12. Материалы для приготовления буровых растворов. Химреагенты, приборы для измерение свойств растворов. Элементы циркуляционной системы и механизмы для их очистки бурового раствора от шлама.

Для приготовления бурового раствора на водной основе необходим материал, создающий дисперсную фазу. Этим материалом является глина. Существует много разновидностей глин. Химический состав разнообразен, но общим является содержание окиси кремния (кремнезем) и окиси алюминия (глинозем), а также некоторое количество воды. Состав глины условно записывается: хА12О3 . уSiО2 . zН2О (водный алюмосиликат). Минералы глинистых пород: монтмориллонит, гидрослюда, палыгорскит, каолинит.

Химические реагенты для обработки буровых растворов

1. Реагенты–стабилизаторы

Реагенты–стабилизаторы представляют собой высокомолекулярные органические вещества, высокогидрофильные, хорошо растворимые в воде с образованием вязких растворов. Механизм действия заключается в адсорбции на поверхности коллоидных частиц и гидрофилизации последних.

Реагенты-стабилизаторы 1-ой группы используют как понизители фильтрации, 2-ой группы – понизители вязкости (разжижители). Чем больше молекулярная масса, тем эффективнее реагент. Когда структура молекулы представлена переплетающимися цепочками, реагент является понизителем фильтрации, но вязкость при этом повышается. Глобулярная форма молекулы присуща реагентам второй группы.

Крахмальный реагент получают путем гидролиза в щелочной среде. Он является понизителем фильтрации соленасыщенных буровых растворов.

Крахмальный реагент «Фито-РК» - модифицированный водораство-римый реагент.

Лигнопол - полимерный реагент, продукт термической сополимеризации акрилового полимера (полиакрилонитрила - ПАН) с лигносульфонатами (ССБ). Применяется как понизитель фильтрации пресных и соленасыщенных буровых растворов.

Сульфит-спиртовая барда (ССБ) является отходом при получении целлюлозы сульфатным способом. Эффективно снижает вязкость и СНС соленасыщенных буровых растворов, стабилизированных крахмальным реагентом. Недостаток - пенообразующая способность.

2. Реагент, связывающий двухвалентные катионы

Двухвалентные катионы находятся в пластовых водах и разбуриваемых породах и, поступая в буровой раствор, ухудшают его качество. Источником Са++ является цемент (при разбуривании цементного стакана после установки цементного моста). Для связывания ионов кальция применяют углекислый натрий (кальцинированную соду).

Са SО4 + Nа2CO3 = СаСО3 + Nа2 SО4

Вместо ионов Са++ в растворе образуется нерастворимый углекислый кальций.

3. Регуляторы щелочности

По мере увеличения щелочности скорость распускания глины и ОМС сначала возрастает, а затем уменьшается. Большинство применяемых реагентов-стабилизаторов имеют рН 9-13. Суспензия глины имеет рН 7-8. Величина оптимальной щелочности – 9-11.

Едкий натр (гидрат окиси натрия, каустическая сода).

Приборы для измерения свойств буровых растворов:

Ареометр АБР - 1 - предназначен для измерения плотности буровых и любых других растворов, а также жидкостей и пульп, нейтральных к полиэтилену.

Ареометр АБР-1М предназначен для определения плотности буровых или любых других растворов, а также жидкостей и пульп, нейтральных к полиэтилену.

Прибор ВМ-6М предназначен для определения показателя фильтрации (водоотдачи) глинистых растворов, применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин.

Показатель фильтрации буровых глинистых растворов определяется количеством фильтрата в кубических сантиметрах, выделяющегося при избыточном давлении 0,09807 МПа 1 кг/см2) за 30 минут с площади фильтрации диаметром 75мм. После окончания измерения показателя фильтрации раствора определяется толщина глинистой корки, образующейся на фильтре

Вискозиметр прибор для определения вязкости. Наиболее распространены В. капиллярные, ротационные, с падающим шариком, ультразвуковые.

Прибор СНС-2

Предназначен для измерения предельного статического напряжения сдвига.Применяется в нефтяной и газовой промышленности в условиях промысловых лабораторий и особенно непосредственно на буровых. Конструкция СНС-2 образца 2009 г. дает более точные показания и удобна в работе.

Термо́метр прибор для измерения температуры воздуха, почвы, воды и так далее. Существует несколько видов термометров: жидкостные, механические, электрические, оптические, газовые

Конус растекаемости КР- 1

Конус КР-1 предназначен для определения растекаемости цементного раствора по ГОСТ 1581-96 в закрытых сухих отапливаемых помещениях.

Отстойник ОМ-2 используется для определения количества песка в глинистом растворе пробы. Сначала пробу раствора разбавляется водой в соотношение 1 к 9. Затем отстаивается на протяжение одной минуты. Далее ОМ-2 определяет содержание в растворе разных твердых частиц и нерастворенных комков глины. В итоге мы получим процентное соотношение количества песка в растворе.

Отстойник ОМ-2 состоит из следующих частей:

1. цилиндрического сосуда с уплотнительной крышкой, которая служит одновременно и для отмеривания раствора;

2. стеклянной бюретки, которая укрепляется в нижней части сосуда при помощи винта через перекладину и шайбу с резиновой прокладкой;

Герметизация крепления бюретки обеспечивается резиновой прокладкой, сама бюретка градуирована через 0,1 см^(3).

Циркуляционная система буровой

Циркуляционная система предназначена для приготовления, очистки, регулировки и циркуляции раствора.Функции надземного участка циркуляционной системы: приготовление раствора, регулировка его свойств, нагнетание в скважину и поддержание режима промывки скважины. Система нагнетания включает в себя приемную емкость, блок насосов, всасывающий и нагнетательный манифольды, вращающийся превентор (противовыбросное оборудование).

Функции подземного участка: подвод гидравлической энергии к долоту и транспортировка шлама на поверхность. Этот участок состоит из канала для нисходящего потока (полость колонны труб, двигатель, долото) и канала для восходящего потока бурового раствора, образуемого внешней поверхностью бурильной колонны и стволом скважины (или обсадной колонной).

Все элементы циркуляционной системы взаимосвязаны и взаимозависимы. Неполадки в любом звене технологической цепочки немедленно приводят к снижению эффективности промывки.

Очистная система буровой

Очистная система входит в состав циркуляционной системы и предназначена для удаления выбуренной породы (шлама) из раствора. Очистная система состоит из желоба (естественный метод очистки), вибросит (механический метод очистки), пескоотделителя, илоотделителя и центрифуги (гидравлический метод очистки).

Твердые частицы в буровом растворе делятся на коллоиды (менее 2 мкм), илы (2-80 мкм) и пески (более 80 мкм).

Песко- и илоотделители представляют собой гидроциклонные установки. В основу гидроциклонного разделения твердых частиц и жидкости заложен принцип использования центробежных сил, возникающих в аппарате при прокачке через него жидкости.