Бурение нефтяных и газовых скважин. Буровые растворы и методы их измерения

1.

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Бурение
нефтяных и
газовых скважин
Буровые растворы
Бурение нефтяных и газовых скважин

2. ПАРАМЕТРЫ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И МЕТОДЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
ПАРАМЕТРЫ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И
МЕТОДЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ
Бурение нефтяных и газовых скважин

3. По назначению буровые растворы подразделяются на:

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
По назначению буровые растворы
подразделяются на:
Для нормальных геологических условий бурения (вода,
некоторые водные растворы, нормальные
глинистые растворы);
Для осложненных геологических условий бурения.
Бурение нефтяных и газовых скважин

4. По способу приготовления буровые растворы бывают:

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
По способу приготовления буровые
растворы бывают:
Естественные - это водная суспензия,
которая образуется в скважине в
результате диспергирования шлама
горных пород, разбуриваемых на воде ;
Искусственно приготовленные - растворы,
приготовленные на поверхности с
использованием химических реагентов.
Бурение нефтяных и газовых скважин

5. ПАРАМЕТРЫ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И МЕТОДЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
ПАРАМЕТРЫ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ
И МЕТОДЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ
Бурение нефтяных и газовых скважин

6. Необходимость в регулировании свойств бурового раствора возникает в следующих случаях:

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Необходимость в регулировании свойств
бурового раствора возникает в следующих
случаях:
При приготовлении - для получения раствора с
заданными свойствами;
В процессе бурения - для поддержания
требуемых функций;
В процессе бурения - для изменения параметров
применительно к изменяющимся геологическим
условиям.
Бурение нефтяных и газовых скважин

7. ОТБОР ПРОБЫ БУРОВОГО РАСТВОРА И ПОДГОТОВКА ЕЕ К ИЗМЕРЕНИЮ  

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
ОТБОР ПРОБЫ БУРОВОГО РАСТВОРА И
ПОДГОТОВКА ЕЕ К ИЗМЕРЕНИЮ
Бурение нефтяных и газовых скважин

8. Порядок и место отбора проб бурового раствора:

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Порядок и место отбора проб бурового
раствора:
Когда требуются сведения о жидкости,
циркулирующей в скважине, пробу следует
отбирать вблизи места ее выхода из скважины
(устья)
Для получения характеристик жидкости,
закачиваемой в скважину, пробу отбирают в конце
желобов, по которым она подается к приемам
насосов.
Бурение нефтяных и газовых скважин

9.

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Если анализ производят непосредственно у
буровой, пробу отбирают в количестве,
необходимом для одного анализа.
Если пробу отбирают для анализа в
лаборатории, удаленной от буровой, объем ее
составляет 3 - 5 л. Для получения этого
объема через каждые 5 - 15 мин отбирают по
0,5 л жидкости и сливают в одну посуду,
например ведро, пропуская ее при этом через
сетку от вискозиметра.
Бурение нефтяных и газовых скважин

10. Внимание !!!

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Внимание !!!
Необходимо уточнять место отбора пробы, ее
объем и время между отбором пробы и ее
анализом.
Существенную роль играет время между отбором
пробы и анализом. Газ, вынесенный буровым
раствором из скважины, может быстро
улетучиться, в результате чего увеличивается ее
плотность. Нагретый буровой раствор остывает,
и многие характеристики ее изменяются, особенно
это сказывается на величинах плотности,
вязкости и содержания газа. Поэтому их
определяют непосредственно у желобов буровой.
Бурение нефтяных и газовых скважин

11. Промысловые испытания бурового раствора

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Промысловые испытания бурового
раствора
Бурение нефтяных и газовых скважин

12.

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Плотность бурового раствора
Стабильность и суточный отстой
Реологические свойства
Фильтрационные и коркообразующие свойства
Липкость глинистой корки
Содержание песка
Содержание газа
Определение pH
Структурно-механические свойства
Ингибирующая и консолидирующая способность
Закупоривающая способность
Триботехнические свойства бурового раствора
Удельное сопротивление
Бурение нефтяных и газовых скважин

13. УДЕЛЬНЫЙ ВЕС И ПЛОТНОСТЬ БУРОВОГО РАСТВОРА

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
УДЕЛЬНЫЙ ВЕС И ПЛОТНОСТЬ БУРОВОГО РАСТВОРА
Удельный вес (плотность) бурового раствора — это вес единицы объёма
промывочной жидкости. Этот показатель характеризует способность
раствора осуществлять в скважине гидродинамические и гидростатические
функции:
- удерживать во взвешенном состоянии и выносить из скважины частицы
породы наибольшего размера;
- создавать гидростатическое давление на стенки скважины, рассчитанное с
учётом необходимости предотвращения поступления в ствол скважины
нефти, газа или воды из пласта и сохранения целостности стенок скважины;
- обеспечивать снижение веса колонны бурильных и обсадных труб, что
уменьшает нагрузку на талевую систему буровой.
Обозначается
Выражается в
-
-
Бурение нефтяных и газовых скважин
г/см3, кг/м3.

14. Измерение плотности

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Измерение плотности
Рычажные весы
Весы
состоят
из
рычага,
снабженного мерным стаканом
для бурового раствора. Жидкость
при измерении уравновешивается
движком. Рычаг снабжен двумя
призмами. При установке призмы в
гнездо, которое находится в
верхней части стойки, снабженной
уровнем, измеряют плотность в
пределах 1,5 - 2,4 г/см3, а при
установке призмы 5 - в пределах 0,9
- 1,6 г/см3.
Бурение нефтяных и газовых скважин

15. Ареометром поплавкового типа. Прибор АБР-1.

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Ареометром поплавкового типа.
Прибор АБР-1.
В комплект входит
собственно ареометр
и удлиненный
металлический
футляр в виде
ведерка с крышкой,
служащей
пробоотборником
для раствора
Бурение нефтяных и газовых скважин

16. Пределы измерения, г/см3: с калибровочным грузом ……0,9 - 1,7 без калибровочного груза……1,6 - 2,4 Погрешность измерения,

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Техническая характеристика АБР-1:
Пределы
измерения,
г/см3:
с калибровочным грузом ……0,9 - 1,7
без калибровочного груза……1,6 - 2,4
Погрешность измерения, г/см3…0,02
Объем пробы раствора, см3…… 78,5
Бурение нефтяных и газовых скважин

17. Стабильность

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Стабильность
За меру стабильности
принимают разность
плотностей раствора в
нижней
и
верхней
частях цилиндра.
Стабильным
считается раствор, у
которого
С = 0,02-0,03 г/см3.
в
н
Бурение нефтяных и газовых скважин

18. Суточный отстой измеряют с помощью стеклянного мерного цилиндра объемом 100 см3, обозначают буквой 0.

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Суточный отстой измеряют с помощью
стеклянного мерного цилиндра объемом
100 см3, обозначают буквой 0.
Стабильным
считается раствор, у
которого
0 = 3 - 4%.
Бурение нефтяных и газовых скважин

19. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БУРОВОГО РАСТВОРА

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БУРОВОГО
РАСТВОРА
Реологические свойства бурового раствора — это
характеристики, которые определяют гидравлическое поведение
раствора в циркуляционной системе и являются критическими
для проектирования промывки скважины
Бурение нефтяных и газовых скважин

20.

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Вязкость — способность среды сопротивляться течению. Используют
термины: условная вязкость (сек/кварта или сек/л), кажущаяся вязкость (сП или
мПа•с), эффективная вязкость (сП или мПа•с) и другие.
Пластическая вязкость — характеризует сопротивление течению,
обусловленное механическим взаимодействием твёрдых частиц и вязкостью
дисперсионной среды. Определяется концентрацией твёрдой фазы, размером и
формой частиц, вязкостью жидкой фазы.
Динамическое напряжение сдвига — отражает прочность структурной сетки,
которую необходимо разрушить для начала течения.
Статическое напряжение сдвига (СНС) — характеризует прочность
тиксотропной структуры, образующейся в неподвижном растворе. СНС
измеряют за 1 и 10 минут покоя.
Большинство буровых растворов относятся к неньютоновским
жидкостям — их напряжение сдвига не прямо пропорционально скорости
сдвига.
Бурение нефтяных и газовых скважин

21. Реологические свойства буровых растворов оказывают влияние:

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Реологические свойства буровых растворов
оказывают влияние:
• на степень очистки забоя скважины от шлама и
охлаждения породоразрушающего инструмента
• транспортирующую способность потока
• величину гидравлических сопротивлений во всех звеньях
циркуляционной системы скважины
• величину гидродинамического давления на стенки и забой
скважины в процессе бурения
• амплитуду колебаний давления при пуске и остановке
насосов, выполнении СПО и проработке скважины с
расхаживанием бурильной колонны
• интенсивность обогащения бурового раствора шламом
• скорость эрозии стенок скважин и др.
Бурение нефтяных и газовых скважин

22. Реометрические измерения от момента окончания перемешивания бурового раствора и до момента снятия последнего отсчета при

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Реометрические измерения от момента
окончания перемешивания бурового раствора
и до момента снятия последнего отсчета при
частоте вращения гильзы равной 200 об/мин
должны проводиться непрерывно с
минимально возможной продолжительностью
для того, чтобы исключить тиксотропное
схватывание и потерю устойчивости бурового
раствора под действием центробежных и
гравитационных сил.
Бурение нефтяных и газовых скважин

23. Условная вязкость

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Условная вязкость
Стандартные полевые
измерения вязкости бурового
глинистого раствора
проводятся с помощью
вискозиметра буровых
растворов ВБР-1 или
воронкой Марша
Бурение нефтяных и газовых скважин

24. Постоянная вискозиметра (время истечения 500 см3 воды) при температуре 2050 С, с …………..……………………150,5 Объем воронки

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Техническая характеристика ВБР-1
Постоянная вискозиметра (время истечения 500 см3 воды)
при температуре 20 50 С, с …………..……………………15 0,5
Объем воронки вискозиметра, см3 ……..…………….…………..700
Длина трубки, мм …………………..……………………………… 100
Диаметр отверстия трубки, мм ……………..…………… 5,0 0,01
Объем мерной кружки, см3 ……………………….….…………… 500
Бурение нефтяных и газовых скважин

25. Условная вязкость определяется временем истечения 500 см3 раствора через трубку из воронки вискозиметра, заполненной 700 см3

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Условная вязкость определяется временем истечения 500
см3 раствора через трубку из воронки вискозиметра,
заполненной 700 см3 раствора
Бурение нефтяных и газовых скважин

26. ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ И КОРКООБРАЗУЮЩИЕ СВОЙСТВА 

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ И КОРКООБРАЗУЮЩИЕ
СВОЙСТВА
Процессы фильтрации - процесс разделения
фаз дисперсной системы, происходящий
при движении системы через пористую
среду, размер пор которой того же порядка,
что и размер частиц дисперсной фазы или
меньше их
Бурение нефтяных и газовых скважин

27.

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
а
б
Схема образования
фильтрационных корок
а) тонкой корки при качественном
растворе
б) толстой корки при некачественном
растворе
Фильтрация есть процесс, затухающий во времени
Бурение нефтяных и газовых скважин

28. Скорость фильтрации зависит:

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Скорость фильтрации зависит:
- от дисперсности частиц
фильтрующейся системы.
- от свойств фильтрационной корки
- от защиты частиц дисперсной
фазы
- от агрегативной неустойчивости
- от вязкость дисперсионной среды.
- от перепада давления
- от температуры
Бурение нефтяных и газовых скважин

29. Определение показателя фильтрации

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Определение показателя фильтрации
Принцип работы прибора ВМ-6 основан на
способности жидкости
отфильтровываться под давлением из
раствора через фильтровальную бумагу, на
поверхности бумаги при этом формируется
фильтрационная корка.
За показатель водоотдачи (фильтрации)
принимается количество жидкости,
отфильтровавшееся через круглый
бумажный фильтр за 30 мин при
избыточном давлении 0,1 МПа.
Бурение нефтяных и газовых скважин

30. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИПКОСТИ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ КОРКИ

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЛИПКОСТИ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ КОРКИ
Этот метод определения
липкости глинистой корки
может быть применен и для
фильтрационных корок
буровых растворов любых
видов.
Бурение нефтяных и газовых скважин

31. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПЕСКА

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПЕСКА
Под песком понимается количество
(объем) всех крупных частиц,
имеющихся в промывочной жидкости.
Сюда относятся собственно песок,
грубодисперсные частицы выбуренной
породы и исходной твердой фазы
промывочной жидкости. Содержание
песка обозначается обычно буквой П,
измеряется в %.
Для промывочных жидкостей нормальным
считается содержание песка до 4%.
Бурение нефтяных и газовых скважин

32. СОДЕРЖАНИЕ ГАЗА  

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
СОДЕРЖАНИЕ ГАЗА
Содержание газа в растворе обозначается буквой Г
и измеряется в процентах (%).
Пузырьки, находящиеся в буровом растворе, могут
состоять из естественного газа, проникшего в жидкость
из стенок скважины или из выбуренной породы или
пузырьков
воздуха,
захваченного
на
дневной
поверхности или внесенного насосами, которые
захватывают воздух при незаполненных приемах
В некоторых случаях газ находится в растворенном
состоянии и вследствие уменьшения давления по
сравнению с давлением в скважине вскипает.
Бурение нефтяных и газовых скважин

33. Определение газосодержания

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Определение газосодержания
Наличие пузырьков в промывочной жидкости легко
обнаружить, нанеся небольшое количество ее на
стеклышко, по поверхности которого жидкость может
стекать.
Пузырьки видны при рассмотрении жидкости на свету.
Их можно заметить также на поверхности жидкости,
протекающей по желобам
Содержание газа необходимо знать, чтобы
контролировать начинающееся газопроявление
в скважине
Бурение нефтяных и газовых скважин

34.  

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Водородный показатель
(рН)
Наличие в промывочной жидкости водородных ионов
связано с процессом диссоциации воды
+
pН = lg [Н ]
В нейтральных растворах рН=7
В кислых рН<7 и уменьшается с ростом кислотности.
В щелочных растворах рН>7 и повышается с
увеличением щелочности.
Бурение нефтяных и газовых скважин

35. Концентрацию водородных ионов промывочных жидкостей измеряют колориметрическим и электрометрическим способами

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Концентрацию водородных ионов промывочных
жидкостей измеряют колориметрическим и
электрометрическим способами
Электрометрический
способ используется для
более точного определения
рН в лабораториях на
специальных приборах рНметрах
Бурение нефтяных и газовых скважин

36. СТАТИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ СДВИГА

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
СТАТИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ СДВИГА
В отечественной практике применяются
распространение прибор СНС-2 завода КИП.
Физический смысл:
условная характеристика
прочности тиксотропной
структуры, возникающей в
промывочной жидкости после
нахождения в покое в течение
одной (СНС1) или десяти (СНС10)
минут.
Бурение нефтяных и газовых скважин

37. Для успешного бурения в сложных геолого-технических условиях, характеризующихся нарушениями устойчивости стенок скважин,

СЛАЙД-ЛЕКЦИИ
Для успешного бурения в сложных геологотехнических условиях, характеризующихся
нарушениями устойчивости стенок скважин,
поглощениями буровых растворов, прихватами
бурильной колонны; большими зенитными
углами скважины и т.п., требуется глубокая и
всесторонняя оценка качества используемых
растворов
Бурение нефтяных и газовых скважин