Содержание

 

Аннотация

     В данной курсовой работе рассказывается об очистном агенте, а именно пене. Дана классификация буровых растворов. Рассмотрены различные методы получения пены, влияние промывочной жидкости на окружающие среды. Приведены примеры применения пены.  Представлена таблица.  

     Annotation.

     In the this course work it is told about the clearing agent, namely foam. Classification of chisel solutions is given. Various methods of definition of reception of foam, influence drilling fluid on environments are considered. The example of application of foam are resulted. The table is presented. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Значительная часть финансируемых разведочных работ, связанных с бурением скважин, проводиться в зонах осадочных комплексов, для которых характерно присутствие зон закарстованных слабо сцементированных и склонных к обрушению пород, поэтому изучение и внедрение промывочных агентов, существенно повышающих производительность работ, остается актуальной задачей и в настоящее время.

     Острая необходимость в повышении производительности труда и снижении стоимости метра бурения привели к появлению и внедрению в практику буровых работ большого количества новых рецептур очистных агентов. Важное место в этом ряду занимают газожидкостные системы, и в том числе пены, получившие широкое распространение, особенно при бурении в сложных геологических условиях.

     Весьма  малая теплоемкость пен делает рациональным их применение с целью предупреждения растепления многолетнемерзлых пород. Это становится тем более важным, если учесть, что более 49% территории страны занимают многолетнемерзлые породы, бурение в которых всегда сопровождается многочисленными осложнениями. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Промывка  скважин

 

1. Промывка скважин - одна из самых ответственных операций, выполняемых при бурении. Первоначально назначение промывки ограничивалось очисткой забоя от частичек выбуренной породы и их выносом из скважины, а также охлаждением долота. Однако по мере развития бурового дела функции бурового раствора расширились. Теперь сюда входят:
1. вынос частиц выбуренной породы из скважины;
2. передача энергии турбобуру или винтовому двигателю;
3. предупреждение поступления в скважину нефти, газа и воды;
4. удержание частичек разбуренной породы во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции;
5. охлаждение и смазывание трущихся деталей долота;
6. уменьшение трения бурильных труб о стенки скважины;
7. предотвращение обвалов пород со стенок скважины;
8. уменьшение проницаемости стенок скважины, благодаря коркообразованию.

Соответственно  буровые растворы должны удовлетворять ряду требований:

1. выполнять возложенные функции;
2. не оказывать вредного влияния на бурильный инструмент и забойные двигатели (коррозия, абразивный износ и т.д.);
3. легко прокачиваться и очищаться от шлама и газа;
4. быть безопасными для обслуживающего персонала и окружающей среды;
5. быть удобными для приготовления и очистки;
6. быть доступными, недорогими, допускать возможность многократного использования.

2. Классификация буровых растворов

 

    Буровые растворы делят на типы и группы по составу, свойствам и назначению. По химической природе дисперсионной  среды (основы) выделяют две неравнозначные по объемам применения и назначению группы буровых растворов: системы на водной и неводной основе. К первой группе относятся все основные буровые растворы массового применения, ко второй - системы специального применения, главным образом для вскрытия продуктивных пластов и разбуривания хемогенных и чувствительных к воздействию водной фазы терригенных отложений.

    По  содержанию твердой фазы различают  растворы с низким содержанием твердой  глинистой фазы (обычно до 7 %) и безглинистые растворы, по плотности - утяжеленные (с  добавками специальных порошкообразных  материалов высокой плотности) и облегченные (аэрированные).

    По  характеру воздействия на разбуриваемую  породу различают диспергирующие и  недиспергирующие (ингибирующие) буровые  растворы. В среде первых облегчен распад относительно крупных частиц выбуренной породы или специально введенного в раствор глинистого минерала на более мелкие (коллоидные) частицы. В среде вторых, наоборот, распад крупных частиц на более мелкие затруднен, замедлен или вовсе невозможен.

    Распространен принцип деления буровых растворов  на группы по химической природе основного (главного) реагента или характерной структурной особенности. Например, выделяют полимерглинистые, лигносульфонатные, гуматные, известково-битумные, хлоркалиевые, гидрогелевые растворы и другие.

    Классификация буровых растворов не является строгой и всеобъемлющей. Названия некоторых систем буровых растворов довольно условны и используются по установившейся традиции или по номенклатуре фирм-разработчиков.

3. Требования  к буровым растворам

 

    Общие требования к буровым растворам  любого типа можно сформулировать кратко.

    А. Буровые растворы должны обеспечивать высокие технико-экономические показатели бурения. Основные условия выполнения этого требования:

    • бурение при максимальной скорости, без аварий и осложнений;

• высокое качество бурения (устойчивость и близкие к номинальным геометрические параметры ствола скважины),
• высокое качество вскрытия продуктивного пласта (сохранение природной проницаемости нефтеносной породы в приствольной зоне).

    Б. Буровые растворы должны быть безопасны  для людей и окружающей природной среды в процессе приготовления, применения и утилизации отходов бурения. Выполнение этого требования - необходимое условие внедрения новых разработок в области технологии буровых растворов.

    Конкретные  требования к технологическим и гигиеническим свойствам буровых растворов, применяемых в тех или иных геолого-технических условиях бурения, определяются проектной документацией на строительство скважины, а также геологическими, географическими и социально-демографическими особенностями региона, в котором осуществляются буровые работы. 

2. Пены

1. Пена

 

      Пеноцементы, пенополимерные композиции используются для изоляции зон аномально низких пластовых давлений, для цементирования разведочных и эксплуатационных скважин при наличии зон поглощений в затрубном пространстве (в условиях, опасных по гидроразрыву пласта), в мёрзлых породах.

      Пена  – это гетерогенная полидисперсная многокомпонентная и относительно однородная система, состоящая из ячеек - пузырьков газа, разделенных тонкими оболочками (около 1 мкм) жидкости. В пенах дисперсной фазой является газ, а дисперсионной средой – жидкость, содержащая пенообразователи. Пенообразователи - поверхностно-активные вещества (ПАВ), способные резко снижать коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела двух фаз – спирты, жирные кислоты, мыла, белки. Благодаря особой структуре пены обладают механической прочностью, оцениваемой предельным напряжением сдвига. Прочность и устойчивость пен зависит от свойств пленочного каркаса, который определяется природой и концентрацией ПАВ на границе раздела воздух - жидкость.

      Степень адсорбции ПАВ из растворов на поверхности шлама зависит от минералогического состава, концентрации и типа пенообразователя. Концентрация ПАВ в растворе не рекомендуется более 1 %, так как при превышении этого значения возрастает давление и растет эрозия стенок скважины.

      Пенообразующую  способность характеризует кратность  пены – отношение объема пены к  объему раствора ПАВ

.

      Рецептура пенообразователя, дополнительных реагентов  и их концентрация подбирается для  обеспечения соответствующих структурно-механических свойств пены в зависимости от конкретных условий. Пенообразующий раствор  представляет собой водный раствор сульфонола с концентрацией 0,2-0,5 % по активному веществу, обеспечивающий достаточную стабильность пены при степени аэрации 50-250 для бурения в условиях устойчивого разреза. При появлении в скважине водопритоков с минерализацией до 2,5 г/л концентрация ПАВ увеличивается до 1-1,5 %. В неустойчивых слабосцементированных породах, особенно при забуривании скважины, используется высокостабильная пена на основе раствора ПАВ 0,5-1 % и 4-5 % глинопорошка, обеспечивающая создание на стенках скважины закрепляющей корки даже при наличии водопритоков.

      При бурении в зонах распространения  многолетнемерзлых пород и в  условиях отрицательных температур окружающего воздуха для предотвращения замерзания пены в стволе скважины, пенообразующего раствора в отстойнике за время СПО в раствор вводят до 10 % CaCl₂ или NaCl, одновременно повышая концентрацию ПАВ до 1-1,5 %. Рассолы с более высокой концентрацией обладают размораживающим действием.

      Для повышения стабильности пен в  них добавляют реагенты-стабилизаторы (КМЦ, ПАА, ПВС), увеличивающие вязкость растворителя и способствующие замедлению процесса истечения жидкости из пленок.Из неорганических анионов в наибольшей степени способствуют ценообразованию фосфаты.

      В состав менее устойчивых пен вводят 0,5—10 г/л пенообразующего ПАВ, остальное вода.

      Всесторонне пенную систему можно охарактеризовать следующими основными свойствами:

      1) пенообразующей способностью (вспениваемостью)  — объемом пены (в мл) или высотой ее столба (в мм), который образуется из постоянного объема раствора при соблюдении определенных условий в течение данного времени;

      2) кратностью пены р — отношением объема пены Vn к объему раствора Уж, который требуется для ее образования:

      Р = Vï/Væ;

      3) стабильностью (устойчивостью) пены, временем существования определенного объема пены;

      4) дисперсностью — средним размером пузырьков или распределением пузырьков по размерам;

      5) механическими свойствами  —  относительной плотностью, зависящей от соотношения жидкой и газовой фаз, которая может колебаться от 0,5 р (где р — плотность жидкости) до 0, и прочностью структуры (СНС).

2.2. Основные технологические  функции пены

     Острая  необходимость в повышении производительности труда и снижении стоимости метра  бурения привели к появлению  и внедрению в практику буровых работ большого количества новых рецептур очистных агентов. Важное место в этом ряду занимают газожидкостные системы, и в том числе пены, получившие широкое распространение, особенно при бурении в сложных геологических условиях. Химико-физические свойства пен достаточно давно и детально изучаются специалистами, занимающимися вопросами обогащения полезных ископаемых, и в частности, пенной флотацией. Именно некоторое сходство процесса выноса шлама из скважины с пенной флотацией и позволило успешно применить пену при проходке скважин.

     Весьма  малая теплоемкость пен делает рациональным их применение с целью предупреждения растепления многолетнемерзлых  пород.

     Ограниченный  потребный расход жидкости, не более 0,412 -10³ м³/с (25 л/мин), делает бурение с пеной экономически выгодным при проходке зон водопоглощений и закарстованных пород, при проведении буровых работ в безводных и засушливых районах, а также в условиях Крайнего Севера, в гористой местности и т.д.

     Перечисленные задачи определяют основные технологические функции, которые должен выполнять промывочный агент, и в частности, газожидкостная смесь (пена):

   - обеспечение устойчивости стенок  скважины при прохождении интервалов  слабо сцементированных и разрушенных  пород, а также в условиях  водопритоков и водопоглощения;

   - обеспечение качественной очистки  ствола скважины от выбуренной  породы в условиях как колонкового,  так и бескернового бурения,  в том числе на форсированных  режимах;