Сущность очистки БР с помощью вибросит, гидроциклонов и центрифуг.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒

В результате разрушения горных пород на забое скважины циркулирующий в ней буровой раствор непрерывно обогащается шламом, что приводит к росту плотности, вязкости и статического напряжения сдвига бурового раствора со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями: снижение механической скорости бурения и проходки на долото; снижение ресурса работы гидравлического оборудования (буровых насосов, вертлюгов); увеличение вероятности возникновения различного рода осложнений, аварий и др. Поэтому обязательность очистки БР от шлама не вызывает никаких сомнений. Из устройств, ускоряющих процесс очистки БР за счет вибраций, наибольшим распространением, как в нашей стране, так и за рубежом пользуется вибросита. Принцип действия вибросита заключается в следующем: выходящий из скважины поток БР поступает равномерным слоем на натянутую на вибрирующей раме сетку, шлам по наклонной сетке сбрасывается за пределы вибросита, а очищенный буровой раствор протекает сквозь отверстия сетки в приемную емкость. Источником колебаний вибрирующей рамы является, как правило, электродвигатель и эксцентриковый вал, соединенный с электродвигателем клиноременной передачей. Основным показателем, определяющим степень очистки, пропускную способность вибросит, величину потерь БР со шламом и срок службы сеток является размер их ячеек. Степень очистки БР тем выше, чем меньше размер ячеек сетки. Но с уменьшением размера ячеек: снижается пропускная способность сеток; уменьшается срок службы сеток; увеличиваются потери БР, сбрасываемого со шламом в отвал. Однако, даже лучшие конструкции вибросит обеспечивают удаление из БР не более чем 50 % выбуренной породы. Для очистки БР от тонкодисперсного шлама используют устройства, ускоряющие его отделение за счет центробежного эффекта (центробежное ускорение в таких устройствах может более чем в 100 раз превышать ускорение свободного падения).Среди этих устройств наибольшим распространением пользуются гидроциклоны, которые способны отделять частицы шлама размером ³ 0, 03 мм. Конструктивно гидроциклон представляет собой неподвижный аппарат, состоящий из цилиндрической, конической частей и патрубков: питающего 1, сливного 2 и пескового 3. БР, предварительно очищенный на вибросите, тангенциально (по касательной) вводится внутрь цилиндрической полости гидроциклона, за счет чего приобретает вихревое движение. Под действием центробежных сил частицы шлама отбрасываются к стенкам гидроциклона и опускаются по конусу в песковый патрубок (на сброс). Освободившийся от шлама БР поднимается вверх. Потому что вблизи оси гидроциклона центробежная сила настолько велика, что поток БР разрывается, образуя воздушный столб (разряжение), вдоль которого внутренний поток поднимается вверх и разгружается через сливной патрубок. Для эффективной очистки БР необходимо последовательно использовать вибросито (ВС) à пескоотделитель (ПГ) à илоотделитель (ИГ), т.е. так называемую трехступенчатую систему очистки, обеспечивающую удаление из БР более 60 % выбуренной породы. Четвертой ступенью в этой системе является центрифуга.

34. Назначение и виды утяжелителей и наполнителей. Принципы определения утяжеляющей и закупоривающей способности.

Очевидно, что чем ниже качество глинопорошка, т.е. чем ниже выход глинистого раствора, тем выше его плотность при одной и той же эффективной вязкости. Когда же необходим буровой раствор с большей плотностью (предупреждение газоводонефтепроявлений в зонах АВПД) используют добавки тонко размолотых порошков инертных тяжелых минералов – утяжелителей. В зависимости от основы минерала природные утяжелители делятся на 4 вида (расположены в порядке роста утяжеляющей способности): карбонатные: известняк (CaCO_3,r = 2600…2800 кг/м³), доломит (CaCO₃·MgCO₃, r = 2800…2900 кг/м³); баритовые: сульфат бария или барит (BaSO₄, r = 4200…4500 кг/м³); железистые: гематит (Fe₂O₃, r = 4900…5300 кг/м³); магнетит (Fe₃O₄, r = 5000…5200 кг/м³); свинцовые: галенит (PbS, максимально достижимая плотность бурового раствора равна 3840 кг/м³). Кроме плотности, другими важнейшими характеристиками утяжелителя являются: инертность (минимальное изменение всех других свойств бурового раствора, кроме плотности);

абразивность; степень дисперсности (тонкость помола). Все эти характеристики взаимосвязаны. Так, чем выше степень дисперсности утяжелителя, тем он менее инертен и абразивен. При низкой степени дисперсности - выше абразивность и инертность утяжелителя, но ниже седиментационная устойчивость утяжеленного раствора. Закупоривающие материалы (наполнители). Бурение в сложных геолого-технических условиях нередко сопровождается поглощением бурового раствора, т. е. его уходом из ствола скважины в околоствольное пространство. Обязательными условиями возникновения поглощений бурового раствора являются наличие перепада давления в системе «ствол скважины - пласт» и наличие в вскрываемых пластах каналов, по которым буровой раствор может уходить из ствола скважины вглубь этих пластов. Исходя из названных условий возникновения поглощений все мероприятия по их предупреждению и ликвидации сводятся к снижению перепада давления или репрессии на поглощающие пласты и, что более радикально, к изоляции каналов поглощения. Среди многочисленных способов изоляции каналов поглощения наиболее простым, доступным, дешевым, весьма оперативным и достаточно высокоэффективным является их закупоривание вводимыми в буровой раствор наполнителями. Накопленный зарубежными специалистами опыт показывает, что суммарное массовое содержание наполнителей в буровом растворе, вполне достаточное для ликвидации поглощений различной интенсивности, включая полное, и не вызывающее каких-либо нарушений процесса роторного бурения, составляет до 5…7 %. При этом наилучшие результаты достигаются при использовании смесей (композиций) наполнителей различного вида (волокнистые, зернистые, чешуйчато-пластинчатые и др.) и преимущественно в разрезах, представленных крепкими породами.

35. Фильтрационно - коркообразующие свойства БР. Устройство прибора ВМ - 6 и порядок работы с ним. Определение толщины, напряжения сдвига фильтрационной корки и ее проницаемости.

Столб бурового раствора, заполняющего скважину, создает гидростатическое давление, которое, как правило, превышает давление пластовых флюидов, находящихся в порах горных пород. Поскольку все горные породы в той или иной мере проницаемы, то при вскрытии их бурением под воздействием перепада давления происходит проникновение дисперсионной среды бурового раствора в околоствольное пространство. Поток дисперсионной среды перемещает частицы твердой фазы в направлении стенок скважины и если эти частицы имеют критический размер (примерно равный 1/3 размера пор), то они застревают в суженных горловинах входа в поры и закупоривают их. Как только происходит закупорка, в поровом пространстве задерживаются и самые мелкие частицы твердой фазы, которые откладываются на стенках скважины, образуя фильтрационную корку, через которую в околоствольное пространство поступает только фильтрат.

В процессе сооружения скважины проявляются два вида фильтрации: статическая, протекающая при отсутствии циркуляции бурового раствора в скважине; динамическая, происходящая в условиях циркуляции бурового раствора. В условиях статической фильтрации, когда буровой раствор неподвижен, скорость фильтрации (объем фильтрата, поступающего на единицу площади пласта в единицу времени) снижается, а толщина фильтрационной корки - увеличивается со скоростью, затухающей во времени. В условиях динамической фильтрации рост фильтрационной корки ограничен эрозионным (разрушающим) воздействием восходящего потока бурового раствора. Степень эрозии корки зависит от режима течения бурового раствора в кольцевом пространстве (ламинарный, турбулентный) и других факторов. В момент вскрытия (обнажения) пласта скорость фильтрации высока и фильтрационная корка быстро растет. После того, как скорость роста корки становится равной скорости ее эрозии (разрушения), толщина корки и скорость фильтрации сохраняются постоянными. Проникновение фильтрата в продуктивные песчано-глинистые пласты приводит к набуханию входящих в их состав глинистых минералов; образованию нерастворимых осадков, эмульсий и гелей, вызванному взаимодействием фильтрата с пластовыми флюидами, изменению вязкости последних и др. В результате снижается проницаемость приствольной зоны продуктивного пласта, что затрудняет вызов притока пластового флюида при освоении скважины и существенно уменьшает ее дебит, особенно в начальный период эксплуатации. Прибор ВМ-6 состоит из плунжера 1, груза-шкалы 2, цилиндра 3 с ввернутой в него втулкой 4, иглы 5, фильтрационного стакана 6, основания 7, пробки 8, резиновой прокладки 9 и бумажного фильтра 10. В комплект прибора входят бачок для масла емкостью 0, 5 л, обеззоленная фильтровальная бумага или готовые фильтры диаметром 70 мм. Максимальная водоотдача, которую можно измерить непосредственно на приборах ВМ-6, составляет 40 см³ за 30 мин. Для того чтобы можно было измерить больший показатель, к прибору прилагаются бланки с двойной логарифмической сеткой. Зависимость водоотдачи от времени на такой сетке выражается прямой линией. Порядок работы: смачивают кружок фильтровальной бумаги диаметром 75 мм водой, кладут его на дно поддона, сверху кладут резиновую прокладку и накручивают стакан; отверстие в поддоне закрывают пробкой; исследуемый буровой раствор в стакан объемом 120 см³, не доливая до края на 3-4 мм; навинчивают напорный цилиндр с закрытым игольчатым клапаном на стакан, сверху наливают машинное масло; вставляют плунжер в цилиндр (для создания давления 0, 1 МПа), и, приоткрыв спускную иглу, легким вращением подводят нулевое деление на шкале к отсчетной риске на втулке цилиндра; закрывают спускной игольчатый клапан, открывают отверстие в поддоне, вынув пробку, и одновременно включив секундомер. При открытии отверстия может произойти резкое опускание плунжера на определенную величину («скачок»). Значение «скачка» необходимо вычесть из полученного по шкале значения показателя фильтрации;

через 30 минут делают отсчет по шкале (глаз должен находиться на уровне отсчетной риски), открывают спускную иглу, выпускают масло и опустившийся плунжер вынимают из цилиндра; игольчатый клапан закрывают, цилиндр отворачивают, масло сливают; раствор выливают, отвинчивают стакан и достают фильтрационную корку. Измеряют толщину фильтрационной корки.

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒