Методические указания для студентов по выполнению курсовой работы по дисциплине «Буровые и тампонажные растворы»

5.1 Функции буровых растворов в процессе промывки скважин Основные функции современных буровых растворов состоят в обеспечении следующих задач: - высоких скоростей бурения и проходки на долото; - безопасности и безаварийности бурения; - качественного вскрытия продуктивных пластов. 1. Для обеспечения высоких скоростей бурения и проходки на долото раствор должен выполнять следующее: а) Эффективно очищать забой от выбуренной породы. Важнейшей функцией бурового раствора является удаление частиц вы-буренной и обвалившейся породы из скважины на поверхность. Качество очистки скважины от шлама (скорость и степень) зависит от скорости восходящего потока, которая определяется производительностью насосов. На эффективность выноса породы влияет удельный вес, вязкость и динамическое напряжение сдвига бурового раствора. Для удаление частиц породы необходимо, чтобы скорость восходящего потока была выше скорости их осаждения . Для избежания усталостного (повторного) режима разрушения забоя используются гидромониторные насадки на долоте. Наилучшие условия разрушения создаются при минимальной разнице гидростатического и порового давлений в разбуриваемых породах. Механическая скорость бурения повышается при обработке раствора ПАВ, понижающими поверхностное натяжение. Существенное влияние оказывает величина мгновенной фильтрации раствора, чем она больше, тем выше механическая скорость. Однако, не всегда удается поддерживать все указанные параметры для успешной работы долота, ибо существует целый ряд и других технологических требований к буровому раствору, связанных с геологическими условиями бурения. Скорость осаждения частиц в неподвижном растворе зависит от их размеров и форм, разницы удельных весов раствора и частицы, вязкости раствора и особенно его тиксотропных свойств. В тиксотропных растворах при прекращении циркуляции образуется достаточно прочная структура, которая препятствует осаждению частиц. Статическое напряжение сдвига буровых растворов меняется в широких пределах и, в большинстве систем растворов легко получить структуру такой величины, при которой любая частица нормального удельного веса остается во взвешенном состоянии. Для удаления с забоя частиц шлама данного размера и удельного веса, в случае использования бесструктурного раствора, необходима скорость восходящего потока в кольцевом пространстве, превышающая некоторую минимальную величину. Если же буровой раствор обладает структурой конечной прочности, то частицы породы определенного размера и веса будут удаляться вне зависимости от скорости восходящего потока. б) Облегчать разрушение горных пород. Буровой раствор является физико - химической средой, в которой осуществляется процесс разрушения горной породы. Достигается это, прежде всего за счет низкой вязкости раствора в призабойной зоне, малого содержания в нем твердой фазы и снижения угнетающего породу давления. Кроме того раствор способствует адсорбционному понижению твердости горных пород. в) Охлаждать и очищать долото. Для этого буровой раствор должен обладать хорошей теплопроводностью и низкой вязкостью. 2. Для обеспечения безопасного и безаварийного бурения раствор должен выполнять следующие задачи: а) Предотвращать поступление в скважину газа, нефти или воды путем создания противодавления на вскрытые пласты. В процессе бурения противодавление необходимо регулировать так, чтобы оно превышало пластовое давление нефтегазовых и водоносных пластов. б) Предотвращать обвалы стенок скважины Осыпи и обвалы неустойчивых глин являются основными видами осложнений, возникающих при бурении. Роль буровых растворов в этих условиях трудно переоценить, все зависит от состава и свойств бурового раствора. В настоящее время разработаны и успешно применяются несколько специальных систем буровых растворов, позволяющих частично или полностью предотвратить осыпи и обвалы неустойчивых глин. Гидростатическое давление столба бурового раствора на стенки скважины, а также его глинизирующее действие - способность образовывать на стенках скважины тонкую эластичную непроницаемую корку - являются факторами, предотвращающими от обвалов рыхлые, несцементированные породы. Сохранение устойчивости глинистых сланцев обеспечивается, кроме гидростатического давления, регулированием водоотдачи и химического состава фильтрата бурового раствора, снижающего как осмотическое, так и поверхностное гидратирование породы. в) Удерживать частицы выбуренной породы и утяжелителя во взвешенном состоянии при остановке циркуляции, чтобы исключить их выпадение на забой скважины и заклинивания бурильного инструмента. Для обеспечения этого требования прочность структуры раствора изменяется в широких пределах в зависимости от плотности, вязкости раствора и размера частиц. г) Уменьшать трение между бурильной колонной и стенками скважины. В процессе бурения между долотом и разрушаемой породой, а также между вращающимся бурильным инструментом и стенками скважины возникают значительные силы трения. Благодаря присутствию промывочной жидкости коэффициент трения значительно уменьшается, а теплота, образующаяся вследствие трения, рассеивается потоком жидкости. Кроме того, на стенках скважины образуется скользкая корка, которая уменьшает силы трения труб при вращении и СПО. Существенно понижают коэффициент трения смазывающие добавки. Это требование реализуется при выполнении коркообразующих функций буровых растворов. Смазка бурильного инструмента и стенок скважины облегчает условия движения бурильных и обсадных труб в скважине и способствует предупреждению прихватов. е) Предупреждать газонефтеводопроявления Давление жидкости или газа, содержащихся в проницаемых пластах, зависит от глубины их залегания и ряда других факторов. Давление бывает нормальным для данной глубины, а может быть аномально высоким, т.е. значительно выше гидростатического. Поэтому в том и в другом случае плотность бурового раствора должна быть такой, чтобы давление столба раствора было несколько выше пластового давления и препятствовало перетоку жидкости или газа из пласта в скважину как при бурении так и во время СПО. Требуемая величина плотности бурового раствора, в зависимости от пластового давления и глубины залегания пласта, четко регламентируется новыми Правилами ведения работ. д) Предохранять инструмент от коррозии и чрезмерного износа Установлено, что коррозия является главной причиной повреждения бурильных колонн. К сожалению, в отечественной практике при бурении практически не уделяется внимание коррозии. В мировой практике за коррозией бурильных труб следят при помощи стальных колец, установленных в специальных проточках в муфте бурильного замка. Через определенное время воздействия бурового раствора определяют снижение массы этих колец. Часто выявление вида коррозионного воздействия оказывается более важным, чем контроль потери веса колец. Так, точечная коррозия не вызывает большой потери веса, но может стать причиной аварии. Причиной слома бурильных труб может служить водородное охрупчивание. Вот почему при составлении программ по буровым растворам следует учитывать источники корродирующих веществ, их состав и обязательно включать в состав бурового раствора ингибиторы ожидаемых видов коррозии. 3. Для качественного вскрытия продуктивных пластов раствор должен выполнять следующие функции: а) не загрязнять пласты при их вскрытии; Загрязнение продуктивных пластов при бурении - это реальный процесс, в результате которого частично обратимо (а частично необратимо), но существенно снижается проницаемость пластов. Иногда происходит полная закупорка пласта, и вызвать приток удается только с помощью специальных методов интенсификации. Мировой наукой и практикой установлено, что все компоненты бурового раствора (твердые и жидкие) активно взаимодействуют с продуктивным пластом. б) обеспечивать возможность получения и качественной интерпретации кернов и геофизических данных, необходимых для оценки продуктивности проходимых пород. При хорошей организации аналитического контроля на скважине циркулирующий буровой раствор несет немаловажную информацию о геологическом разрезе скважины. Источниками информации являются выносимые раствором шлам, газ и флюиды (вода, нефть). Изучение шлама, изменившегося состава раствора (разгонка) и его фильтрата позволяет определить минералогическую природу разбуриваемых пород, тип и состав поступившей в раствор жидкости или газа. Интерпретация текущей информации, полученной по результатам исследований бурового раствора позволяет соответственно принимать решение и сократить объем и затраты времени на проведение дорогостоящих геофизических работ. 5.2 Обоснование выбора параметров буровых растворов Большое значение для качества технологических решений по проводке ствола скважины имеет соответствие технологических параметров буровых растворов геолого-техническим условиям бурения. Эти показатели должны обеспечивать: - сохранение устойчивости глинистых пород на весь период бурения и минимальной наработки избыточных объемов раствора; - хорошую очистку ствола скважины от выбуренной породы ; - отсутствие прихватов бурильного инструмента под действием перепада давления и минимальные крутящие и страгивающие нагрузки при СПО ; - минимальное негативное воздействие на продуктивный пласт ; - минимальные гидродинамические сопротивления в циркуляционной системе, трубах и затрубном пространстве для максимальной передачи гидравлической мощности на разрушение породы . В зависимости от сроков бурения, профиля скважин, градиентов порового и пластового давления, характеристик продуктивных пластов, забойных температур – каждому из приведенных выше показателей предъявляются разные требования. На качество первичного вскрытия продуктивных пластов оказывают влияние следующие свойства раствора: фильтрация в забойных условиях, определяющая скорость фильтрации в пласт; величина ингибирующей способности бурового раствора , определяющая сохранение эффективного гидродинамического радиуса фильтрации на уровне среднего радиуса и поверхностно - активные свойства фильтрата , определяющие гидрофобизирующие его свойства и направление действия капиллярных сил. Поверхностно-активные свойства фильтрата определяют величину ка-пиллярного давления, способность к эмульсиобразованию, и в конечном итоге, фазовую проницаемость по нефти. Показатель увлажняющей способности определяет изменение эффективного гидравлического радиуса фильтрации за счет гидратации глинистой составляющей скелета пласта. Если величина этого показателя у раствора достаточно высокая, за счет гидратации происходит уменьшение эффективного радиуса в зоне проникновения фильтрата и, как следствие, уменьшение продуктивности скважин. При выборе бурового раствора нужно, прежде всего, руководствоваться следующими данными: Геологическим разрезом разбуриваемой площади; способом бурения; осложнениями в процессе бурения скважины; экономической целесообразностью применения того или иного бурового раствора; доступностью исходного материала для приготовления и обработки бурового раствора. Основными структурообразующими компонентами буровых растворов на водной основе являются глины. Для предотвращения осложнений, связанных с нарушением целостности ствола скважины и возможными ГНВП, возникает необходимость повышать плотность п.ж. Б.р. приготовленные из наиболее распространенных глин имеют плотность 1,15-1,25 г/см3. Для повышения плотности используют материалы, названные утяжелителями. Глинистый раствор имеет способность стареть. Увеличивается вязкость и напряжение сдвига. При нагреве глинистого раствора ускоряется его старение. Основным средством регулирования свойств буровых растворов является химическая обработка их с помощью различных химических реагентов. Определяем необходимую плотность бурового раствора для создания противодавления на продуктивный пласт pб.р, г/см3 где: а = 1,05 - 1,1 – коэффициент превышения гидростатического давления в скважине над пластовым. 0-1200м а=1,10; 1200-2500м а=1,05; Рпл – пластовое давление, МПа; Н – глубина скважины до продуктивного пласта, м. Согласно условию безопасного бурения ,кгс/см2, должно быть больше на 10 – 15%. (5.2) Общий объем буровой жидкости, необходимого для закачивания в скважины Vобщ, м3 где - объем приемной емкости =40, м3; - объем желобной системы = 4-7, м3; а=1,5 – коэффициент учитывающий запас раствора. Объем бурового раствора, необходимого для механического бурения в заданном интервале Vбур, м3 (5.4) где: hк – глубина спуска промежуточной колонны, м; n = 0,13 м3/м – норма расхода буровой жидкости на 1 метр проходки. (5.5) где: - объем кондуктора, м3; - объем скважины, м3. Определяем Vк (5.6) Определяем Vс где: к = 1,16 – коэффициент кавернозности. Количество сухой глины для приготовления 1 м3 глинистого раствора заданной плотности определяется (5.9) где: qгл - количество сухой глины, т/м3; ρгл – плотность сухого глинопорошка, г/см3; ρв – плотность воды, г/см3; ρб.р. – плотность исходного глинистого раствора, г/см3; m - влажность глинопорошка, в долях единицы (10%). Количество сухой глины для приготовления всего раствора Gгл, т (5.10) Количество воды необходимого для приготовления 1 м3 глинистого раствора заданной плотности qв, м3/м3 (5.11) где: ρгл – плотность сухого глинопорошка, г/см3; ρв – плотность воды, г/см3 ; ρб.р. – плотность исходного глинистого раствора, г/см3. Количество воды необходимой для приготовления всего глинистого раствора Gв, м3 (5.12) Для регулирования свойств глинистого раствора необходимо производить химическую обработку. Расход химических реагентов определяется Gхим.реаг., т , (5.13) где: n – расход химического реагента на 1 м3 бурового раствора. Необходимое количество сухого утяжелителя на 1 м3 глинистого раствора qут, т/м3 (5.14) где: ρ1 – плотность исходного глинистого раствора, г/см3; ρ2 – плотность требуемого бурового раствора, г/см3; ρ3 – плотность утяжелителя, г/см3. Определим расход утяжелителя Gут, т (5.15) Все полученные данные заносим в сводную таблицу.

Похожие:

	Методические указания для студентов по выполнению лабораторных и... Методические указания для студентов по выполнению лабораторных и практических работ		Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Экономика отрасли» ...
	Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Финансовый анализ» Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Финансовый анализ» / фгбоу во “Нижегородский государственный педагогический...		Методические указания к выполнению курсовой и дипломной работ по... Методические указания составлены применительно к выполнению курсовой работы по дисциплине: Экономика и организация производства на...
	Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине аудит При разработке методических указаний по выполнению курсовой работы в основу положены		Методические указания по изучению дисциплины и выполнению курсовой... Организация пассажирских и грузовых перевозок на воздушном транспорте: Методические указания по изучению дисциплины и выполнению...
	Курсовая работа по дисциплине «Web-технологии в бизнесе» Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов 1-го курса очной (заочной) формы обучения для студентов направления...		Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Маркетинг» «Маркетинг» для студентов специальности 080502 «Экономика и управление на предприятии»
	Методические указания по выполнению внеаудиторной самостоятельной... Методические указания предназначены для студентов техникума, обучающихся по специальности		Методические указания по выполнению самостоятельной внеаудиторной... Методические указания по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы по учебной дисциплине иностранный язык предназначены для...
	Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Методические указания по выполнению курсовой работы Самара, 2012 Технические средства охраны: метод указания по выполнению курсовой работы / Сост. В. Н. Ворожейкин; Самар гос техн ун-т. Самара,...
	К выполнению курсовой работы по дисциплине «технология и организация... В 75 Пособие к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технология и организация перевозок». – М.: Мгту га, 2001. 28 с		Методические указания и задания по выполнению домашней контрольной... Методические указания и задания по выполнению домашней контрольной работы для студентов-заочников
	Методические рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине... Уважаемые студенты, после выбора темы курсовой работы, Вам необходимо позвонить в учебную часть для ее утверждения		Руководство к выполнению курсовой работы по дисциплине «массовые... Учебно-методическое издание содержит тематику и методику выполнения курсовой работы по дисциплине «Массовые коммуникации и медиапланирование»...