Б.р. Назначение буровых растворов(БР). Основные понятия о дисперсных системах. Классификация дисперсных систем.
Назначение БР:
1.Обеспечение хорошей очистки забоя (степень и скорость очистки скв. от выбуренной породы зависит от качества прокачиваемой жидкости)
Чем выше производительность бур.насосов,тем лучше очищается забой,тем эффективнее показатели нехимической скорости бурения. Подъем частиц породы в кольцевом пространстве возможен при условии, если скор. восходящего потока жидкости превышает скор. оседания этих частиц под действием силы тяжести (v1=1,2v2)
2.БР должны обеспечивать укрепление ствола скв. в рыхлых породах путем создания гидростатического давления и образования на стенках скв. плотной корочки.
3.БР должны предотвращать поступление в скв. жидкости и газа из пластов.
4.БР должны исключать растворение или набухание разбуриваемых пород.
5.БР должен обеспечивать удержание во взвешенном состоянии частиц выбуренной породы.
6.БР должен обеспечивать физико-химическое воздействие на горные породы для облегчения их разрушения.
7.БР должен легко прокачиваться.
8.Должен быть устойчив к химическому воздействию.
9.БР должны способствовать быстрому освоению законченных скважин и высокой нефтеотдаче продуктивных пластов.
Основные понятия о дисперсных системах:
Если одно вещество в раздробленном (дисперсном)состоянии равномерно распределено в массе другого вещества-система называется дисперсной. Раздробленное вещество в этом случае называется дисперсной фазой, а среда, в которой оно распределено, называется дисперсной средой.
Система, состоящая из одной фазы-гомогенная (истинные растворы, т.е молекулярные), а из нескольких фаз-гетерогенная (коллоидные растворы, суспензии, эмульсии, пены).
Классификация дисперсных систем: Для характеристики и классификации дисперсных систем на практике пользуются понятием степень дисперсности Д=1/а, см-1, т.е величина, обратная размеру частицы.(а). Отсюда следует, что Д-величина, показывающая, какое число частиц можно вплотную уложить в одном см.
Мерой дисперсности может служить удельная поверхность:
Sуд.=S/V=К*Д
т.е отношение общей поверхности дисперсной фазы к ее общему объему.
К-коэффициент формы частицы.
Все дисперсные системы можно разделить на три группы: 1Грубодисперсные Д<105, а>10 -5, не проходит через фильтры, быстро оседает или всплывает, не диффундирует, видна в обычный микроскоп.
2 Коллоидно-дисперсные Д=105-107,а=10-5-10-7, проходит через самые тонкие фильтры, заметно не оседает, слабо диффундирует, не видима в обычный микроскоп.
3 Молекулярно-дисперсные или истинные растворы Д>107,а<10-7, проходит через все фильтры, не оседает. Здесь нет разделения на дисперсную фазу и дисперсную среду,а есть что-то общее.
Концентрированные суспензии-пасты, эмульсии-системы, в которых дисперсная фаза и дисперсная среда представляют собой несмешивающиеся жидкости.
В эмульсиях одна жидкость должна быть неполярна, а другая полярна.
Коллоидные дисперсные системы получили название коллоиды, структурной и кинетической единицей в них является не ион и молекула, а либо комплекс, состоящий из обычных молекул, атомов или ионов, называемых мицелла или макромолекула, т.е молекула-полимер больших размеров (10-5-10-7см), обладающая молекулярным или частичным весом в десятки и сотни кислородных единиц.
Устойчивость дисперсных систем: Характеризуется седиментационной устойчивостью, т.е способностью систем сохранять равномерное распределение частиц по всему объему, и агрегативной, т.е устойчивостъю к слипанию частиц системы.
Мицелла-это агрегат состоящий из числа атомов или малекул нерастворенных в воде..(ядро, вокруг которого распологаются противоионы-адсорбционный слой.)
б.р. Классификация БР. Вода-как БР, ее достоинства и недостатки.
Все БР делятся на БР на водной и углеводородной основе, газообразные агенты и пены. Каждый из них делится на подтипы:
1).БР на водной основе: а). вода; б). нестабилизированные глинистые суспензии; в). Суспензии из выбуренной породы (естественные БР).
Каждый из подтипов делится на минерализованные и неминерализованые, с добавками защитных реагентов и без них. Глинистые БР подразделяются на: обычные и ингибированные, со спец. Добавками, термостойкие и нетермостойкие, солестойкие и несолестойкие.
2).БР на нефтяной основе:
Известково-бирумные;
С дисперсной фазой из модифицированных глин;
Инвертные эмульсионные растворы.
3).Газообразные агенты:
Воздух;
Углеводородные газы;
Другие газы (СО2);
Аэрированные жидкости.
4).Пены.
Вода и добавки к ней:
«+»: Подвижность, отсутствие СНС, невысокое давление столба жидкости на забой, максимальная скорость проходки. Плотность технической воды =1,01-1,05 г/см3;
«-»: 1).Отсутствие способности удерживать выбуренную породу во взвешенном состоянии при остановке циркуляции;
2).Непригодность для вскрытия и бурения продуктивных нефтяных и газовых горизонтов, особенно с пониженным пластовым давлением, осложняется освоение скважин;
3).Вода поддается ограниченному утяжелению только водорастворимыми солями и поэтому применение в зонах с АВПД не допустимо.
Б.р. Утяжеление глинистых растворов и типы утяжелителей. Требования к утяжелителям. Регулирование содержания и состава твердой фазы в буровом растворе. Способ ввода утяжелителей.
Утяжеление б.р.- Для повышения плотности и меньшего износа долота. Бывают как природного так и искусственного образца. Обладают свойствами: загустевает моментально, поэтому необходимо осторожно работать.Перед работой необходимо смочить водой т.к. притягивает большое количество воздуха происходит вспенивание. Для приготовления ут. Бр., повышения плотности добавляют добавки тонко размолотых порошков инертных тяжелых материалов.
Утяжелители подразделяются на 3гр. По плотности
1.Материалы низкой плотности 2,6-2,9гр/см3 (мергель, мел, извести.)
2.Материалы средней плотности 3,8-5,0гр/см3 (седерит,бариты,железистые утяжелители.)
3.Материалы повышенной плотности 6-7гр/см3-концентраты свинцовых руд,а также железисто-мышьяковые руды.
БАРИТОВЫЕ УТЯЖЕЛИТЕЛИ (ВаSО4).
Тонкий белый или сероватый порошок плотность=4,1-4,2-беловской. 3,65-3,85-перовобатский. Плюсы - малое содержание растворимых солей (электролитов), повышенная вязкость БР. Сравнительно небольшая твёрдость его зерен.
СВИНЦОВЫЕ УТЯЖЕЛИТЕЛИ-ОЧЕНЬ ТОКСИЧНЫ.
Искусственные утяжелители: Феррофосфор,Ферромарганец,FeSi-обладают повышенной плотностью но при больших Т и Р разлагаются с образованием взрывоопасных и токсичных соединений.
2 способа ввода всех утяжелителей:
1.В сухом виде, влажность 2%.
2.В увлажнённом виде 13-14%
Увлажнение производят для вытеснения с его поверхности вохдуха.
Какое количество необходимо добавить:
Qут=
Перед введением необходимо снизить содержание выбуренной породы и коллоидной составляющей, для этого включают гидроциклоны.
***удаляется избыточный объём исх. Р-ра
***утяжелению подвергается минимальное необхадимая для циркуляции количество р-ра - повышается УВ и СНС, поэтому перед добавкой утяж. необход. обработать БР. реагентами разжижителями для обеспечения УВ. 30-35сек. Невозможно утяжелить необработанные б.р-ры в следствии сильного повышения УВ. и неустойчевости всей системы.