2.4 Обоснование рецептур буровых растворов (выбор материалов и химических реагентов для приготовления и обработки жидкости по интервалам бурения и в целом по скважине)

В данном подразделе решается вопрос предварительного выбора рецептур буровых растворов на основе имеющихся теоретических и промысловых данных по взаимосвязи уровня параметров растворов с содержанием в них средств управления этими параметрами. При обосновании рецептур растворов необходимо учитывать эффективность целевого назначения, доступность, технологичность и экологическую безвредность используемых химических реагентов. При прочих равных условиях следует отдавать предпочтение реагентам отечественного производства.

Рецептуру буровых растворов (всего должно быть не менее восьми) можно подобрать с помощью таблицы 17 или учебного пособия.

Результаты выбора материалов и реагентов сводятся в таблицу 18.

3 Определение потребности в материалах и химических реагентах для приготовления и обработки промывочной жидкости по интервалам бурения и в целом по скважине

Сначала определяется количество бурового раствора V, м³ необходимого для бурения скважины по формуле

, (20)

где - объем желобной системы и приемных емкостей буровых насосов. Определяется для данного типа БУ и условий бурения в конкретном районе (например V_п = 50 м³);

а - коэффициент запаса бурового раствора, принимается равным 1,5 в нормальных условиях бурения, и равным 2 в осложненных условиях (зоны возможных нефтегазопроявлений, вскрытие продуктивных горизонтов на вновь разбуриваемых площадях, бурение на газоконденсатных и газовых месторождениях, на месторождениях с АВПД или содержащих сероводород и другие токсичные соединения).

, (21)

где объем скважины в конце i-го интервала бурения с промывкой данным типом бурового раствора, м³;

величина технологического интервала скважины, м;

значение диаметра (диаметров) ствола скважины i-го технологического интервала, м;

D_i = k_i·d_н.дол , (22)

коэффициент кавернозности i-го интервала;

, (23)

где объем бурового раствора теряемого безвозвратно в процессе бурения при поглощении, в очистных устройствах со шламом и т.д., м³;

норма расхода бурового раствора на 1 м проходки i-го интервала в зависимости от скорости бурения, диаметра скважины, условий бурения, качества раствора и т.д., принимается согласно местным нормам по УБР или согласно таблице 19.

Таблица 19 - Норма расхода бурового раствора на метр проходки

Диаметр долота, м	Норма расхода бурового раствора на метр проходки, м3/м
0,3973	0,47
0,2953	0,25
0,2699	0,20

В одном из вариантов типа бурового раствора обязательно предусмотреть интервал расчета объема бурового раствора, получаемого самозамесом при разбуривании глинистых пачек разреза.

Объем глины V_гл, м³ переходящей в буровой раствор в процессе разбуривания глинистой пачки, залегающей во вскрываемом скважиной геологическом разрезе, рассчитывается по формуле

, (24)

где d_с – диаметр открытого ствола скважины, м;

h – мощность глинистой пачки, подлежащей разбуриванию, м.

Если глинистых пачек несколько, их объемы суммируются.

Массу чистой глины М_гл, кг подлежащей разбуриванию (за вычетом содержащихся в ней песка и других примесей), определяют по формуле

, (25)

где П_г – содержание песка и других примесей в глиноматериале, %.

Объем глинистого раствора V_г.р, м³ получаемого самозамесом, определяется по формуле

. (26)

Объем воды V_г.р., м³, необходимый для глинистого раствора, определяется по формуле

. (27)

Полученные объемы растворов самозамесом сравнивают с необходимыми объемами буровых растворов для этих интервалов, если:

1) V_{самозам} › V_необх , то излишек раствора сбрасывают в систему очистки;

2) V_{самозам} ‹ V_необх , то недостающий объем раствора готовят как обычно, рассчитывая количество глинопорошка, воды и т.д.

Значения V определяются для каждого типа бурового раствора всех предлагаемых в проекте вариантов с учетом буровых растворов, применявшиеся при бурении верхних интервалов ствола скважины.

Затем определяют потребное количество материалов для приготовления растворов проектируемого типа для каждого варианта. Если применяют глинистый раствор, то количество глинопорошка Q_ГЛ кг определяют по формуле

, (28)

где количество глинопорошка, необходимое для приготовления 1 м³ глинистого раствора необходимой плотности, кг/м³;

, (29)

где - плотность сухого глинопорошка, которую можно применять по ТУ 39-044-74 и ГОСТ 25795-83 (ориентировочно =2700 кг/м³);

требуемая плотность бурового раствора, кг/м³;

кг/м³ плотность воды, взятой для приготовления раствора;

влажность глинопорошка.

Для уменьшения содержания твердой (коллоидной) фазы в глинистом растворе первоначально плотность стандартного глинистого раствора необходимо принимать 1060 кг/м³ для глинопорошка 1 сорта , 1080 кг/м³ – для 2 сорта, 1100 кг/м³ – для 3 и 4 сортов (ТУ 39-044-74). Если требуется применение, кроме бентонитовых, других типов глинистых растворов, то стандартный глинистый раствор подбирают по ГОСТ 25795-83. Затем плотность стандартного глинистого раствора доводят до требуемых значений за счет ввода утяжелителя. Для вариантов растворов, требующих уменьшения ингибированных систем, следует учесть увеличение плотности раствора при растворении ингибитора. Если раствор частично или полностью нарабатывается за счет разбуриваемых пород разреза, то необходимо пользоваться методикой расчета.

Количество утяжелителя Q_у, кг, вводимого в обрабатываемый раствор, определяется по формуле

, (30)

где q_у – количество утяжелителя, необходимое для утяжеления 1 м³ бурового раствора до заданной плотности, кг/м³;

, (31)

где ρ_ур – заданная плотность утяжеленного бурового раствора, кг/м³;

ρ_у – плотность сухого утяжелителя, кг/м³;

ρ_ир – плотность исходного (обрабатываемого раствора, кг/м³;

ρ_в – плотность воды, кг/м³;

m_у – влажность утяжелителя, (ориентировочно 0,02-0,05).

Количество воды Q_В, необходимое для приготовления заданного объема V, м³ бурового раствора, рассчитываем по формуле

, (32)

где количество воды для приготовления 1м³ бурового раствора, кг/м³.

. (33)

Количество каждого вида химического реагента Q_Р, необходимого для обработки объема V , м³ бурового раствора находим по формуле

, (34)

где С – объемная концентрация реагента в буровом растворе, %.

Чаще концентрация химических реагентов задается по весу от объема обрабатываемого раствора. В этом случае количество вводимого в раствор реагента по массе , кг определяется по формуле

, (35)

где концентрация химического реагента в весовых процентах.

Количество химреагента Q_ХР, необходимого для обработки раствора, определяется по формуле

. (36)

Результаты расчетов предоставляются в виде таблиц 20, 21, 22.

Таблица 18 – Результаты выбора материалов и химических реагентов для бурового раствора (два варианта)

Интервал бурения по вертикали, м		Название (тип) раствора	Плотность раствора, кг/м3	Смена раствора в интервале (да, нет)	Название компонента	Плотность компонента, кг/м3	Содержание вещества в товарном продукте, %	Влажность, %	Сорт	Содержание компонента в растворе, кг/м3
от	до
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

Таблица 20 - Потребность бурового раствора и компонентов (товарный продукт)

для его приготовления, обработки и утяжеления

Интервал, м		Коэффициент запаса раствора на поверхности	Название (тип) бурового раствора и его компонентов	Нормы расхода бурового раствора, м3/м и его компонентов, кг/м3 в интервале			Потребность бурового раствора, м3 и его компонентов, кг
верх	низ			величина	источник	поправочный коэффициент	на запас на поверхность	на исходный объем	на бурение интервала	суммарная в интервале
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

Таблица 21 – Потребность воды и компонентов для обработки бурового раствора при разбуривании цементных стаканов

Интервал бурения (по вертикали), м	Наименование химреагентов и материалов	Нормативные документы на изготовление	Цель применения реагента	Норма расхода, кг/м проходки	Потребность компонентов, т
					всего	запас на скважину
1	2	3	4	5	6	7

Таблица 22 – Суммарная потребность компонентов бурового раствора на скважину

Номер колонны в порядке спуска	Название колонны	Номер отдельно спускаемой части колонны в порядке спуска	Номер ступенчатого цементирования	Название компонентов для обработки раствора	Характеристика компонентов			Норма расхода на обработку 1 м3 раствора, кг/м3	Количество, кг
					плотность, кг/м3	влажность, %	содержание вещества в товарном продукте, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10