1. Плотность буровых растворов

Плотность (ρ, г/см3) – это отношение массы бурового раствора к его объему. Различают кажущую и истинную плотности. Первая характеризует раствор, выходящий из скважины и содержащий газообразную фазу, а вторая – раствор без газообразной фазы.

При планировании горизонтальных скважин важно определить плотность бурового раствора, необходимую для того, чтобы в процессе бурения удерживать искривленные и горизонтальные стволы скважин открытыми и под контролем. Часто бывает, что плотности буровых растворов, требующихся для стабилизации вертикальных разведочных и оценочных скважин, отличаются от плотностей, требующихся для устранения проблем в таких стволах.

Необходимую для стабильности плотность бурового раствора следует определять для каждого участка скважины или литологической группы покрывающих пород. Такие плотности буровых растворов берут из, данных для соседней скважины и экстраполируют с учетом искривления и ориентации ствола.

Плотность бурового раствора влияет на вынос шлама, поскольку она определяет архимедову силу, действующую на частицы породы. Это положение справедливо как для вертикальных, так и для наклонных скважин. При небольших изменениях плотности скорость потока, необходимая для полной очистки ствола, прямо пропорциональна разности плотностей породы и бурового раствора.Однако в большинстве случаев выбор плотности бурового раствора предопределен другими факторами. Выбор плотности зависит от величины пластового давления, величины тектонических напряжений, свойств пород. Плотность должна быть достаточной для обеспечения устойчивости пород, предотвращения обвалов при данном угле падения пластов и данной величине зенитного угла. Она не должна быть чрезмерно высокой, чтобы не вызвать гидроразрыва пород.

Очень важно правильно выбрать плотность раствора, чтобы избежать овалов. Если такие осложнения начались, то их трудно ликвидировать.

.

2. Глинистые растворы. Состав и область применения.

Глинистые растворы это дисперсная система состоящая из частиц глины и воды.

Бывают: бентонитовые, каолиновые, гидрослюдистые

Малоглиныстые (для выветренных и трещиноватых гп)

Соленонасыщенные(при бурении мощных соленостных пород)\

Ингибированные(обработаны химреагентами для предотвращения набухания пород и черезмерного насыщения ТВ.фазой)

Глин. рас-ры образуют плотную корку препятствующую проникновению нитратов воды , их вызкость и Ро таковы что рас-ры удерживают шлан выбуренной породы даже в покое

3. Блок очистки бурового раствора. Основные элементы и их характеристика.

Блок очистки от твердой фазы: вибросито, пескоотделитель, илоотделитель, центрефуга

Блок от газа: дегозатор, газовый сепаратор

Блок хим обработки: дозатор,смеситель,диспергато,рперемешиватель.

Вибросито Принцип действия - отделение частиц просеиванием через сито

Глубина очистки и пропускная способность вибросита зависит от размера ячеек сетки (0,9х0,9 – 0,16х0,16 мм) и просеивающей поверхности (одно, двух и трехъярусные, квадратные или прямоугольная форма ячеек сита) .

Вибрирующие рамы располагают как в горизонтальной, так и в наклонной плоскости.

Движение вибросеток:

•возвратно-поступательное; •эллипсообразное;• круговое; • комбинированное

Размеры удаляемых частиц – более 160-180 мкм.

Гидроциклон - инерционно-гравитационный классификатор

твердых частиц.

Размеры удаляемых частиц:

- пескоотделители – 70-100 мкм;

- илоотделители – 35-50 мкм;

• глиноотдлители – 5-10 мкм.

Гидроциклоны устанавливают

параллельно.

Центрефуга- Устройство для удаления избыточной коллоидальной

глины и других тонкодисперсных частиц.

Разделение фаз происходит внутри конического или цилиндро-конического корпуса центрифуги, который вращается со скоростью от 1500 до 3500 об/мин. Внутри корпуса вращается с угловой скоростью двухзаходный шнек, который соединен с корпусом посредством редуктора с передаточным отношением 80:1.

Размер удаляемых частиц шлама – 3 мкм, а утяжелителя – 2 мкм.

При небольшом содержании твердой фазы ограничивающим фактором становится пропускная способность отверстий для слива жидкой фазы, а при большом содержании – способностью шнека перемещать кек.

4. Вибрационные сита. Принцип действия и устройство.

Вибросито Принцип действия - отделение частиц просеиванием через сито

Глубина очистки и пропускная способность вибросита зависит от размера ячеек сетки (0,9х0,9 – 0,16х0,16 мм) и просеивающей поверхности (одно, двух и трехъярусные, квадратные или прямоугольная форма ячеек сита) .

Вибрирующие рамы располагают как в горизонтальной, так и в наклонной плоскости.

Движение вибросеток:

•возвратно-поступательное; •эллипсообразное;• круговое; • комбинированное

Размеры удаляемых частиц – более 160-180 мкм.

5. Способы приготовления буровых промывочных жидкостей.

Блок приготовления ПЖ :дозатор,смеситель,диспергатор,перемешиватель.

Способы приготовления:

1. Самозамес (в скважине в процессе бурения на технической воде в отложениях глины или в иных подходящих по составу горных породах).

2. Централизованно на глинозаводах.

3. Индивидуально, на буровой, с помощью специальных технических средств (бпр, гидроворонка).

При работе БПР в гидросмеситель насосом подают жидкость, а из бункера поступает порошкообразный материал. Бункер снабжен пневматическим разгрузочным устройством. БПР применяют также для утяжеления бурового раствора. Порошкообразный материал из автоцементовоза загружается в бункер 3 пневмотранспортом при помощи компрессора. Воздух выходит в атмосферу через фильтр 2.

Для подачи порошкообразного материала в гидроэжекторный смеситель вначале аэрируют материал в бункере, чтобы исключить его зависание при опорожнении бункера, затем открывают шиберную заслонку, в результате чего обеспечивается доступ материалов в гофрированный шланг.

Жидкость, прокачиваемая насосом через штуцер гидросмесителя, создает в его камере разрежение. Так как в бункере поддерживается атмосферное давление, то на концах гофрированного шланга возникает перепад давления, под действием которого порошкообразный материал перемещается в камеру гидросмесителя, где смешивается с прокачиваемой жидкостью. Воронка гидросмесителя служит для ввода материала в зону смешивания вручную. В обычном случае ее патрубок закрыт пробкой.

6. Чем вызвана необходимость поддержания заданных свойств буровой промывочной жидкости.

7. Основные свойства буровых промывочных жидкостей.

Эффективность применения буровых растворов зависит от их свойств, к которым относятся плотность, вязкость, показатели фильтрации, статическое напряжение сдвига, стабильность(спосбоность удерживать частицы), суточный отстой, содержание песка, величина водородного показателя рН >7 щел <7 кисл =0 нейтрал

8. Классификация химических реагентов, используемых для регулирования свойств буровой промывочной жидкости.

Реагенты страбилизаторы(понизители фильтрации или вязкости,крахмальный реагент), реагент связывающий 2ух валентные катионы(техн.сода), регулятор щелочности(едкий натр), смазочные добавки(смазки), пеногасители(оксаль),утяжелители БР(мел, барит)

9. Растворы на водной основе. Разновидности, состав и область применения.

Вода, глинястые суспензии, естественные суспензии, сусп на базе гидрогелей, эмульсия типа масло в воде.

1. вода. +Доступность и дешевизна,хор охлаждение, хорошо удаляет шлак, восокая v бурения,не требует приготовления, маленькие затраты мощности на промывку.

-умен.устойч. гп, нету корки, проникновение во все поры, раствор. Хемогенные породы, коорозионное воздействие, нет тиксоторопных св-в.

2.глинястые ВОПР3

3.бентонитовый-глинястый +стоимость,простота сотава, не загр.окр.

– нет ингибирующей способности,плохие смазочные,способ.загрязнять прод.пласт, тольсьая фильтрац.корка.

4.полимерно-хлорокаливые рас-ры +ингибир.способ,удовл.смазочные, слабо загр.пласт

- высокая стоим,низкая термостаб, необход.сброса части рас-ра и разбавления для реалог.св-в, загр. Окр.

5.липносульфанатные-глинястые

+ повыш.термостабильность, низкие реолог.св-ва, слабо загр.прод.пласт,улучшают устойчивость стенок.скв,успешно работают в различ.условиях. ПЛОХИЕ СМАЗОЧНЫ

6.Кальциевые бр. Это рас-ры обработанные кальцием, применяются с целью предотвращения кавернообразований, обвала глин пород и загр.пласта.

+ игибирующая способ,устойчивость к соли, слоба загр.пласт. – огран темостав, низкий рН,плохие смазочные

10. Газы и газожидкостные смеси. Состав и область применения.

Используются при бурение льдов, мерзлоты.

Воздух,азот,прир.газ,выхлопные газы

Водяная пыль.Пена.Газированная жидкость.

Газы используются на бурении на дипрессии.

11. Роль структурообразования в процессе бурения

12. Центрифуга. Принцип действия и устройство.

Устройство для удаления избыточной коллоидальной

глины и других тонкодисперсных частиц.

Разделение фаз происходит внутри конического или цилиндро-конического корпуса центрифуги, который вращается со скоростью от 1500 до 3500 об/мин. Внутри корпуса вращается с угловой скоростью двухзаходный шнек, который соединен с корпусом посредством редуктора с передаточным отношением 80:1.

Размер удаляемых частиц шлама – 3 мкм, а утяжелителя – 2 мкм.

При небольшом содержании твердой фазы ограничивающим фактором становится пропускная способность отверстий для слива жидкой фазы, а при большом содержании – способностью шнека перемещать кек.

13. Понятие тиксотропии.

ТИКСОТРОПИЯ (от греч. thixis - прикосновение и trope - поворот - изменение), способность дисперсных систем восстанавливать исходную структуру, разрушенную механическим воздействием. Тиксотропия - важное технологическое свойство промывочных жидкостей, применяемых при бурении, технических смазок, гелей, паст, концентрированных суспензий.

Электролиты. 1. Ингибиторы разупрочнения глинистых пород. Неорганические электролиты – известь Са(ОН)2, хлориды CaCI2, NaCI, КCI, алюмокалиевые квасцы KAI(SO4)212Н2О, силикат натрия Na2SiO3, гипс CaSO4

14. Фильтрационные свойства буровых растворов. Характеристика.

Процессом фильтрации называют процесс разделения фаз дисперсной системы, происходящий при движении системы через пористую среду, размер пор которой того же порядка, что и размер частиц дисперсной фазы или меньше их.

15. Структурные свойства буровых растворов. Характеристика.

По агрегатному состоянию и механическим свойствам дисперсные системы могут быть разделены на две группы: 1) свободнодисперсные, или бесструктурные, и 2) связнодисперсные, или структурированные.

Предельное статическое напряжение сдвига (СНС) обозначается буквой «q» и измеряется в Па.

Физический смысл: условная характеристика прочности тиксотропной структуры, возникающей в промывочной жидкости после нахождения в покое в течение одной (СНС1) или десяти (СНС10) минут. Первая величина характеризует удерживающую способность промывочной жидкости.

В отечественной практике применяются ротационные приборы с неподвижным внутренним цилиндром и вращающимся внешним цилиндром-стаканом. Получил распространение прибор СНС-2 (рис. 6.12.) завода КИП.

16. Основные функции буровых промывочных жидкостей.

Очистка ствола СКВ(правильный выбор насосов, реалогич.сва-ва должны обеспечивать турбулентный режим течения,размер частиц выб. Породы)

очистка забоя от выбуренной породы и транспортировка шлама на поверхность;

интенсивное охлаждение долота и смазывание трущихся поверхностей

передача гидравлической энергии забойному двигателю;

создание противодав-ления на пласт;

удерживание частиц твердой фазы во взвешенном состоянии при временном прекращении промывки;

способствовать сохранению коллекторских свойств продуктивных пластов в приствольной зоне скважины;

препятствовать проявлениям неустойчивости пород стенок скважины;

снижать вес БК или ОК, находящейся в скважине за счет выталкивающей силы, уменьшая нагрузку, действующую на подъемный механизм БУ;

передача информации с забоя скважины на поверхность.

17. Основные требования, предъявляемые к буровым промывочным жидкостям.

облегчать разрушение породы долотом или, по крайней мере, не затруднять процесс разрушения и удаления обломков с поверхности забоя;

должна обладать тиксотропной;не ухудшать коллекторские свойства продуктивных пластов; не вызывать коррозию и износ бурильного инструмента и бурового оборудования; обеспечивать получение достоверной геолого-геофизической информации при бурении скважины; инертность по отношению к разбуриваемым породам; обладать устойчивостью к действию электролитов, температуры и давления; не загрязнять продуктивные пласты и пласты, содержащие пресную воду; обладать низкими пожаровзрыво-опасностью и токсичностью, высокими гигиеническими свойствами, т.е. быть экологически чистой (по возможности);быть экономичной, обеспечивая низкую стоимость метра проходки. Ни одна из известных ПЖ не является универсальной!

18. Классификация циркуляционных агентов.

19. Растворы на углеводородной основе. Состав и область применения.

Представляют собой многокомпонентную систему, в которй дисперсионная среда-нефть, а дисп.фазой окислиный битум,асфальт или спец.обраюот.глина.

Для вскрытия и бурения прод. Пласта

+ингибир.способность,тонкая фильтрац.корка, хор. Устойчивость к обогащ.тв.фазой,отличные смазывающие, низкая коорозия, не ухудшает коллекторские св-ва пласта, термостабильность,устойчивость к н2s и СО2, способность не нарушать содерж.остаточной воды в керне.

- зарягр.окр ср, стоимость, трудности в эксплуат,пожароспособность при высоком отношении содержания углеводородов и вод.фазы., отсут.способности к разжиж(пиниж v механ.проходки)

20. Гидроциклонные установки.

Гидроциклон - инерционно-гравитационный классификатор

твердых частиц.

Размеры удаляемых частиц:

- пескоотделители – 70-100 мкм;

- илоотделители – 35-50 мкм;

• глиноотдлители – 5-10 мкм.

Гидроциклоны устанавливают

параллельно

21. Текучесть глинистых растворов. Ее влияние на процесс очистки забоя скважины.3

Глин. рас-ры образуют плотную корку препятствующую проникновению нитратов воды , их вызкость и Ро таковы что рас-ры удерживают шлан выбуренной породы даже в покое

22. Содержание абразивных частиц и их влияние на процесс бурения

23. Реологические свойства буровых растворов. Характеристика

Скорость осаждения частиц в буровом растворе зависит от его вязкости. Эта зависимость влияет на транспортировку шлама в вертикальных скважинах. Однако после образования шламовой постели на нижней стенке скважины с зенитным углом более 30~ изменение реологических свойств бурового раствора мало улучшает вынос шлама. Маловязкие жидкости наиболее эффективны в скважинах с зенитными углами более 30~, так как режим их течения - турбулентный и завихрения потока способствуют выносу шлама.

Для уменьшения гидравлических сопротивлений и обеспечения более плоского профиля скоростей в затрубном пространстве пластическую вязкость следует понизить до минимума. При минимальной вязкости и том же самом расходе промывочной жидкости увеличивается скорость течения ее в наружной части кольцевого пространства. Такой результат легко достигается в скважинах диаметром как 445 (17-1/2"), так и 311 мм (12-1/4"). При использовании растворов на нефтяной основе ввод специальных реагентов - модификаторов реологических свойств придает раствору необходимую вязкость в диапазоне малых скоростей сдвига.

24. Способы приготовления буровых растворов. Самозамес (в скважине в процессе бурения на технической воде в отложениях глины или в иных подходящих по составу горных породах). Централизованно на глинозаводах. Индивидуально, на буровой, с помощью специальных технических средств (БПР, гидроворонка).

25. Способы крепления скважин.

Наиболее распространенным способом крепления скважин и разобщения горизонтов является спуск колонн, составленных из специальных труб, называемых обсадными, и цементирование пространства между колонной труб и стенками скважины. Для разобщения горизонтов с разными коэффициентами аномальности пластовых давлений используются пакеры.

26. Цели крепления скважин.

Основные цели крепления:

- создание долговечного, прочного и герметичного канала для транспортировки жидкости от эксплуатационного горизонта к дневной поверхности или в противоположном направлении;

- герметичное разобщение всех проницаемых горизонтов друг от друга;

- укрепление стенок скважины, сложенных недостаточно устойчивыми породами;

- защита эксплуатационного канала от коррозии пластовыми жидкостями.

Наиболее распространенным способом крепления скважин и разобщения горизонтов является спуск колонн, составленных из специальных труб, называемых обсадными, и цементирование пространства между колонной труб и стенками скважины. Для разобщения горизонтов с разными коэффициентами аномальности пластовых давлений используются пакеры.

27. Понятие о конструкции скважины.

Очередной процесс строительства скважины состоит в одновременном закреплении ствола и изоляции пластов друг от друга и от дневной поверхности. Он включает следующие виды работ: подготовку ствола под спуск обсадной колонны и ее цементирование, т.е. заполнение заколонного пространства цементным раствором.

Конструкция скважины – это ступенчатый ствол скважины, созданный буровыми долотами и ее техническое оснащение обсадными колоннами, зацементированными в стволе.

Конструкцию скважины характеризуют число спущенных в нее обсадных колонн, их диаметр, глубина спуска, диаметр ствола (диаметр долота) под каждую колонну, и высота интервала цементирования.

28. Проектирование конструкции скважины.

Разработка конструкции скважины базируется на следующих основных геологических и технико-экономических факторах:

1) Геологические особенности залегания горных пород, их физико-механическая характеристика, наличие флюидсодержащих горизонтов, пластовые температуры и давления, а также давление гидроразрыва проходимых пород;

2) Назначение и цель бурения скважин;

3) Уровень организации техники, технологии бурения и геологическая изученность района буровых работ;

4) Уровень квалификации буровой бригады;

5) Способ бурения скважины, эксплуатации и ее ремонта.

Геологические факторы являются определяющими принцип проектирования конструкции скважины такие как: стратиграфия, тектоника разреза, мощность пород с различной проницаемостью, прочностью, пористостью и пластовым давлением.

Рациональной конструкцией можно назвать такую конструкцию, которая соответствует геологическим условиям бурения, учитывает назначение скважины, создает оптимальные условия для эксплуатации пластов и создает условия для бурения интервала между креплениями в наиболее сжатые сроки.

29. Интервалы цементирования обсадных колонн.

Едиными техническими правилами ведения работ при строительстве скважин предусмотрено цементирование ОК в следующих интервалах:

- направление, кондукторы и потайные колонны – по всей длине;

- промежуточные колонны во всех поисковых, разведочных, параметрических, опорных и газовых скважинах, вне зависимости от их глубины, и в нефтяных свыше 3000 м - по всей длине, а в нефтяных глубиной до 3000 м – в нижнем интервале, длиной не менее 500 м от башмака;

- эксплуатационные колонны во всех скважинах, а также нефтяных глубиной более 3000 м – по всей длине, а в нефтяных менее 3000 м – от башмака колонны до сечения, расположенного не менее чем на 100-150 м выше нижнего конца предыдущей обсадной колонны.

При выборе длины интервалов цементирования необходимо придерживаться следующих правил:

В скважине, пробуренной через ММП, все ОК цементируются по всей длине, что снижает опасность повреждения их при повторном замерзании пород в случае длительного простоя скважины;

Все проницаемые породы в интервале между башмаком рассматриваемой ОК и предыдущей должны быть надежно изолированы, чтобы не было перетоков пластовой жидкости из одного пласта в другой;

Не должно быть разрывов сплошности цементного камня, т.к. участок ОК между двумя зацементированными интервалами может быть разрушен силами, которые возникают при изменении давлений и температур.

30. Потайная колонна. Назначение и способ спуска. Интервалы цементирования.

Хвостовик - лайнер, потайная колонна - (liner, проф. tail) - обсадная колонна, не доходящая до устья (типы: эксплуатационные хвостовики, хвостовики для наращивания, изолирующие хвостовики). служит для перекрытия некоторого интервала в стволе скважины; верхний конец колонны не достигает поверхности и размещается внутри расположенной выше обсадной колонны.

хвостовики – для крепления только необсаженного интервала скважины с перекрытием предыдущей ОК на некоторую величину. Его спускают на бурильных трубах.;

- потайные колонны – специальные промежуточные ОК, служащие только для перекрытия интервалов осложнений и не имеющие связи с предыдущими или последующими ОК

Секционный спуск обсадных колонн и крепление хвостовиками возникли как решение проблемы спуска тяжелых ОК, и как решение по упрощению конструкции скважины, уменьшение диаметра обсадных колонн, снижение расхода цементного расхода, увеличение скорости бурения и снижение стоимости бурения.

при первичном вскрытии продуктивных пластов. Секционный спуск обсадных колонн и крепление хвостовиками возникли как решение проблемы спуска тяжелых ОК, и как решение по упрощению конструкции скважины, уменьшение диаметра обсадных колонн, снижение расхода цементного расхода, увеличение скорости бурения и снижение стоимости бурения.

31. Направление. Назначение. Глубины спуска, интервал цементирования.

Направление – колонна труб или одна труба, предназначенная для закрепления приустьевой скважины от размыва потоком восходящего раствора и обрушения, а также для того, чтобы поток промывочной жидкости направить в очистную систему. Обычно его спускают в заранее подготовленную шахту (глубиной 3-5 м), пространство между направлением и стенкой шахты бетонируют по всей длине. Максимальная глубина спуска направления до 30м. Оно всегда одно

Едиными техническими правилами ведения работ при строительстве скважин предусмотрено цементирование ОК в следующих интервалах:

- направление, кондукторы и потайные колонны – по всей длине

Интер.-

32. Назначение продавочной жидкости. Назначение и виды продавочной жидкости.

Продавочная жидкость (chaser) - жидкость для продавливания цементного раствора при цементировании скважины.

Продавочная жидкость. Чаще всего это просто буровой раствор. От цементного раствора её отделяет верхняя разделительная пробка.

33. Назначение буферной жидкости. Порядок ее закачки в скважину.

После окончания пром.на верхн. Конец ОК навинчивается цемент.головка,боковые отводы с помощью трубопроводов соедин. сцем.насосами, через нижн бок.отвод закачивается бж,затем вывинчивается стопор и падает цем.пробка,затем том.рас-р,далее еще пробка,затев через верх.бок отвод продавочная жидкость. Процесс завершается когда пробка садится на пробку и повыш. Давление нагнетания.

Есть схема с 1 пробкой, на неглуб.скв.

БЖ-это промеж.жидк. разделяющая прямой и томпонаж. Рас-р в процессе цементир.

Преднозначен: предотвращ.смешивания,очищения стенок СКВ, для удаления каверн.

34. Составные элементы обсадной колонны. Способы их соединения.