Параметры буровых растворов

В зависимости от горно-геологических условий бурения к показателям буровых растворов предъявляются различные требования, предусмотренные геолого-техническим нарядом. Для оценки показателей буровых растворов используются доступные общепринятые методы и стандартные приборы. Определен комплекс показателей, которые необходимо измерять при бурении любых скважин. Он включает измерение плотности, показателя фильтрации, условной вязкости, статического напряжения сдвига СНС и водородного показателя pH.

Состояние бурового раствора в процессе бурения контролируют непосредственно на буровой измерением обязательных показателей проб, отобранных при циркуляции вблизи устья скважины, т. е. до очистных устройств, до того как жидкость прошла очистку и дегазацию.

Плотность - масса единицы объема бурового раствора, выражается в гр/см3. Зная плотность бурового раствора, можно определить давление, которое оказывает буровой раствор на пласты, залегающие на различных глубинах.

Это давление называется гидростатическим и в любой точке скважины определяется уравнением

pH

Р =1с 100’

где р - плотность бурового раствора, гр/см3;

Я - расстояние от уровня бурового раствора в скважине до точки, в которой рассчитывается давление, м.

Для измерения плотности бурового раствора применяют ареометр АГ-ЗПП, который состоит из мерного стакана, который крепится к поплавку со стержнем. На стрежне имеются две шкалы измерения плотности: для измерения плотности от 0,9 до 1,7 гр/см3 на мерный стакан навинчивается грузик, а при измерении от 1,6 до 2,4 гр/см3 грузик снимается. Ареометр поставляют в комплекте с ведерком и крышкой для наполнения ведерка раствором.

Для проверки точности прибора стакан ареометра заполняют водой. Водой наполняют и ведерко. Плотность по ареометру должна составить 1,0 ±0,05 гр/см3.

Условная вязкость - величина, косвенно характеризующая

гидравлическое сопротивление течению, измеряется в секундах временем свободного истечения определенного объема бурового раствора через вертикальную трубку. По мере увеличения условной вязкости возникают гидравлические сопротивления, ухудшаются условия очистки забоя от выбуренной породы, затрудняется перенос энергии от насосов к забойным двигателям, ослабляется интенсивность размыва породы на забое скважины. Величина вязкости зависит от размера и формы используемого прибора.

Вискозиметр полевой ВП-5 представляет собой металлическую воронку, вмещающую 700 мл раствора. В её нижней части находится трубка диаметром 5 мм. В верхней части размещена проволочная сетка с отверстиями 1,5 мм. В комплекте имеется кружка, разделенная на две емкости вместимостью 200 и 500 мл.

Перед измерением воронку и кружку следует промыть водой, закрыть конец трубки пальцем и измерительной кружкой залить в воронку 700 мл бурового раствора, отобранного из циркуляционного желоба. После этого измерительную кружку моют и подставляют под воронку таким образом, чтобы наполняемость кружки составляла 500 мл. Открывая отверстие трубки, одновременно включают секундомер. Секундомер выключают в тот момент, когда кружка наполняется до краев, или в момент прекращения течения жидкости. В последнем случае вязкость определяется как «не течет».

Точность вискозиметра периодически следует проверять. Вискозиметр пригодный для измерения обеспечивает истечение воды в объеме 500 мл из воронки наполненной 700 мл воды за 15±0,5 с.

Показатель фильтрации (водоотдача) - величина, косвенно характеризующая способность бурового раствора отфильтровываться через стенки ствола скважины под действием перепада давления.

За показатель фильтрации принимают количество жидкости, отфильтровавшейся через круглый бумажный фильтр диаметром 75 мм за 30 мин при перепаде давления в 0,1 МПа и комнатной температуре. Для определения показателя фильтрации или водоотдачи применяют прибор ВМ-6.

В этом приборе избыточное давление в фильтрационной камере, равное 0,1 МПа, создается массой плунжера. Прибор состоит из фильтрационного стакана, напорного цилиндра с плунжером и кронштейна. Раствор помещают в фильтрационный стакан, на дне которого выкладывают бумажный смоченный водой фильтр. Давление на раствор осуществляется плунжером через масло, которым заполняется напорный цилиндр. В результате происходит фильтрование воды через фильтр и отверстия в дне фильтрационной камеры, плунжер опускается вдоль цилиндра, что и позволяет по положению плунжера относительно мерной шкалы определять значения показателя фильтрации, измеряемые в см3 за 30 мин.

Наряду с показателем фильтрации после опыта можно также измерить толщину корки - толщина слоя твердой фазы бурового раствора на поверхности фильтра, и по ней судить о качестве корки, образующейся на стенках скважины, и оценивать ее крепящие свойства. Предпочтение отдается тонкой, но плотной корке, обеспечивающей крепление ствола скважины, но не дающей эффекта «липкости».

Статическое напряжение сдвига (СНС) измеряется в Па и характеризует прочность тиксотропной структуры, возникающей в буровом растворе после нахождения в покое в течение одной (СНС]) и десяти (СНСю) минут. Первая величина характеризует удерживающую способность бурового раствора, а вторая - прочность структуры в виде напряжения, необходимого для её разрушения в момент начала прокачивания под давлением, создаваемым буровым насосом. Тиксотропность структуры определяют через соотношение СНСю и СНС], которое должно быть не более 1,5 во избежание гидроразрыва пластов в момент нарастания давления при прокачивании бурового раствора, находившегося в состоянии покоя.

Статическое напряжение сдвига определяют только у растворов имеющих структуру, например, глинистых растворов и растворов из полимеров.

Для определения статического напряжения сдвига применяют прибор СНС-2. В данном приборе измеряется угол закручивания стальной нити, на которой подвешен цилиндр, помещаемый в емкость с буровым раствором. Измерения производят через одну и десять минут после начала вращения емкости с буровым раствором.

Водородный показатель pH - концентрация водородных ионов, характеризующая щелочность или кислотность буровых растворов, определяется колометрически - по окраске универсальной индикаторной бумаги по сравнению с эталонами, а также потенциометрическим методом с помощью потенциометров или рН-метров.

Концентрация посторонних твердых примесей - величина, определяемая отношением количества посторонних примесей к общему объему бурового раствора. Эту величину измеряют в процентах; она характеризует степень загрязнения бурового раствора грубодисперсными фракциями различного минералогического состава. Посторонними примесями принято считать все мелкие обломки, содержащиеся в растворе. Концентрацию посторонних примесей измеряют количеством осадка, образующегося после отстаивания раствора в течение 1 мин после добавления в раствор воды в десятикратном

отношении. Для определения концентрации примесей используют специальные отстойники типа ОМ-2.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >