляция (контакт «плоскость-плоскость»)

2) Конденсационная – образование волокн, в рез-те конденсационнокристализационного процесса Средства:

1)Коагуляционные струк-ры : глина, соль, асбест

2)Конденсационные струк-ры (гидрогели):

- СПН+щелочь (МgСl2 + NaOH) для образ-ия оксихлоридов в виде волокон магния

3МgО * МgСl2 *12Н2О – 3-х окисный оксихлорид Мg 5МgО* МgСl2 *13Н2О -5-х окисный оксихлорид Мg

12. Методы и средства регулирования плотности БПР. Требования к утяжелителям, их характеристика.

Методы и средства снижения плотности БПР:

1) разбавление водой; 2) аэрация р-ра ; 3) введение углеводородной жидкости ; 4) введение легких наполнителей ( пламилон-пластиковые микробалоны, опилки ).

Методы повышения плотности БПР : увеличение концентрации тв. фазы ; введение утяжелителей ; растворение соли.

Требования к утяжелителям:

-высокая утяж. способность;

-требуемая тонкость помола;

-необразивность;

-немагнитность;

-минимальное содержание примесей ( глины, солей );

-каталитеческая и адсорбционная инактивность;

-минимальная влажность;

-дешевезна и доступность.

Влияние плотности утяжелителей на плотность р-ра

плотность утяжилителя (г/см3) 1- 5,0

2-4,5

3-4,0

4-3,5

5- 3,0

Утяжелители ( барит BaSO4, гематит Fe2O3, магнетит Fe3O4, доломит

CaMgCO3, известняк СaCO3 ).

Особенности применения утяж. р-ов: 1) расчет потребного кол-ва утяж-ля:

ρу, ρур, ρир, ρв – плотность утяжелителя, утяж.раствора, исх.раствора, воды mу – влажность утяжелителя (0,02-0,05)

2)подготовка исходного р-ра : ПФ30 ≤ 10 см3, УВ<50 с , р1 ≥ 12,5 дПа;

3)перед вводом сухого утяж-ля его смачивают (водой,водным р-ом рагента);

4)удаление лишней тв.фазы в процессе бурения (ЭГУ,УРУ,ФСО);

5)предупреждение седиментационной неустойчивости.

13. Цели и сущность ингибирования буровых растворов. Ингибиторы. Обязательные компоненты в глинистых ингибированных растворах

Ингибированные глинистые растворы применяют для бурения неустойчивых горных пород, для повышения качества вскрытия продуктивных пластов. Получают их обработкой исходной водо-глинистой суспензии реагентами ингибиторами, представляющими собой в основном соли калия, кальция, алюминия и др. Находят применение хлористый калий, минерализатор МИН-1 (калиевые глинистые растворы), гашеная известь, гипс, ангидрит, хлористый кальций (кальциевые глинистые растворы), жидкое стекло (силикатные глинистые растворы), сернокислый алюминий, сернокислый алюмокалий (алюминизированные глинистые растворы) и различные комбинации вышеперечисленных и других ингибиторов.

Кроме исходной водо-глинистой суспензии и ингибитора раствор должен содержать щелочь, реагенты понизители вязкости и показателя фильрации. Щелочь и указанные реагенты предназначены для стабилизации раствора в присутствии сильных коагуляторов, которыми и являются ингибиторы.

В результате диссоциации ингибитора в дисперсионной среде бурового раствора и проникновении его фильтрата в приствольные горные породы, происходит интенсивный ионный обмен между ними, гидрофильность и набухание глинистой составляющей пород снижаются, что в целом повышает устойчивость стволов, лучше сохраняет проницаемость продуктивных коллекторов.

14. Калиевые глинистые и безглинистые растворы.

Калиевые р-ры – это бур. р-ры содержащие в качестве ингибирующих электролитов соединения калия. Механизм действия иона калия заключается

вспособности проникать в пустоты крист. решетки и связывать пластины монтмориллонита м/у собой. Тем самым предотвращается гитратация, набухание и диспергирование глин. Поэтому калиевые р-ры эффективны при бурении неустойчивых глинистых сланцев.

Хлоркалиевые р-ры.

Для получения калиевого р-ра на глинистой основе используются ( на 1 м3,

вкг ) 50-100 глины; 30-50 KCI ; 5-10 полимера КМЦ ; 30-50 КССБ ; 5-10 KOH ; 2-3 пеногасителя ; 120-240 воды ; утяжелитель – до получения требуемой плотности.

Калиевый р-р можно приготовить из пресного, известкового, гипсового и

др. р-ов. Для этого необходимо обработать воду ССБ, ФХЛС до получения вязкости 25-30 с., затем добавляют 5-10 кг/м3 полимерного реагента и лишь после этого добавляют хлористый калий.

Калиево-гипсовый р-р: содержит в качестве ингибирующих электролитов соединения калия, в частности гипс, менее подвержен коагуляционному

загустеванию. Используются для разбуривания высококоллоидных глин. Термостойкость р-ра не превышает 1600C.

На приготовление 1 м3 калиево – гипсового р-ра требуется (кг) : 60-150

глины ; 890930 воды ; 30-50 КССБ-4 ; 5-10 КМЦ ; 10-30 KCI ; 5-10 KOH ; 10-15 гипса ; 2-3 пеногасителя ;

утяжелитель до требуемой плотности ; показатель рH регулируют добавками едкого калия.

15.Экологическая безопасность БПР. Утилизация буровых растворов.

Экологическая чистота При бурении наклонно-направленных скважин буровой раствор может

попадать в водоносные горизонты, в русло рек и разливаться по поверхности в прирусловой зоне. По этой причине (несмотря на мероприятия по предупреждению этих явлений) раствор не должен оказывать губительное влияние на окружающую среду – должен быть экологически безопасным. Для этой цели буровой раствор должен изготавливаться из нетоксичных материалов, не способных создавать ядовитые соединения. Токсичность материалов и их соединений должна контролироваться на этапе проектирования.

Для снижения загрязнения окружающей среды по окончании бурения проводят следующие методы утилизации:

-Транпортировка оставшейся пром. Ж-ти на другую БУ для последующего использования.

-Закачка пром. Ж-ти в зону сильного поглощения, намыв с наполнителем. -Сбор и вывоз пром-ой ж-ти обработанных хим. реагентами в контейнерах и захоронение в спец. шламохранилищах.

-Отвердение пром-ой ж-ти на водной основе с добавлением минеральных вяжущих и полимерных материалов для использования в других нуждах. -Обезвоживание отходов подсушиванием их в земляных амбарах с последующей засыпкой плодородных земель. Пром-е ж-ти на СН основе хранить в спец. контейнерах или подвергать теплообработке. Использование сверхпрочной пленки и затем засыпаю землей, либо вместо пленки цементируют.

Большую сложность представляет ликвидация активной твердой фазы раствора и шлама, содержащей вредные для окружающей среды компоненты. Так, осажденную твердую фазу глинистых растворов можно отверждать, путем смешивания с гидроокисью кальция и использовать в качестве строительного материала. Возможно и отверждение глинистой составляющей и растворов полимерами. Такой состав также можно использовать как строительный материал. Так как разрушение отверждаемого раствора происходит медленно, засыпка приемных емкостей не принесет ущерба почве.

Безвредный шлам засыпают в отстойниках и приемных емкостях. Шлам, содержащий вредные вещества, необходимо складировать с последующим обезвреживанием и засыпкой. Шлам нефтеэмульсионных растворов следует подвергать высокотемпературной термической обработке.

Все работы, связанные с уничтожением вредных промывочных жидкостей, должны согласовываться с пожарной службой в районе работ.

16. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОЧИСТКИ РАСТВОРА. ТРЕХСТУПЕЧАТАЯ СИСТЕМА ОЧИСТКИ

Методы очистки:

а) амбарный; б) желобная система циркуляции (l=40-60 м; Vтеч=0,12-0,2 м/с – определяется шириной желоба и уклона); в) с помощью механизмов:

-вибросита (1-я ступень очитки). Буровой р-р очищают вибрационными ситами путем просеивания через вибрирующую сетку. Главные фактора, опр-щие глубину очистки и пропускную способность вибросит, - размер ячеек сетки и площать просеивающей поверхности. Очищают до 20 % шлама.

-гидроциклонные установки (ГУ). ГУ исп-ся в кач-ве допол-х ступеней очистки бурго р-ра от шлама. Принцип их действия основан на разделении суспендированных частиц по массе под действием инерционных сил, возникающих в вихревом потоке гидроциклона.

1)Пескоотделитель (2-я ступень). Предназ-н для очистки неутяжел-го бурго р-ра от частиц выбур-ой п-ды разм-ом более 0,08-0,10 мм. Очищ-т до 40% шл-а.

2)Илоотделитель (3-я ступень). Предназ-н для очистки неутяж-го бур-го р- ра от частиц выбур-ой п-ды размером более 0,03-0,04 мм. Очищ-т 60-70% шлама.

-центрифуги. Очищают до 90-98 % шлама.

Дегазация буровых растворов.

Методы:

а) механический (вибросита и т.д.); б) термический; в) физико-химический (пеногасители); г) вакуумные дегазаторы (ДВС-II – дегазатор вакуумный стационарный), 2 камеры+вакуумный насос+распределительные устройства.

Трехступенчетая сис-а очистки. Зашламленный выбур-ой породой бур. р-р, вышедший из скв-ы 1, подвергается на первой ступени грубой очистке виброситом 2 и поступает в первую емкость 10 циркуляционной системы. Затем буровой раствор подается центробежным шламовым насосом 3 в блок гидроциклонов пескоотделителя 4, где из него удаляются частицы песка. Отсюда раствор выходит двумя потоками: основной

объем его поступает в следующую емкость 9, а частично (до 25%) возвращается

в емкость 10 и разбавляет раствор, подаваемый на пескоотделение. Шлам из пескоотделителя сбрасывается в шламовый амбар. Из емкости 9 буровой раствор подается шламовым насосом 5 в блок гидроциклонов илоотделителя 6, где из него удаляется ил (частицы шлама размером 70—30 мкм). Окончательно очищенный раствор поступает в приемную емкость 8, откуда буровым насосом 7 нагнетается в скважину, а шлам сбрасывается в шламовый амбар.

Важными моментами техн-ии 3-хступ. очистки яв-ся: использование части очищенного от песка раствора для разбавления поступающего на пескоотделение раствора; разжижение раствора до минимально допустимой по условиям бурения вязкости перед илоотделением.

17. Техника безопасности и охрана труда при работе с промывочными жидкостями и реагентами.

Все работы по приготовлению промывочных жидкостей и их химической обработке должны проводиться в полном соответствии с правилами безопасности. Особое внимание следует обратить на оборудование механизмов для приготовления промывочных жидкостей надежными ограждениями, на соблюдение правил пуска механизмов после осмотра и текущего ремонта.

Во время работы мешалок запрещается проталкивать глину и другие материалы в люки ломами, лопатами и другими предметами, снимать с люка крышку и брать пробу раствора через люк. Насосы должны иметь предохранительные клапаны.

Работать с реагентами, особенно щелочами и кислотами, необходимо в специальной одежде( резиновые перчатки, очки или маску с очками, респиратор, резиновые фартук и сапоги.

Кожу или одежду, на которые попала щелочь, следует незамедлительно промыть разбавленной кислотой (рекомендуется 10%-ный раствор уксусной кислоты).

Все работающие на приготовлении и химической обработке промывочных жидкостей должны пройти вводным инструктаж по технике безопасности, инструктаж на рабочем месте, регулярные повторные инструктажи.

Большую сложность представляет ликвидация активной твердой фазы раствора и шлама, содержащей вредные для окружающей среды компоненты. Так, осажденную твердую фазу глинистых растворов можно отверждать, путем смешивания с гидроокисью кальция и использовать в качестве строительного материала.

Безвредный шлам засыпают в отстойниках и приемных емкостях. Шлам, содержащий вредные вещества, необходимо складировать с последующим обезвреживанием и засыпкой.

Все работы, связанные с уничтожением вредных промывочных жидкостей, должны согласовываться с пожарной службой в районе работ.

18.Меры по защите окружающей среды от загрязнения при бурении

скважин.

Основные загрязнения окр.среды при строительстве скв.:

-отработанные бур. р-ры ≈32% ;

-бур. сточные воды ≈39% ;

-буровой шлам ≈29 % ;

-продукты сгорания топлива при работе ДВС и котельных , горючесмазочные материалы , хозяйственно-бытовые сточные воды. Классы опасности :

-чрезвычайно опасные (хроматы);

-высокоопасные (щелочи);

-умеренно опасные;

-малоопасные (КМЦ).

Уровень загрязнения окр. среды и степень экологич-й опасности оценивается кратностью превышения предельно допустимых концентраций загрязняющих в-в в природных обьектах.

Меры экологической безопасности:

-повторное использование БПР при бурении новых скв.;

-разделение и повторное использование ценных компонентов;

-обработка и обезвреживание остатков БПР и захоронение их в специально отведенных местах;

-внедрение природоохранных мер: (использование неопасных компонентов; гидроизоляция амбаров; исключение амбарной системы).

19. Полидисперсные полимерные растворы. Борьба с деструкцией полимеров

Полидисперсные буровые р-ры в отличии от гелей водорастворимых полимеров дополнительно содержат сшивающие агенты комплексообразующего действия - соли поливалентных металлов (Al, Fe, Mn, Cr) или фосфорные соли щелочных металлов (Na3PO4, KPO3) или поли амины.

Состав полидисперсных бур р-ров:

H2O + полимер + КО (комплексообразователь).

Вкачестве КО используют Al2(OH)Cl5, Al2(SO4)3, ПЭПА, ГДМ, ОМ-1.

Вкачестве регулятора щелочности – гидроксиды щелочных металлов.

Вкачестве загустителя – ПАА, Сайпан, КМЦ, крахмал.

Вкачестве дисперсной среды – пресная или минерализ вода. Полимеры со сшивающими соединениями образуют в растворе

редкосшитую сетчатую структуру и и нерастворимую в воде дисперсную фазу в виде микрогелей различной формы и размеров. Использование КО позволяет кратно уменьшить расход полимеров и расширить область применения безглинистых полимерных растворов для вскрытия продуктивных пластов различной проницаемости.

Основными преимуществами полимерных безглинистых р-ров явл.:

1)малое содержание тв фазы или её отсутствие;

2)низкие значения плотности и вязкости;

3)хорошие смазочные и противоизносные св-ва;

4)ингибирующее действие на глинистые р-ры;

5)высокая технологичность;

Поэтому эти р-ры используют для бурения основных стволов, первичного и вторичного вскрытия п/п, для освоения и глушения скважин.

Основным недостатком этих р-ров является деструкция (разрушение) полимеров.

Кс=(µ0- µ)/ µ0 – коэф стабильности полимера, µ0, µ – вязкость полимерного р-ра до и после деструкции;

Кτ=(µ0- µ)/ µ0τ – коэф скорости деструкции, τ – время дестркции (ч)

Виды деструкции: 1хранения, 2термическая, 3механическая, 4термохимическая,5физикохимическая, 6механическая+физикохимическая; Борьба с деструкцией полимеров при бурении:

1)возобновление (добавление нового полимера и перемешивание);

2)повышение pH среды и поддержание его в щелочной области (Fe3+ образует нерастворимый осадок, Fe2+ ум. сод-е);

3)выбор КО (аминосоединения);

4)применение ингибиторов коррозии металлов.