Контрольные вопросы

1. Как выбирается состав безводной суспензии?

2. Расскажите о порядке приготовления ИБР.

3. Как изменяются свойства ИБР при вскрытии водопроявляющих плас­тов, хемогенных пород и глинистых отложений?

4. Особенности выбора состава гидрофобных эмульсий.

5. Назовите принципы приготовления гидрофобных эмульсий.

6. Какие параметры используются для контроля за качеством ГЭР?

7. Каковы особенности регулирования свойств ГЭР в условиях нефтеводопроявлений, повышения температуры, наработки твердой фазы?

8. Объясните технологию утяжеления буровых растворов на углеводо­родной основе.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. Т. 2. - М.: Недра, 1985. - с.60-61.

2. Буровые растворы на основе эмульсий. Обзор зарубежной литерату­ры. -М.: ВНИИОЭНГ, 1971.- 42 с.

3. Рязанов Я.А. Справочник по буровым растворам. -М.: Недра,1979. -с.54-61.

4. Токунов В.И., Хейфец И.Б. Гидрофобно-эмульсионные буровые рас­творы. –М.:Недра,1983.-167 с.

6. Технология аэрированных жидкостей и пен.

Аэрированные жидкости и пены относятся в большинстве классифи­каций к газообразным агентам, куда входят растворы, в которых воздух и газ - непрерывная фаза либо дисперсная фаза. Рассматриваемые в этом разделе растворы относятся как раз ко второму случаю. Назна­чение любых газообразных агентов заключается в предотвращении заг­рязнения продуктивных пластов в условиях пониженного пластового давления и поглощения промывочной жидкости в проницаемые пласты, а также в увеличении показателей работы долот в твердых горных поро­дах.

Аэрированная жидкость представляет собой низкоконцентрированную дисперсную систему, то есть систему, в которой отдельные газовые пузырьки находятся во взвешенном состоянии на сравнительно большом расстоянии друг от друга. Отношение количества жидкой фазы (или исходного бурового растворам) Q_ж к газообразной Q_г изменяется от 5 до 50, а степень аэрации составляет соответственно 0,25 - 0,025.

Пены в отличии от аэрированных жидкостей относятся к ячеисто-пленочным дисперсным системам, образованным множеством пузырьков газа, разделенных сравнительно тонкими пленками жидкости. Степень аэрации достигает 50-300.

6.1. Технологические особенности применения аэрированный жидкостей.

Аэрированная жидкость, как было сказано выше, представляет дисперсную систему, в которой дисперсионная среда представлена жид­костью, а дисперсная фаза - сжатым воздухом или газом. В качестве основного компонента могут быть применены исходные буровые раство­ры различного состава, пресная или минерализованная вода. Как пра­вило, все жидкости обрабатываются поверхностно-активными вещества­ми и в случае необходимости ингибиторами коррозии (чаще всего из­вестью или цементом).

Исходный буровой раствор аэрируется либо механическим путем - насыщением исходного раствора воздухом, либо химическим путем - об­работкой раствора пенообразующим ПАВ. При механической аэрации ис­пользуется серийное оборудование с дополнительной установкой компрессоров с аэратором, обвязкой насосов, герметизацией устья с ус­тановкой обратного клапана. При химической аэрации не требуется ус­тановка дополнительного оборудования, и эти системы являются более устойчивы и обладают хорошими фильтрационными и коркообразующими свойствами. В рецептуру химически аэрированных буровых растворов входят ПАВ и реагенты- структурообразователи (каустическая или кальцинированная сода). Благодаря ПАВ концентрированная жидкость принимает значительно больше газообразного агента, с помощью кото­рого можно изменять плотность аэрированной жидкости в довольно широком диапазоне.

Характерной особенностью аэрированных жидкостей и газообраз­ных агентов в целом является сжимаемость, которая оказывает сущес­твенной влияние на углубление скважин и на основные технологичес­кие свойства системы (плотность, реологические характеристики).

Гидростатическое давление на забое скважины, заполненной аэри­рованной жидкостью, определяется глубиной скважины, отношением расходов газообразного и жидкого компонентов в конкретных условиях, а также средним значением плотности бурового раствора. На основании разности фактической плотности используемого жидкого компонента и кажущейся плотности аэрированной жидкости подбирают необходимую степень аэрации.

При определении степени аэрации, необходимой для получения же­лаемой величины давления на забое в процессе углубления скважины в конкретных геологических условиях рекомендуется использовать номограммы и составленные Ф. Поэттманом и В. Бергманом или сотрудниками института АзНИИбурнефть [3].

Высококонцентрированная пена состоит из жидкой дисперсионной среды и газообразной дисперсной фазы. В качестве жидкости используются вода или суспензии. В первый период образования пена представляет собой подвижную систему, сходную с обычной концентри­рованной эмульсией. Однако, со временем пена постепенно изменяется: происходит уменьшение толщины пленок у пузырьков, которые затем те­ряют свободу перемещения, и пена становится ячеисто-пленочной сис­темой с жестким пенным каркасом. Размеры и формы пузырьков зависят от многих факторов (природы жидкого компонента, метода приготовле­ния, типа ПАВ и других), поэтому физико-химические свойства пен мо­гут быть различными.

В практике бурения скважин используют двух- и трехфазные пены. Двухфазная пена состоит из водного раствора ПАВ (стабилизатора пе­ны) и сжатого воздуха. Для повышения устойчивости пены в воду можно добавить высокомолекулярные стабилизаторы суспензий, такие как КМЦ, ПАА, гипан и так далее.

Трехфазную пену можно получить, нагнетая сжатый воздух или газ в суспензию, предварительно обработанную ПАВ. В качестве стабилизатора пен используются многоатомные спирты и кислоты, эфиры сложных спиртов, продукты оксиэтилирования. Наиболее часто используются для этой цели сульфонолы, ОП-7, ОП-10.

Тип ПАВ зависит от выбранной рецептуры пены. Например, для образования двухфазной пены на основе пресной воды можно практически применять все известные типы ионогенных и неионогенных ПАВ. При использовании хлоркальциевой или щелочной воды тип ПАВ выбирается на основе предварительных исследований с учетом устойчивости вещества в той или иной среде. При образовании трехфазной пены на основе пресного бурового раствора можно использовать ПАВ любого типа. Применение же в качестве жидкого компонента ингибирующего или соленасыщенного раствора требует проведение лабораторных исследований.

В некоторых случаях к пенным системам добавляют аполярные реагенты, которые могут существенно интенсифицировать процессы, свя­занные с их циркуляцией или воздействием на призабойную зону плас­та.

К основным факторам, определяющим свойства пены, относятся газосодержание (отношение расхода газа Q_г к расходу смеси Q_ж+Q_г), ре­цептура пенообразующей жидкости, температура. Так, например, при увеличении величины газосодержания вязкость пены увеличивается. Чем выше вязкость пенообразующей жидкости, тем больше вязкость и пен­ной системы. С повышением температуры вязкость пены уменьшается из-за снижения вязкости жидких прослоек и механической прочности адсорбционных слоев.

Плотность пены зависит от плотности пенообразующего раствора, ( ) и воздуха ( ) и истинного газосодержания. Если известна сред­няя плотность пены ( ), то степень аэрации уточняется по следую­щей формуле:

а = (20).

Для приготовления и использования пен требуется наличие спе­циального оборудования: передвижных компрессоров, насосов с дозиру­ющим устройством, установки по разрушению пены, герметизирующего устройства устья скважины, аэратора, обратного клапана.

При использовании пены для вскрытия продуктивного пласта про­водят следующие работы:

- после спуска бурильного инструмента в скважину ее ствол запол­няют пеной;

- путем циркуляции пены достигается устойчивый режим, который ха­рактеризуется постоянным давлением на устье;

- после этого начинается процесс бурения;

- при остановке компрессора и насоса (перед подъемом инструмента, перед спуском обсадной колонны) в скважину через затрубное прос­транство и бурильные трубы закачивают расчетное количество пенообразующего раствора;

- через каждые 400-500 м подъема бурильных труб необходимо доли­вать пенообразующий раствор до устья;

- в процессе подъема труб пенообразущим раствором удаляют налип­шую на поверхность труб пену.

Объем пенообразующей жидкости (жидкий компонент и ПАВ) опреде­ляют по величине снижения забойного давления и некоторого избыточ­ного объема для безопасного проведения подъема бурильной колонны.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Объясните физическую и химическую аэрацию промывочных жидкостей.

2. Какие факторы влияют на плотность газожидкостной смеси в забойных условиях?

3. Объясните механизм повышения скорости бурения при использовании газообразный агентов.

4. Расскажите о технологии приготовления устойчивых пен с высокой степенью аэрации.

5. В чем заключается назначение отдельных узлов циркуляционной сис­темы при использовании аэрированных жидкостей и пен.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Амиян В.А, Амиян А.В., Васильева Н.П. Вскрытие и освоение нефте­газовых пластов.-М-:Недра, 1980.- 380 с.

2. Ахмадеев Р.Г., Данюшевский В.С. Химия промывочных и тампонажных жидкостей. Учебник для вузов. -М.:Недра,1981.-с. 46-47.

3. Бронзов А.С. Бурение скважин с использованием газообразных аген­тов, - М.:Недра, 1979.- 288 с.

4. Межлумов А.О. Использование аэрированных жидкостей при проводке скважин. -М.:Недра,1976.- 242 с.

5. Рязанов Я.А. Справочник по буровым растворам. -М.: Недра,1979.-с.32-33.