Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
51
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
1.65 Mб
Скачать

Лекция № 16

7.2. Проектирование и оптимизация качества буровых промывочных и тампонажных растворов

7.2.1. Методика получения технических характеристик буровых растворов

Буровой раствор представляет собой сложную физико- химическую систему, обладающую целым рядом свойств, каждое из которых характеризуется одним или несколькими показателями.

Для эффективного выполнения своих функций в конкретных геолого-технических условиях бурения скважин буровой раствор должен иметь строго определенные значения показателей свойств или, иными словами, удовлетворять соответствующему данным условиям регламенту на показатели свойств.

Курс лекций по дисциплине «Буровые технологические жидкости».

 

Автор: профессор кафедры бурения скважин П.С. Чубик

1

Лекция № 16

Область возможных значений показателей свойств бурового раствора (при прочих равных условиях) определяется его компонентным и долевым составом, т.е. как качественными признаками, которые внешне выражаются через наименования, марки и сорта компонентов, так и количественными - концентрацией этих компонентов.

Общее число компонентов, используемых для приготовления буровых растворов, чрезвычайно велико, что обусловливает множество возможных вариантов их компонентных и долевых составов.

Курс лекций по дисциплине «Буровые технологические жидкости».

 

Автор: профессор кафедры бурения скважин П.С. Чубик

2

Лекция № 16

Например, всего лишь из пяти компонентов можно получить пять четырехкомпонентных и девять трехкомпонентных составов, отличающихся хотя бы одним компонентом. Число долевых составов в этом случае может достигать десятков и сотен тысяч, поскольку практически единственным ограничением их множества является реально достижимая точность дозировки компонентов в процессе приготовления бурового раствора.

При этом только один из этого множества составов в наибольшей степени соответствует конкретному регламенту на значения показателей свойств, а также эколого-экономическим и другим требованиям общества.

Курс лекций по дисциплине «Буровые технологические жидкости».

 

Автор: профессор кафедры бурения скважин П.С. Чубик

3

Лекция № 16

Для обоснованного выбора рецептуры бурового раствора, максимально соответствующей тому или иному регламенту на значения показателей свойств, на каждый из возможных компонентных составов должен быть получен набор экспериментальных данных, характеризующих связь показателей свойств бурового раствора данного компонентного состава с концентрацией составляющих его компонентов

X11, X12, X13, . . . , X1k, Y11, Y12,Y13, . . . , Y1m X21, X22, X23, . . . , X2k, Y21, Y22,Y23, . . . , Y2m

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

Xi1, Xi2, Xi3, . . . , Xik, Yi1, Yi2, Yi3, . . . , Yim

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

Xn1, Xn2, Xn3, . . . , Xnk, Yn1, Yn2,Yn3, . . . , Ynm,

где Xik - значение концентрации k - го компонента бурового раствора в i - ом опыте; Yim - значение m - го показателя свойств бурового раствора ( , УВ, Ф, рН и т.д.) в i - ом опыте; n - число опытов.

Курс лекций по дисциплине «Буровые технологические жидкости».

 

Автор: профессор кафедры бурения скважин П.С. Чубик

4

Лекция № 16

Набор экспериментальных данных о долевых составах и соответствующих им значениях показателей свойств является своеобразной технической характеристикой бурового раствора определенного компонентного состава, справедливой для исследованной области факторного пространства.

Учитывая многовариантность компонентных составов буровых растворов чрезвычайно важно, чтобы объем экспериментального материала, необходимый для составления технической характеристики бурового раствора определенного компонентного состава, был минимальным и в то же время вполне достаточным для решения задачи, связанной с выбором оптимального состава.

Курс лекций по дисциплине «Буровые технологические жидкости».

 

Автор: профессор кафедры бурения скважин П.С. Чубик

5

Лекция № 16

Для минимизации числа опытов П.С. Чубик разработал насыщенные матрицы планирования эксперимента.

Ядром таких матриц являются строки, к которых все факторы, за исключением одного, изменяются на разных уровнях, число которых на единицу меньше числа варьируемых факторов, при этом уровень одного из факторов в ядре матрицы остается постоянным и наибольшим. Кроме ядра, формирующегося по приведенной выше схеме и являющегося особым для каждого числа факторов, во все матрицы входят еще две строки. В одной из этих строк все факторы находятся на наименьшем (первом) уровне, а в другой - все, за исключением одного фактора, - на наибольшем уровне. При этом в последней строке тот фактор, уровень которого в ядре матрицы является постоянным, находится на первом уровне.

Курс лекций по дисциплине «Буровые технологические жидкости».

 

Автор: профессор кафедры бурения скважин П.С. Чубик

6

Лекция № 16

Для получения технической характеристики бурового раствора определенного компонентного состава с помощью насыщенных матриц планирования эксперимента достаточно провести (k + 1)- опыт, где k - число варьируемых в опытах факторов.

Насыщенная матрица планирования опытов для 6 факторов

Номера

 

 

Уровни факторов

 

 

опытов

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Х6

1

1

1

1

1

1

1

2

1

5

3

5

4

2

3

2

5

4

1

5

3

4

3

5

5

2

1

4

5

4

5

1

3

2

5

6

5

5

2

4

3

1

7

5

1

5

5

5

5

7

Лекция № 16

Насыщенная матрица планирования и результаты опытов

Номера

 

Уровни факторов

 

Значения факторов, кг/м3

 

Значения показателей свойств

 

опытов

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Х6

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Х6

 

 

Ф,

 

 

 

 

,

,

рН

УЭС,

Кс,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см3/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кг/м3

мПа·с

 

Ом·м

мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30 мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

1

1

1

1

1

2

0

2

0

0

1095

5,1

12

7,15

2,55

9,5

2

5

5

3

1

4

2

5

6

2

2

3

25

1100

11,5

6

7,22

1,28

40

3

1

5

4

2

5

3

1

6

3

3

4

50

1120

18,5

7,5

11,85

0,98

39,5

4

2

5

5

3

1

4

2

6

4

4

0

75

1125

22,1

8,5

6,32

1,48

19

5

3

5

1

4

2

5

3

6

0

5

1

100

1150

15,8

6,2

6,35

1,44

34

6

4

5

2

5

3

1

4

6

1

6

2

0

1090

9,6

6,8

7,08

1,12

23,5

7

5

1

5

5

5

5

5

2

4

6

4

100

1150

10,7

8,8

7,85

1,16

23

Курс лекций по дисциплине «Буровые технологические жидкости».

 

Автор: профессор кафедры бурения скважин П.С. Чубик

8

Лекция № 16

7.2.2. Методика обобщенной оценки качества буровых растворов

В настоящее время под качеством принято понимать совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности.

Это определение в полной мере относится и к буровым растворам. Характеристиками при этом являются показатели их свойств, значения которых определяют способность и эффективность выполнения буровыми растворами своих функций.

Курс лекций по дисциплине «Буровые технологические жидкости».

 

Автор: профессор кафедры бурения скважин П.С. Чубик

9

Лекция № 16

Совокупность показателей, с которыми приходится иметь дело при оценке качества буровых растворов, слишком многочисленна и плохо обозрима для того, чтобы по ней можно было сравнивать различные буровые растворы между собой и, тем самым, выбирать из них наиболее предпочтительные.

В связи с этим возникает необходимость агрегирования показателей свойств буровых растворов в один обобщенный показатель.

Курс лекций по дисциплине «Буровые технологические жидкости».

 

Автор: профессор кафедры бурения скважин П.С. Чубик

10

Соседние файлы в папке БТЖ - лекции_2015