Читайте также:
|
4.3.1 Влияние количества добавленных силикатов.
Исследования были проведены с исходным раствором:
Вода;
Бентонит – 3%;
Na2CO3 – 0.2%;
КМЦ – 0,25%.
Испытания показали, что с увеличением количества силиката в растворе быстро повышается устойчивость стенки скважин в ранние сроки и медленно повышается устойчивость в более поздние сроки, реологические характеристики растворов становятся хуже и водоотдача становится больше при количестве силиката больше 5 % в растворе. Поэтому количество добавления силикатов при бурении не должно быть больше 5%.
Таблица 4.1 – Влияние количества добавленных силикатов на раствор
| Раствор | Вязкость, с | ПФ, 
| ДНС, дПа | СНС, дПа |
| Исходный расвор | 5/10 | |||
| Na2SiO3 – 0.05% | 8,0 | 5/10 | ||
| Na2SiO3 – 0.15% | 5,0 | 5/10 | ||
| Na2SiO3 – 0.2% | 5,0 | 5/10 | ||
| Na2SiO3 – 0.3% | 5,7 | 34.5 | 5/10 | |
| Na2SiO3 – 0.5% | 6,0 | 6/11 | ||
| Na2SiO3 – 1,0% | 6,2 | 7/13 | ||
| Na2SiO3 – 2,0% | 6,4 | 8/15 | ||
| Na2SiO3 – 3,0% | 6,6 | 10/21 | ||
| Na2SiO3 – 5,0% | 6,9 | 15/26 |
4.3.2 Влияние солей.
Соль, добавленная в умеренном количестве, может взаимодействовать с силикатом, повышая устойчивость стенок скважин. Оптимальное количество добавления калийной и натриевой соли зависит от сопротивляемости органического агента бурового раствора, а оптимальное количество добавления кальциевой соли зависит от концентрации силиката. Добавление кальциевой соли в раствор при концентрации силиката больше 5 % не рекомендуется.
4.3.3 Влияние рH.
Таблица4.2 – Влияния рH на показания фильтрации
| рH | 12,0 | 11,5 | 11,0 | 10,5 | 9,0 | 8,0 | 7,0 |
| Показатель фильтрации | 5,5 | 4,5 |
4.3.4 Влияние содержания глины в силикатном буровом растворе.
С увеличением содержания глины повышается вязкость и способность предотвращения обвала и снижается водоотдача. Достаточная вязкость и большой сдвиг обуславливают взвешивание твёрдой фазы утяжелителем, при этом для успешного утяжеления необходимо достаточное содержание структурообразователя – глины. Испытания показали, что добавление силиката в буровой раствор с концентрацией глины 5 % приводит к значительному повышению вязкости и скорости сдвига.
Таблица4.3 – Результаты исследования на глиноемкость
| Оборотов в минуту | Содержание глины, % | ||||
| 27,5 | 33,0 | 43,5 | 75,0 | 120,0 | |
| 13,0 | 19,0 | 27,5 | 60,0 | 94,0 |
Рисунок4.1 – Показания зависимости …
Из рисунка 1.1 мы видим, что глиноемкость силикатного раствора составляет 5%.
4.3.4 Утяжеление бурового раствора.
Иногда плотность бурового раствора приходится повышать, чтобы придать устойчивость слабо сцементированным породам. Исходя из опытов я рекомендую применять с силикатным раствором в качестве утяжелителя – барит, так как мел выпадает в осадок.
Для измерения стабильности использовался цилиндр стабильностии ЦС-2 (рисунок 4.2)
1 – резиновая пробка; 2 – ручка цилиндра
Рисунок 4.2 – Цилиндр стабильности
Цилиндр ЦС – 2 представляет собой металлическую емкость цилиндрической формы вместительностью 712 мл, по середине которой имеется отвод с резиновой пробкой 1 для слива раствора.
Последовательность операций измерения стабильности:
1 Вливают тщательно перемещанную пробу промывочной жидкости до краев цилиндра и оставляют в покое на 24 часа.
2 По истечении указанного времени открывают пробку 1 и сливают верхную часть пробы вместе с отстоявшейся водой в кружку. Тщательно перемешивают слитую жидкость и определяют ее плотность.
3 Перемешивают оставшуюся в цилиндре нижнюю часть пробы промывочной жидкости при закрытом пробкой отводе и определяют ее плотность.
4 Определяют показатель стабильности Со = ρ2 - ρ1
Если разность плотностей для нормальных и утяжеленных промывочных жидкостей не привышает соответственно 20 и 60 кг/м3, то они считаются стабильными.
Стабильность силикатного раствора с карбонатным утяжелителем составила 20 кг/м3, что является допустимым. Разность плотностей ρ2и ρ1 раствора с баритом равна 0. На рисунках 4.3 и 4.4 видно, что мел в малой части выпадает в осадок, в отличии от барита.
Рисунок 4.3 – Емкость раствора с баритом
Рисунок 4.4 – Емкость раствора с карбонатным утяжелителем
4.3.5 Определение толщины фильтрационной корки.
Методика определения толщины фильтрационной корки
Для измерения толщины фильтрационной корки можно использовать прибор ВИКА ИВ-2, металлическую линейку с миллиметровыми делениями и предпочтительнее всего штангенциркуль с глубиномером. Порядок измерения толщины фильтрационной корки рассмотрим на примере прибора
ВИКА ИВ-2 (рисунок 4.5).
Рисунок 4.5 – Прибор ВИКа
Порядок проведения опытов:
- поверхностные слои фильтрационной корки, полученной в процессе определения показателя фильтрации прибором ВМ-6 или фильтр-прессом ФЛР-1, смывают слабой струей воды, после чего кладут на стеклянную пластинку и вместе с ней – на основание прибора ИВ-2;
- устанавливают держатель до совпадения указателя с нулем шкалы;
- приводят пестик в соприкосновение с поверхностью фильтрационной корки. Затормозив шток пружинным рычагом, снимают отсчет по шкале прибора;
- измеряют толщину корки в шести точках и вычисляют среднее значение.
4.3.6 Измерение коэффициента трения фильтрационных корок.
Для измерения коэффициента трения фильтрационных корок используют прибор КТК – 2 (рисунок 4.6)
1 – столик-основание; 2 – регулировочный винт; 3 – фиксирующая втулка; 4 – втулка; 5 – горизонтальная ось; 6 – подвижная плита; 7 – подъемный винт; 8 – ложе; 9 – цилиндр (пуасон); 10 – шкала; 11 – стрелка; 12 – ножки; 13 – винт; 14 – винт.
Рисунок 4.6 – Прибор КТК – 2
Прибор КТК – 2 состоит из столика-основания 1 с ножкой 12 и регулировочными винтами 2. На столике-основании 1 закреплены шкала 10 и подвижная плита 6, приводящая в движение при помощи подъемного винта 7. На подвижной плите 6 закреплено ложе 8 с цилиндрической поверхностью диаметром 60 мм для размещения в нем фильтрационной корки и эталонного цилиндра 9. Отношение диаметра эталонного цилиндра (38 мм) к диаметру вогнутого ложа равно 0,60, что соответствует выдерживаевому, как правило, при бурении отношению наружного диаметра замков бурильных труб к диаметру долот.
Последовательность операций измерения:
1 Привести основание прибора 1 в горизонтальное положение с помощью уровня и регулировочных винтов 2.
2 Установить на ложе 8 фильтрационную корку, полученную из исследуемой промывочной жидкости на приборе ВМ – 6 или на другой стандартной установке.
3 Смочить эталонный цилиндр 9 промывочной жидкостью и положить его на фильтрационную корку соосно с ложем. Допускаемая при проведении лабороторных работ цилиндр промыть водой и насухо высушить.
4 Выдержать заданное время (5, 10, 20 минут) неподвижного контакта эталонного цилиндра 9 с фильтрационной коркой.
5 Привести в движение подвижную плиту 6 медленным вращением винта 7 по часовой стрелке и наблюдать за положением цилиндра.
6 Прекратить вращение винта 7 в момент страгивания цилиндра 9 относительно фильтрационной корки и по шкале 10 и стрелке 11 определить значение угла наклона φ плоскости выраженное в градусах.
7 Перевести по прилагаемой к инструкции прибора таблице значений тагенсов углов полученных на этапе 5 величину φ в коэффициент трения φк согласно соотношению
.
8 Повторить этапы 4-7 со следующими заданными временем контакта.
9 По результатам опытов построить график зависимости
.
Таблица 4.4 – Результаты опыта
| Время, мин | Силикатный раствор | Силикатный раствор + Ecolube | Силикатный раствор + Лубрикант ВЛ |
| 0,0524 | 0,0262 | 0,0349 | |
| 0,0612 | 0,0306 | 0,0437 | |
| 0,0831 | 0,0393 | 0,0787 |
Рисунок 4.7 – График измерения коэффициента трения фильтрационных корок
4.3.7 Измерение удельного электрического сопротивления.
Удельное электрическое сопротивление – величина, которая определяется сопротивлением бурового раствора электрическому току, проходящему через него, отнесенным к единице поперечного сечения и длины пробы бурового раствора, заключенной в ячейке определенной конфигурации.
Измерение УЭС является обязательной процедурой при проведении геофизических исследований скважины, в частности электрокаротажа. Одной из задач этого исследованиях является определение степени минерализации пластовых вод, и для того чтобы иметь возможность правильно интерпретировать результаты электрокаротажа, УЭС должен быть не менее 0,5 Ом·м. Если значение удельного электрического сопротивления ниже регламентируемой величины, причиной этому может быть значительное содержание в растворе солей, таких как, KCl, CaCl2, NaCl и прочих.
Так как при бурении используют ингибированный буровой раствор есть проблема того, что они не обеспечивают удельное электрическое сопротивление - менее 0.5 Ом · м, в следствии чего в дальнейшем могут быть затруднены каратажные работы.
Проведенные лабораторные иследования фильтрата силикатного раствора показали, что его УЭС составляет 2,17 Ом·м. Поэтому я предлагаю использовать …………………………………………………………….
4.3 Анализ исследований:
Силикатные растворы лишь незначительно дороже обычных полимерглинистых растворов, содержат минимальное количество компонентов и легки в приготовлении и обслуживании. По сравнению с РУО, силикатные растворы обладают существенно более низкой стоимостью, низкой токсичностью, высокой экологической безопасностью, взрыво- и пожаробезопасны
При стоимости, сопоставимой с хлоркалиевыми растворами, жидкости на основе силикатов имеют высокое удельное сопротивление, позволяющее проводить электрокаротаж в открытом стволе, и обладают более высокими экологическими показателями. Кроме того, силикатные растворы позволяют стабилизировать диспергирующиеся и осыпающиеся глинистые породы, где хлоркалиевые растворы малоэффективны.
При стоимости, сопоставимой с хлоркалиевыми растворами, жидкости на основе силикатов имеют высокое удельное сопротивление, позволяющее проводить электрокаротаж в открытом стволе, и обладают более высокими экологическими показателями. Кроме того, силикатные растворы позволяют стабилизировать диспергирующиеся и осыпающиеся глинистые породы, где хлоркалиевые растворы малоэффективны.
Силикатные растворы заметно превосходят системы на основе гликолей по уровню ингибирования и обладают существенно меньшей стоимостью, сопоставимы по величине удельного сопротивления и несколько уступают по уровню водоотдачи и смазывающей способности.
В настоящее время часто встречаются пласты со сложными геологическими условиями, при которых легко происходят осложнения и аварии, такие как прихват, обвал, негерметичное цементирование и т.д. в случае применения некачественных буровых растворов. Данные проблемы могут быть решены с помощью силикатных буровых растворов, которыми можно заменить буровые растворы на масляной и синтетической основе в будущем.
Выводы
По результатам проведенных лабораторных исследований можно заключить, что при правильном подборе рецептуры раствора силикатных растворов, для бурения наклонно-направленных эксплуатационных скважин по традиционной конструкции поможет решить целый комплекс проблем, связанных с бурением активных глинистых пород, стабилизацией стенок скважины.
Силикатные буровые растоворы могут повысить устойчивость обсадной колонны к коррозии.
Дата добавления: 2015-07-16; просмотров: 232 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Введение. Актуальность темы | | | Примечания по неделе факультета |