Измерение показателей фильтрации (водоотдачи) глинистого раствора, толщины фильтрационной корки и концентрации ионов водорода

Водоотдача глинистого раствора характеризует его способность отфильтровывать свою дисперсионную среду (воду) в окружающую скважину пористую проницаемую горную породу. Вода, проникающая из скважины в горную породу, отрицательно влияет на устойчивость стенок скважины, снижает продуктивность скважины в случае бурения эксплуатационного объекта, а также экологическую безопасность бурения. Однако отсюда не следует, что в любом случае водоотдача должна быть минимальной, т.к. при снижении водоотдачи увеличивается угнетающее давление на забое, которое повышает сопротивление горных пород разрушению породоразрушающими инструментами и затрудняет очистку забоя скважины от шлама. Поэтому водоотдача поддерживается в некоторых оптимальных пределах. Водоотдача обозначается буквой Ф и измеряется в см³ за 30 мин (см³/30 мин).

В процессе фильтрации твердая фаза раствора откладывается на поверхности стенки скважины в виде корки. Бели корка плотная, то она повышает сопротивление движению дисперсионной среды в пласт, и фильтрация затухает во времени. Если корка рыхлая, то она мало влияет на. фильтрацию. Такая корка непрерывно увеличивается по толщине в способствует затяжкам и прихватам инструмента. Толщина корки обозначается буквой о и измеряется в мм.

Состав фильтрата и его водородный показатель (рН раствора) играют важную роль для обеспечения стабильности раствора как дисперсной системы. Следует помнить, что буровой раствор существует как устойчивая система лишь в определенном диапазоне рН. Например, для пресного глинистого раствора этот диапазон рН от 8 до 10. Изменение рН раствора в процессе бурения указывает на вероятность изменения свойств раствора и сигнализирует о необходимости принятия мер для их стабилизации. Наконец, низкое значение рН (рН < 7) свидетельствует о коррозионной активности раствора. Отсюда вытекает важность контроля названных показателей в процессе бурения.

Рисунок 2. Схема прибора ВМ-6

Устройство прибора для измерения показателя фильтрации бурового раствора. Измерение водоотдачи проводится на приборе ВМ-6, схема которого приведена на рис. 2. Прибор состоит из фильтрационного и напорного узлов. Фильтрационный узел состоит из стакана 1 для пробы бурового раствора, решетки 2, с уложенным на ней бумажным фильтром 3, поддона 4 и пробки 5. Напорный узел включает цилиндр 6 и плунжер 7 с грузом 9. Цилиндр в нижней части имеет тарелку, которая сообщается с внутренней полостью цилиндра отверстием, закрываемым винтом (клапаном) 8. Для снятия показаний в окне груза установлена шкала 10, программированная в см³, а на цилиндре имеется риска (на рис. 2 показана в виде треугольного выступа), относительно которой берется отсчет. Напорный узел создает избыточное давление 0,1 МПа.

Прядок работы на приборе ВМ-6. Перед проведением замера необходимо разобрать прибор и изучить его устройство. Далее работу выполнить в следующей последовательности:

1) бумажный фильтр, предварительно смоченный водой, наложить на решетку 2;

2) взять стакан 1 горловиной вниз и вложить в него решетку с фильтром (фильтром внутрь);

3) к стакану присоединить поддон 4 и перевернуть сборку горловиной вверх, в отверстие поддона вставить пробку 5;

4) перемешать глинистый раствор и его пробу залить в стакан, недоливая его до верхнего края стакана на 4...5 мм;

5) на горловину стакана навинтить цилиндр 6 и закрыть клапан 8;

6) в цилиндр залить масло тонкой струйкой по краю цилиндра так, чтобы его уровень был ниже верхнего края цилиндра на 5...10 мм;

7) в цилиндр вставить плунжер 7 и, выпуская масло через клапан 8, совместить нулевое деление шкалы с риской на цилиндре (прибор готов к измерению);

8) вынуть пробку 5 из отверстия в поддоне и записать время начала опыта;

9) далее через каждые 5 мин записывать показания прибора и время, а по истечении 30 мин взять окончательный отсчет (Ф =?);

10) измерять рН фильтрата, смочив им листок индикаторной бумаги и сравнив его цвет со шкалой цветности (рН =?);

11) провести разборку прибора в обратной последовательности: открыв клапан 8, слить масло в тарелку цилиндра, снять плунжер, отвинтить цилиндр от стакана и слить масло из тарелки в масленку, вылить буровой раствор из стакана и, осторожно набрав в него воду, обмыть внутреннюю поверхность и корку;

12) измерить толщину глинистой корки, для чего отвинтить поддон от стакана, вынуть решетку с фильтром и поместить ее на столик любого прибора я измерения толщины, сделать три замера толщины в разных местах и взять среднее арифметическое значение (δ =?).

Результаты измерения. По данным испытаний построить график зависимости объема фильтрата от времени и записать показатель фильтрация, измеряемый в см³/30 мин, величину рН и величину толщины корки в мм.

Дата добавления: 2015-07-15