Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Газообразные агенты (главным образом, сжатый воздух и при родный газ) и газожидкостные смеси (аэрированные растворы, пена, туман) могут с успехом применяться при роторном и электробурении глубоких скважин в благоприятных для этого условиях. Их примене­ние при турбинном бурении исключено. Как показала практика, при менение дорогостоящего азота и требующих специальной очистки вы хлопных газов ДВС нерентабельно.

При бурении на нефть и газ экономически наиболее целесообраз­но использование природного газа высокого давления от проходящих поблизости магистральных газопроводов или эксплуатируемых газо­вых скважин с помощью редукционного клапана в проложенном к бу­ровой трубопроводе, в составе которого монтируются также влагоот- делители, спускные краны. Природный газ безопасен при циркуляции в скважине, но на поверхности должны быть обеспечены исчерпы­вающие меры пожарной безопасности. На конце выкидной линии от устья скважины отработанный газ обязательно сжигается.

На практике чаще используется сжатый воздух, что существенно дороже, поскольку требует применения мощных энергоемких ком­прессоров, а кроме того, может сопровождаться образованием взрыво­опасных смесей с метаном (наиболее опасна смесь при содержании 9,2 % метана). По указанным причинам продувка сжатым воздухом вполне оправдана, когда в условиях сухого разреза и устойчивых по­род она обеспечивает увеличение механической скорости и проходки на долото в 4 - 5 и более раз за счет весьма малого аэростатического давления на забой, практически мгновенной и полной очистки забоя высокотурбулентным потоком без вторичного измельчения шлама. Продувка воздухом целесообразна при бурении в водорастворимых породах или подверженных набуханию и обрушению при увлажнении, при проходке зон потерь циркуляции, при вскрытии малодебитных продуктивных горизонтов, а также в условиях затрудненного водо­снабжения - в безводных, пустынных, горных районах, а также на Крайнем Севере и в суровых зимних условиях, поскольку полностью устраняются сложности, связанные с замерзанием воды при отрица­тельных температурах. Особенности обвязки устья скважины при бу­рении с продувкой воздухом или газом схематически представлены на рис. 6.22.

 

Применение аэрированной жидкости (воды, раствора) с регулируемой в широких пре­делах плотностью, как показала практика бурения глубоких скважин, является надежным технологическим средством предупреждения осложнений и аварий, сокращения расходов на приготовление буровых рас­творов в условиях пересечения перемежающихся горизонтов с пониженным пластовых давле­нием.

Пена, туман находят эф­фективное применение в спе­цифически сложных условиях бурения. Их использование способствует повышению каче­ства вскрытия продуктивных пластов и иногда кратному со­кращению сроков освоения и повышению продуктивности эксплуатационных скважин. Пена как новая разновидность очистных агентов, обладая известными преиму­ществами жидкостной промывки и воздушной (газовой) продувки, лишена их сравнительных недостатков. Так, ее применение позволяет многократно сократить расходы на доставку воды, приобретение и эксплуатацию высокопроизводительных компрессоров, полностью безопасна в пожарном отношении в условиях газопроявлений. В силу прочной пространственной структуры пена имеет очень высокую вы­носную и удерживающую способность, перекрывает поры и дренаж­ные каналы в поглощающих горизонтах с пониженным пластовым давлением до 0,5 - 0,3 гидростатического, снижает частоту и интен­сивность водопроявлений за счет закупоривания пор, тонких трещин и каналов, а также гидрофобизация поверхности породы, но в то же вре­мя практически не кольматирует нефте- и газоносные коллекторы. В отличие от продувки промывка пеной устраняет опасность перегрева и прижога даже алмазных долот за счет испарительного охлаждения, оказывает смазывающее действие на буровой инструмент.

При бурении в мерзлых порода пена не замерзает в стволе сква­жины, быстро образуя на ее стенках теплоизолирующую прослойку, не

 

препятствующую спускоподъемным операциям из-за низкой механи­ческой прочности, но сохраняющую при этом мерзлую породу от рас­щепления, устраняя связанные с этим осложнения и обеспечивая по­стоянство диаметра скважины. Схема обвязки поверхностного обору дования при бурении с пеной показана на рис. 6.23.

Рис. 6.23. Схема обвязки скважины при бурении с пеной: а - глубиной до 250 м: 1 - компрессор; 2 - сливная труба; 3 - скважина;

4 - прибор для определения кратности пены; 5, 10 - трехходовые краны;

6 - пеногенератор; 7 - воздухопровод к эффектору; 8 - расходомер воздуха;

9 - обратный клапан; 11 - насос; 12 - емкость с раствором I 1 AB ; 13 - кран;

14 - воздуховод к пеногенератору;15 - эжектор; б - глубиной свыше 250 м: 1 - скважина; 2 - насос; 3 - компрессор; 4 - дожимное устройство; 5 - манометр; 6 - обратный клапан; 7 - расходомер воз­духа; 8 - нагнетательный трубопровод; 9 - трехходовой кран; 10 - прибор опреде­ления кратности пены; 11 - трубопровод к эффектору; 12 - кран; 13 - дозирующий насос; 14 - емкость с раствором ПАВ; 15 - отводной трубопровод; 16 - эжектор

 

Специальные требования к буровому инструменту и оборудова­нию в условиях применения воздуха (газа), ГЖС, их сравнительные преимущества и недостатки, область рационально применения, а также особенности технологии бурения известны и близки к практике разве­дочного бурения на твердые полезные ископаемые.

 

 

6.8 Расчеты при приготовлении регулировании свойств буровых

растворов

Количество глины приготовления бурового раствора зависит от ее количества, которое определяется показателем выход раствора (в м³):

 

Где mг - масса глины, т_г = 1000 кг; р_г - плотность глины, р_г =2300+2600 кг/м³; р_в - плотность воды, р_в = 1000 кг /м³ р_б._Р - плот­ность бурового раствора, кг/м³.

Глинопорошки для бурения должны отвечать показателям, при­веденным в табл. 6.2.

Таблица 6.2

гепень коллоид- ности глины	Плотность глинистого раствора кг/м3	Объем глины для получения 1 м3раствора, м3	Масса глины, требуемой для приготовления 1 м3 раствора, кг	Выход глини­стого раствора из 1000 кг глины, м3
(мсококоллоидная	1040- 1060	0,03-0,04	70-100	15-10
Коллоидная	1060- 1150	0,04 - 1,10	100-250	10-4
реднеколлоидная	1150- 1300	0,10-0,20	250 - 500	4-2
Малоколлоидная	1300- 1400	0,20 - 0,27	500 - 675	2-1,5
Тяжелая	1400- 1500	0,27 - 0,33	675 - 825	1,5-1,2

 

Применительно к комовым глинам основной показатель, по кото­рому оценивают качество глиноматериала, - это коллоидность, харак­теризующая количество глины, необходимое для приготовления еди­ницы объема глинистого раствора с условной вязкостью 25 - 30 с. В табл. 6.2 приводятся показатели, характеризующие качество глины плотностью 2500 кг/м³.

Сорт                                      Высший I II  III IV

Выход бурового раствора из 15     12 9  6  <6

I ООО кг глинопорошка, м³

Плотность бурового раство-      1043    1054 1073 110 >1100

ра, кг/м

Примечание. Влажность не более 6 - 8 %.

Масса глины без учета влажности, необходимая для приготовле­ния требуемого количества глинистого раствора (в кг), определяется по формуле

 

Масса глины без учета влажности, необходимая для приготовле­ния 1 м³ бурового раствора (в кг), определяется по формуле 6.11 при У₆._Р = 1 м³.

Масса глины для приготовления 1 м³ бурового раствора (в кг) с учетом влажности

где W - влажность глины, доли единицы, для инженерных расчетов принимается W= 0,05 - 0,1.

 

Масса воды (в кг), необходимая для приготовления 1 м³ буровой раствора,

 

Концентрация глины (содержание глины) в буровом растворе (в %) с учетом плотности исходных материалов

Масса глины (в кг), необходимая для внесения в буровой раствор с целью увеличения его концентрации,

где К_Т - требуемая концентрация раствора; т_р - масса глинистого рас­твора, кг

Плотность приготовленного бурового раствора заданной кон­центрации (в кг/м³)

 

Необходимый объем глины (в м³)

Наиболее низкая плотность бурового раствора обеспечивается при использовании бентонитовых глин (р₆.р = 1050-1080 кг/м³). Плотность растворов, приготовляемых из обычных глин, составляет 1150 - 1250 кг/м³. Для снижения плотности готовят растворы на угле­водородной основе или добавляют воду. Объем жидкости, требуемой для снижения плотности раствора р₆._р до р'₆._р, рассчитывают из выражения

где К₀ - начальный объем бурового раствора, м³; р'_ъ._р - требуемая плотность раствора.

 

Пример 6.1

 

Требуется снизить плотность раствора от р_{6 р} = 1500 кг/м³ до р'б.р = 1300 кг/м³, чтобы предотвратить поглощение. Рассчитать объе­мы воды и нефти, необходимые для снижения плотности бурового раствора, если начальный объем раствора У₀ = 80 м³, а плотность неф­ти р„ = 850 кг/м³.

Решение. Из уравнения (6.19) объем воды

 

Еще большее снижение плотности обеспечивается аэрированием раствора - вводом в качестве дисперсной фазы воздуха. Объем бурового раствора для бурения скважины

где V1 - объем приемных емкостей буровых насосов, V1 = 10-40 м ; V2 - объем циркуляционной желобной системы, V2 = 4-7 м³; V3 - тре­буемый объем бурового раствора, необходимый для механического бурения, м³,

V4 - объем скважины, м³; К3 = 2 - коэффициент запаса; L1,L2, ....L3- длины интервалов одного диаметра, м; n, п2..., пn - нормы расхода бурового раствора на 1 м проходки, м³, приводятся в табл. 6.3 в зави­симости от вида обсадной колонны, под которую ведется бурение.

 

Таблица 6.3

Вид обсадной колонны	Норма расхода буровою раствора, mj/m
Направление	2,76
Кондуктор	2,53
Промежуточная	1,0
Хвостовик(потайная)	0,53
Эксплуатационная	0,32

Расчеты количества химических реагентов, используемых для регулирования свойств глинистых растворов, базируются на том усло­вии, что оптимальным является такое их количество, добавление кото­рого при меньшем расходе и невысокой стойкости дает наиболее эф­фективное изменение основных технологических параметров. Опти­мальная рецептура реагента для обработки обычно подбирается опыт­ным путем в лаборатории.

Расчет требуемой массы бурого угля и каустической соды для приготовления УЩР следует начинать с определения влажности угля (в %):

Масса влажного бурого угля ( в кг), необходимая для приготовле­ния реагента,

где Ку - концентрация сухого бурого угля в 1 м³ реагента по рецепту, %; Кущр - объем приготовляемого реагента, м³.

 

 

Объем раствора каустической соды (в м³) для приготовления еди­ницы объема реагента по установленной рецептуре

Кк.с. - концентрация каустической соды в реагенте, %; /и_{к с} - коли­чество каустической соды в растворе, кг.

Объем воды (в м³), необходимый для приготовления УЩР,

Где ру - бурого угля, кг/м , Ру = 1200 кг/м .

Приготовленный УЩР сливают в глинистый раствор, циркули­рующий через желоба, с таким расчетом, чтобы весь объем, который нужно добавить в скважину, вытек за время, необходимое для совер­шения полного цикла.

Скорость (в л/мин), с которой реагент должен вытекать из спуск­ною приспособления отстойника,

где t_u - время цикла (т.е. время, необходимое для того, чтобы объем рмс гвора совершил полный период циркуляции), мин.

 

Масса (в кг) крахмала т_к и сухой каустической соды т_{к с} для приготовления крахмального реагента рассчитывается по формулам

 

где Ук - объем приготовляемого реагента, т.е. объем воды, в которой засыпается крахмал, м³; Кк = 8-10 % - концентрация крахмала в реа­генте; Кк.с = 1,0-1,4 % - концентрация сухой каустической соды на рассчитанное количество крахмала (в сильноминерализованных водах Кк.с = 2-4 %).

Пример 6.2

Какое количество бурого угля (W_y = 12 %), каустической соды (mк.кс 40 %) и воды надо взять, чтобы приготовить К_ушр = 20 м³ реа­гента УЩР.

 

Решение. По условию примера для приготовления единицы объе­ма реагента данного состава требуется по массе К_у = 13 % бурого угля ^и Кк.с ~ 3 % каустической соды. По формуле (6.23)

По формуле (6.24)

 

Объем раствора ССБ, необходимого для приготовления реагента ССБ, рассчитывают по формуле

 

где Кссб - содержание сухого вещества ССБ в реагенте по рецепту, %; Vссб - объем реагента, который следует приготовить, м³; Кс.в - содер­жание сухого вещества ССБ в растворе ССБ, % (обычно Кс.в = 30-50 %).

Объем реагента ССБ, необходимый для приготовления по форму­ле (6.29) составит

где 30 - содержание сухого вещества ССБ в реагенте по рецепту, %.

Требуемое количество химических реагентов определенного вида для обработки буровых растворов в интервалах бурения находят по формуле

где Иисх - исходный объем раствора на буровой до обработки его хи­мическим реагентом, соответствующий забою скважины, с которого начата химическая обработка, м³; К, а и b - опытные коэффициенты, значения которых принимают в зависимости от типа химического реа­гента, назначения химической обработки и свойств раствора (табл. 6.4).

 

 

Таблица 6.4

Тип химического реаген­та или добавки	Дополнительные условия	К	а	ь
ССБ, КССБ, КМЦ	Соленость фильтрата, %:  6 15 <2	0,09 0,04 0,025	0,001 0,001 0,001	1,0 1,0 1,0
УЗР, ТЩР	Приготовление: на пресной воде на морской воде	0,06 0,06	0,001 0,001	0,5 1,0
Кальцинированная сода	-	0,01	0,001	1,0
Крахмал	Соленость фильтрата 15 % Водоотдача, смУЗО минб 20 15 15 5	0,004 0,005 0,06 0,0125	0,001 0,001 0,001 0,001	1,0 1,2 1,4 1,6
Нефть	Для борьбы с прихватами и затяжками инструмента	0,1	0,13	1,0

При получении буровых растворов с низкой температурой замер- зания масса поваренной соли (в кг), необходимая для приготовления модного раствора различной степени солености, определяется по формуле

Значение К_с выбирается в зависимости от требуемой температуры замерзания бурового раствора (табл. 6.5).

Таблица 6.5

Концентрация NaCl, %	Температура за­мерзания раствора, °С	Концентрация NaCl, %	Температура за­мерзания раствора, "С
0,1	0	14,9	- 11,0
1,5	-0,9	16,2	- 12,2
2,9	-1,8	17,5	- 13,6
4,3	-2,6	18,8	-15,1
5,6	-3,5	20,0	- 18,2
7,0	-4,4	22,4	-20,0
8,3	-5,4	23,1	-21,2
9,6	-6,4	23,7	-17,2
11,0	-7,5	24,9	-9,5
12,3	-8,5	26,1	-1,7
13,6	-2,8	26,6	0

Если применяется глинистый раствор, то качество соли, необхо­димое для добавления к раствору, определяется следующим образом.

Вычисляют массу поваренной соли (в кг), которую надо добавить в 1 м³ раствора:

где mт.р ~ масса 1 м~ глинистого раствора, кг.

Объем воды (м³), необходимый для приготовления насыщенного раствора соли (в глинистый раствор соль добавляют в виде насыщен­ного раствора),

где q_c - количество соли, необходимое для насыщения 1 м воды, кг.

Общая масса соли (в кг) для получения насыщенного раствора

Общий объем воды (в л) для получения насыщенного раствора

Соли

Дополнительное количество соли mс (в кг), необходимое для по­лучения требуемой концентрации и связанное с добавлением к глини­стому раствору воды, составит

При получении аэрированных бесструктивных буровых раство­ров необходимая масс ПАВ (в кг) для обработки определяется по формуле

где К1 - заданная концентрация ПАВ, %; К2 - концентрация активного вещества в ПАВ, % (табл. 6.6).

 

 

Таблица 6.6

Наименование ПАВ	Содержание активных веществ в ПАВ, К2 %
ОП - 7	99,5
ОП - 10	99,5
ПО - 1	-
Прогресс	20
Сульфонат	89,5
Сульфонол	84
Бурол	25