- •Назначение и свойства промывочной жидкости для бурения осложненных зон.
- •Часть 1. Теоретические основы структурирования промывочных жидкостей
- •Структура промывочных жидкостей
- •Гидрофобные (коагуляционные) структуры
- •Толщина диффузионного слоя с увеличением концентрации ионов и их заряда снижается в соответствии с уравнением
- •Гидрофильные структуры
- •1.2.1 Структура воды
- •1.2.2 Поверхностная энергия твердых тел.
- •Поверхностные натяжения твердых тел
- •1.2.3. Взаимодействие воды с поверхностью твердых тел.
- •2. Структура глинистого раствора.
- •2.1 Структурообразователи
- •2.2 Механизм гидрофильного структурообразования глинистых растворов
- •2.3. Объёмная электрическая энергия промывочной жидкости
- •Среднее значение
- •2.4. Приборы для определения прочности структуры промывочных жидкостей
- •3. Структурирование глинистых растворов
- •3.1. Способы структурирования
- •3.2. Структурирование промывочной жидкости за счет повышения концентрации дисперсной фазы
- •3.3. Структурирование буровых растворов путем диспергирования твердой фазы
- •Влияние числа импульсов генератора на свойства растворов
- •3.4. Влияние температуры на прочность структуры глинистых растворов
- •4. Роль электролитов в структурировании промывочных жидкостей.
- •4.1. Общие сведения об электролитах, применяемых при бурении скважин.
- •Зависимость рН растворов солей от их концентрации
- •Теплота растворения электролитов
- •4.2. Электролиты в роли структурообразователя
- •4.3. Активация твердой фазы электролитами.
- •4.4. Дезактивация дисперсной фазы электролитами
- •5. Роль полимеров в структурировании промывочных жидкостей.
- •5.1. Полимеры – структурообразователи.
- •5.1.2. Синтетические структурообразователи
- •5.2. Активность полимеров
- •Расчетные значения энергии поляризации
- •5.3. Другие функции полимеров.
- •5.4. Активация полимеров.
- •5.5. Активация дисперсионной среды полимерных растворов.
- •5.6. Активация твердой фазы полимерами
- •5.7. Дезактивация дисперсной фазы гидрофобными веществами (пав, полимерами, маслами)
- •5.8 Стабильность (седиментационная и агрегативная устойчивость) раствора.
- •5.9 Стабилизация буровых растворов полимерами.
- •Устойчивость реагентов к агрессии солей
- •6. Деструктурирование промывочных жидкостей
- •6.1. Искусственное деструктурирование (разжижение) промывочных жидкостей путем снижения концентрации твердой фазы
- •6.2. Деструктурирование промывочных жидкостей путём активации твёрдой фазы. Понизители вязкости.
- •6.3. Деструктурирование минерализованных промывочных жидкостей
- •7. Структурная вязкость и коэффициент трения промывочных жидкостей
- •7.1.Вязкость ньютоновских жидкостей
- •Силу трения можно выразить формулой
- •Тогда касательное напряжение составит
- •Коэффициент кинематической вязкости будет
- •7.2. Вязкость структурированных жидкостей
- •7.2.1. Анализ существующих теорий
- •7.2.2. Влияние скорости течения, диаметра труб и концентрации твердой фазы на вязкость и коэффициент трения структурированных жидкостей
- •Влияние вязкости полимерного раствора и скорости
- •Зависимость показания раствора от концентрации кельцана
- •7.2.3. Влияние активации и дезактивации твёрдой фазы на коэффициент трения (вязкость) структурированных жидкостей.
- •7.3. Деструктурирование промывочных жидкостей при циркуляции.
- •7.3.1. Влияние длительности циркуляции структурированной жидкости на её вязкость
- •7.3.2. Влияние температуры на вязкость промывочных жидкостей.
- •7.4. Определение вязкости (касательных напряжений) промывочных жидкостей.
- •Значения вязкости различных буровых растворов
- •7.5. Влияние прочности структуры и вязкости промывочных жидкостей на процесс бурения
- •7.6. Тиксотропия промывочных жидкостей
- •Выводы:
- •7.7.Плотность промывочной жидкости.
- •Плотность аэрированной жидкости определяется по формуле
- •Часть II. Стабилизация неустойчивых стенок скважин. Задачами второй части исследований являются:
- •8.Общие сведения о структуре горных пород.
- •8.1 Химические связи в минералах
- •8.2. Межмолекулярные связи в горных породах.
- •8.3 Поверхностная энергия горных пород.
- •8.4 Устойчивость горных пород стенок скважин.
- •9. Промывочные жидкости для бурения уплотненных глин.
- •9.1. Уплотненные глины
- •Значения коэффициента для различной плотности глины
- •9.2. Осложнения при бурении уплотненных глин.
- •9.2.1. Механизм увлажнения и набухания глин.
- •9.2.2. Фильтрация воды в горные породы.
- •9.2.3. Разупрочнение уплотненных глин.
- •9.2.4. Диспергирование и размывание глин.
- •9.2.5. Влияние гидравлического давления на увлажнение глины.
- •9.2.6. Влияние горного давления на увлажнение глины.
- •9.3. Промывочные жидкости, применяемые для профилактики осложнений в уплотненных глинах
- •9.4. Основные направления выбора промывочной жидкости для бурения глинистых пород
- •9.5. Анализ эффективности применяющихся глинистых растворов для бурения уплотненных глин.
- •9.6. Анализ эффективности полимерных и полимерглинистых растворов.
- •9.7. Анализ эффективности ингибирующих растворов
- •10. Промывочные жидкости для бурения неуплотненных глин
- •10.1. Глинистые неуплотненные породы. Осложнения при их бурении.
- •10.2. Анализ влияния электролитов на увлажнение и прочность неуплотненной глины.
- •Зависимость пластической прочности образца глины от влажности к2
- •10.3. Влияние полимеров и полимерсолевых растворов на увлажнение и прочность неуплотненных глин.
- •10.4. Полимерполисолевые промывочные жидкости, для бурения неуплотненных глин (общие понятия).
- •10.5. Исследование крепящих свойств полимерполисолевых растворов.
- •10.5.1. Теоретические рассуждения.
- •10.5.2. Экспериментальные исследования.
- •11. Промывочные жидкости для бурения микротрещиноватых глинистых пород.
- •11.1. Микротрещиноватые глинистые породы. Осложнения при бурении
- •11.2. Влияние технологических параметров бурения на раскрытие трещин
- •11.3. Влияние гидродинамического давления на раскрытие трещин
- •11.4. Промывочные жидкости. Механизм их действия. Анализ эффективности.
- •12. Промывочные жидкости для бурения трещиноватых горных пород.
- •12.1. Трещиноватые горные породы
- •12.2. Поглощение промывочной жидкости в трещиноватых породах
- •12.3. Мероприятия по предупреждению поглощения промывочных жидкостей
- •12.4. Анализ эффективности различных наполнителей для кольматации трещин
- •Закупоривающая способность глинистых паст
- •Определение закупоривающей способности вол
- •Закупоривающая способность вус
- •Зависимость объема тампонажной смеси от состава ее компонентов
- •12.5. Применение пен при бурении трещиноватых пород
- •13. Промывочные жидкости для бурения соленосных отложений
- •13.1. Осложнения при бурении соленосных отложений
- •13.2. Растворение хемогенных горных пород Растворение горных пород в промывочной жидкости характерно для галлоидов и сульфатов, в меньшей степени карбонатов.
- •Измерение массы и длины образцов соли при растворении в воде
- •13.3. Размывание хемогенных пород
- •Зависимость скорости и константы растворения соли от скорости потока
- •13.4. Анализ влияния различных компонентов промывочной жидкости на растворяющую способность раствора
- •Скорость растворения галита в перемешиваемом растворе, м/с10-7 (емкость 10л)
- •Из анализа результатов следует:
- •13.5. Промывочные жидкости, применяемые для бурения соленосных отложений
- •Промывочные жидкости, применяемые в России при бурении соленосных отложений
- •Продолжение таблицы 13.7
- •13.6. Анализ качества применяющихся промывочных жидкостей для бурения соленосных отложений
- •Скорость растворения галита в циркулирующих растворах
- •13.7. Силикатные растворы
- •Состав и свойства сульфатосиликатных и карбонатосиликатных растворов
- •13.8. Лигниноглинистые растворы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •3. Структурирование глинистых растворов 42
- •4. Роль электролитов в структурировании промывочных жидкостей. 55
- •5. Роль полимеров в структурировании промывочных жидкостей. 78
- •6. Деструктурирование промывочных жидкостей 116
- •7. Структурная вязкость и коэффициент трения промывочных жидкостей 131
- •9. Промывочные жидкости для бурения 188
- •10. Промывочные жидкости для бурения неуплотненных глин 222
- •11. Промывочные жидкости для бурения микротрещиноватых глинистых пород. 264
- •12. Промывочные жидкости для бурения трещиноватых горных пород. 279
- •13. Промывочные жидкости для бурения соленосных отложений 304
Заключение
Главнейшей задачей технологов геолого-разведочных организаций является предупреждение осложнений в процессе бурения неустойчивых и трещиноватых горных пород.
Эффективное предупреждение осложнений возможно лишь при повседневном контроле состояния скважины, при использовании тщательно разработанных соответствующих перебуриваемым горным породам промывочных жидкостей.
Своевременная и эффективная ликвидация осложнений не возможна без хорошо продуманной и грамотно проведенной диагностики осложненных зон, без установления характера и причин осложнений. Для этого нужно использовать все современные методы, современную аппаратуру, искать новые способы и средства диагностики. Это важнейшая проблема. Надо знать, что лечить, от чего лечить. Надо четко определить характер болезни и ее причины.
После выявления характера и причин осложнений необходимо в соответствии с перебуриваемой горной породой и характером осложнений тщательно подобрать или модифицировать рецептуру промывочной жидкости. Нельзя лечить все болезни одной микстурой. Надо уметь грамотно подбирать необходимое эффективное лекарство.
Технологические параметры промывочной жидкости следует подбирать не в отрыве от реальных условий, а во взаимодействии с той горной породой, которая вызывает осложнения. Несоблюдение этого требования может привести к совершенно неверным результатам.
В настоящее время еще недостаточно изучено физико-химическое взаимодействие бурового раствора со стенками скважин (особенно осложненных зон). Отсутствует классификация геологических разрезов и горных пород, позволяющая прогнозировать их физико-механическую активность и поинтервально выбирать оптимальный состав бурового раствора. До сих пор не сформулированы правила выбора типа, рецептуры и технологических параметров промывочных жидкостей с позиции минимизации осложнений и максимизации механической скорости бурения.
Слабо используются промывочные жидкости, обладающие высокоэффективными крепящими и кольматирующими свойствами. Недостаточно активно в качестве сырья для приготовления промывочных жидкостей используются многотоннажные отходы производства, способные после их соответствующей обработки существенно улучшать качественные показатели промывочных жидкостей.
Библиографический список
1. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии.М.: Химии, 1982.400 с.
2. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии.Л.: Химия, Ленингр. отд-ние, 1984.368 с.
3. Молекулярные взаимодействия./Пер.с англ. Э.Д. Германа;под ред. A.M. Бродского.М.:Мир, 1984.600 с.
Ананьев В.П.,Коробкин В.И. Инженерная геология.М.: Высш.шк., 1973.300 с.
5. Арье А.Г. Физические основы фильтрации подземных вод.М.: Недра, 1984.102с.
6. Поверхностно-активные вещества: Справочник/Под ред. А.А. Абрамзона и Г.М. Гаевого.Л.:Химия,Ленингр.отд-ние, 1979.376 с.
7. Глинка Н.Л. Общая химия.Л.:Химия,Ленингр.отд-ние, 1982.720
8. Никольский Б.П. Смирнова Н.А. и др. Физическая химия.Л.:Химия, Ленингр.отд-ние, 1987.880 с.
9. Грей ДЖ.Р.,Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей)/Пер.с англ.Д.Е.Столярова. М.:Недра, 1985. 509с.
10. Рабинович Е.З. Гидравлика. М.:Недра, 1978. 304 с.
11. Тагер А.А.Физико-химия полимеров. М.: Недра, 1968. 536 с.
12.Воздвиженский Б.И. , Волков С. А. Разведочное колонковое бурение. М.:Госгеолтехиздат, 1957. 592 с.
13.Булатов А.И. Проселков Ю.М., Рябченко В.И. Технология промывки скважин. М.:Недра, 1981. 301 с.
14.Агабальянц Э.Г. Промывочные жидкости для осложненных условий бурения,М.: Недра, 1982. с.
15.Ляпис Д.Н., Круглицкий Н.Н., Третинник В.Ю., Симуров В.В Получение эффективных буровых суспензий с низким содержанием дисперсной фазы с помощью электровзрывного удара и обработки ПАВ.//Нефт. и газ.пром-сть. 1983 .№ 3.
16. Круглицкий Н.Н., Ляпис Д.Н., Третинник В.Ю., Симуров В.В. Влияние электровзрывного и ультравзрывного воздействия на свойства дисперсных систем.//Нефт. и газ.пром-сть. 1983 .№ 3.
17. И.Дедусенко Г.Я.,Иванников В.И.,Липкес М.И. буровые растворы с малым содержанием твердой фазы.М.: Недра, 1985. 160 с.
18. Городнов В. Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. 2-е изд. М.: Недра, 1984. 229 с.
19. Воздвиженский Б.И., Евецкий В.А., Гольдштейн В.В. и др. Водонаполненные полимерные тампонажные материалы. Техника и технология геологоразведочных работ; организация производства.М.:
Недра, 39 с.(Обзор ВИЭМС).
20. Химическая обработка буровых растворов./Под ред.М.И. Липкеса//Тр.ВНИИБТМ.: 1977.Вып.Х. 175с.
21. Панюков П.Н. Инженерная геология. М.: Госгортехиздат, 1962. 343 с.
22. Михеев В.Л. Технологические свойства буровых растворов. М.: Недра, 1979. 239 с.
23. Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении.М.: Недра, 1977. 280 с.
24. Ангелопуло O.K., Хахаев Б.Н., Сидоров Н.А. Буровые растворы, используемые при разбуривании солевых отложений в глубоких скважинах.М.: 1978. 72 с. (Обзор.информ.ВНИИОЭН).(Сер.Бурение).
25. Ангелопуло O.K., Подгорнов В.М., Аваков В.Э. Буровые растворы для осложненных условий.М.: Недра, 1988. 135 с.
26. Булатов А.И., Пеньков В.М., Проселков Ю.М. Справочник по промывке скважин.М.: Недра, 1984. 317 с.
27. Лившиц Е.М. Теория молекулярных сил притяжения между телами //Журн.эксперим.теор.физики. 1955.Т.29.Вып.1(7).С.94-110.
28. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей.Л.;1975. 298 с.
29. Лукирский П.И., Ечеистова А.В.//ЖВХ,1930.Т.1.Вып.З.С.353-360.
30. Дерягин Б.В. Что такое трение.М.:Изд-во АН СССР,1963. 230 с.
31. Грасси Н. Химия процессов деструкции полимеров.М.:Издатинлит,1959. 260с.
32. Мадорский С.Л. Термическое разложение органических полимеров.М.: Мир., 1967.215с.
33. Краснов К.С. Молекулы и химическая связь.М.:Высш.шк.,1984. 295 с.
34. Гольдштейн В.В. Теоретические основы разработки рецептур полимерных тампонажных материалов //Нефт.хоз-во.1981.№ 3.
35. Инструкции по приготовлению тампонажной смеси ТСП-1 и изоляции поглощения горизонтов. Днепропетровск, 1981. 12 с.
36. Седенко М.В. Гидрогеология и инженерная геология.М.: Госгеолтехиздат,1962.358 с.
37. Равич Б.М., Окладников В.П., Лыкач В.Н., Менковский М.А. Комплексное использование сырья и отходов.М.:Химия, 1988.288 с.
38. Савельев И.В. Курс общей физики. 1 ч.М.:Наука,1973.512 с.
39. Физический энциклопедический словарь.М.:Сов.энцикл.,1983.928 с.
40. Резниченко И.Н. Приготовление, обработка и очистка буровых растворов.М.:Недра, 1982.230 с.
41. Паус К.Ф. Буровые промывочные жидкости. М.,Недра 1967.
42. Ребиндер П.А. Физико- химическая механика дисперсионных систем М.,Наука,1996.
43. Овчаренко Ф.Д. Гидрофильность глин и глинистых минералов. Киев.изд-во АНУССР,1961.
44. Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов М.,Недра, 1972.
45. Советский энсоклопедический словарь. М.: Сов. Энцикл., 1985. 1600с.
46.Химический энциклопедический словарь. М.: Сов. Энцикл., 1983. 792с.
47. А.И.Булатов, А.И. Пеньков, Ю.М.Проселков. Справочник по промывке скважин. М.: Недра, 1984. 318с.
К ВТОРОЙ ЧАСТИ
1.Ананьев В.П., Коробкин В.И. Инженерная геология. М.: Высш. шк.,1973.
2.ПанюковП.Н. Инженерная геология. М.: Госгортехиздат, 1962.
3.Агабальянц Э.Г. Промывочные жидкости для осложненных условий бурения. М.: Недра, 1982.
4.Аветисян Н.Г. Выбор типа бурового раствора для бурения в неустойчивых породах (Информ. обзор) / ВНИИОЭНГ. М., 1983 (Сер. Бурение).
5. Аветисян Н.Г., Шеметов В.Ю., Смирнова Н.В. Определение необходимой степени минерализации бурового раствора при бурении в неустойчивых горных породах / ВНИИОЭНГ. М., 1979 (РНГС Бурение. С. 6-9. Вып. 4).
6. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия. Ленингр. отд-ние, 1984.
7. Химическая обработка буровых растворов / Под ред. М.И. Липкеса. М., 1977 (Тр. ВНИИБТ. Вып. 10).
8. Булатов А.И., Пеньков В.М., Проселков Ю.М. Справочник по промывке скважин. М.: Недра, 1984.
9. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1982.
10. Кудяшов Б.Б., Яковлев А.М. Бурение скважин в осложненных условиях. М.: Недра, 1987.
11. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Рябченко В.И. Технология промывки скважин. М.: Недра, 1981.
12. Дедусенко Г.Я., Иванников В.И., Липкес М.И. Буровые растворы с малым содержанием твердой фазы. М.: Недра, 1985.
13. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Химия, 1968.
14. Лукирский П.И., Ечеистова А.В. // ЖВХ. 1930. Т. 1. Вып. 3. С. 353-360
15. Ангелопуло О.К., Хахаев Б.Н., Сидоров Н.А. Буровые растворы, используемые при бурении солевых отложений в глубоких скважинах. М., 1978. 72 с. (Обзор. информ. ВНИИОЭНГ. Сер. Бурение).
16. Ангелопуло О.К., Подгорнов В.М., Аваков В.Э. Буровые растворы для осложненых условий. М.: Недра,1988. 135 с.
17. Кистер Э.Г. Химическая обаботка буровых растворов. М.: Недра, 1972.
18. Горднов В.Г. Физико-механические методы предупреждения осложнений в бурении. М.: Недра,1977.
19. Горднов В.Г. Физико-механические методы предупреждения осложнений в бурении. 2-е изд. М.: Недра, 1984.
20. Сеид-Рза М.К., Исмаилов Ш.И., Орлеан Л.М. Устойчивость стенок скважин. М.: Недра, 1981.
21. Гордонов В.Д., Артамонов В.Ю., Коновалов Е.А. Получение полимерных буровых растворов на основе КМЦ // Нефтяное хозяйство. 1986. N 1. С. 25-28.
22. Геологический словарь. 2-е изд. В 2 т. М.: Недра, 1978.
23. Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия, Ленингр. отд-ние, 1982.
24. Волкв А.С., Тевзаде Р.Н. Тампонирование геолого-разведочных скважин. М.: Недра, 1986.
25. Пономарев П.А. Алмазное бурение трещеноватых пород. Л.: Недра, 1985.
26. Нейштадт Л.И., Пирогов И.А. Методы инженерно-геологического изучения трещеноватых пород. М.: Энергия, 1969.
27. Изоляция зон поглащения с применением наполнителей. М., 1981 (Обзор. информ. Вып. 15).
28. Сухенко Н.И., Крылов В.И., Налитов А.И. Временная инструкция по борьбе с поглащеними буровых растворов / ВНИИКрнефть. Краснодар-Бугуруслан, 1975.
29. Ивачев Л.М. Борьба с поглощениями промывочной жидкости при бурении геологоразведочных скважин. М.: Недра, 1982.
30. Крылов В.И. Изоляция поглащающих пластов в глубоких скважинах. М.: Недра, 1980.
31. Резниченко И.Н. Упраление свойстваи буровых рстворов при бурении глубоких скважин / ВНИИОЭНГ М.: 1978.
32. Справочник инженера по бурнию геологоразведочных скважин / Под общ. ред. проф.Е.А. Козловского. М.: Недра, 1984.
33. Техника и технология ликвидации поглощений при бурении скважин / Г.С. Абрахманов, Р.Х. Ибатулин, А.А. Роднин и др. / ВНИИОЭНГ М.: 1984.
34. Зварыгин В.И. Регулирование технологических свойств буровых растворов / КИЦМ. Красноярск, 1994.
35. Делкова К.К., Зварыгин В.И. и др. Буровые растворы на основе суспензий гидролизного лигнина. М., 1988 (Экспресс-информ. Сер. Техника и технолоия бурения скважин. Вып. 6).
36. Делкова К.К., Зварыгин В.И. и др. Солестойкий лигниноглинистый раствор. М., 1990 (Экспресс-информ. Сер. Техника и технолоия бурения скважин).
37. Зварыгин В.И. Влияние водной среды на прочность структуры промывочной ждкости // Соверенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые: Мужвуз. сб. Екатеринбург, 1994.
38. Зварыгин В.И. Предотвращение набухания глинистых пород: Сб. науч. конф. / КИЦМ. Красноярск, 1994.
39. Зварыгин В.И. Предотвращение диспергирования глинистых пород при бурении скважин: Сб. науч. конф. / КИЦМ. Красноярск, 1994.
40. Совершенствование технологии бурения нефтяных и газовых скважин в Восточной Сибири и Якутии: Сб. науч. тр. Новосибирск, 1985.
41. Временная инструкция по ликвидации поглощений при бурении глубоких скважин Восточной Сибири и Якутии. Иркутск, 1983.
42.Седенко М.В. Гидрогеология и инженерная геология. М.: Госгеолтехиздат, 1962.
ОГЛАВЛЕНИЕ:
Толщина диффузионного слоя с увеличением концентрации ионов и их заряда снижается в соответствии с уравнением 11
2S 16
2P 16
Поверхностные натяжения твердых тел 22
Среднее значение 40