МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Казахский национальный технический университет имени
Институт геологии и нефтегазового дела им. К.Турысова
Кафедра технологии и техники бурения скважин
«Утверждаю»
Директор института
___________
«___»_________2014
ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)
По дисциплине “Разработка рецептур промывочных жидкостей ”
для специальности 6D070800 – “Нефтегазовое дело”
Форма обучения - дневная
Всего: 3 кредита
Курс: 1
Семестр: 1
Лекций: 30 ч
Практических занятий: 15 ч
Рубежный контроль: 2
СРД: 45 ч
СРДП: 45 ч
Трудоемкость 135 ч
Экзамен: 1-й семестр
Алматы 2014
Программа курса составлена Билецким Марианом Теодоровичем, кандидатом технических наук, доцентом кафедры “Технология и техника бурения скважин” на основании рабочего плана подготовки магистрантов по специальности 6М070800 “Нефтегазовое дело”
Рассмотрена на заседании кафедры «Технология и техника бурения скважин»
«__»________2014 г.
Протокол №
Зав. кафедрой ТиТБС
Одобрена научно-методическим советом института
«__»_________2014 г. Протокол №
Председатель НМС
Данные о преподавателе
Билецкий Мариан Теодорович – доцент кафедры “Технология и техника бурения скважин. Окончил Московский Геологоразведочный институт (МГРИ) по специальности “Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых”. Был направлен в Казахстан, где занимал должности старшего мастера, прораба и технического руководителя буровых работ, в гидрогеологических экспедициях. С 1964 по 1979 г работал ст. инженером и СНС в отделе техники разведки в лаборатории “Автоматика и телемеханика” Казахского НИИ минерального сырья, где подготовил кандидатскую диссертацию на тему о буровых контрольно-измерительных приборах, которую защитил в МГРИ в 1973 г. В КазПТИ –с конца 1979 г. Автор более 110 научных и научно-методических трудов, в т. ч. 17-ти изобретений, учебника “Основы научных исследований и оптимизации в бурении, учебного пособия “Средства измерения в бурении”, а также двух монографий, посвященных приборам контроля процесса бурения. Специализируется в следующих научных направлениях:
– КИП и автоматизация в бурении
– Составление компьютерных моделей буровых процессов
– Проведение скважин в сложных условиях
– Совершенствование конструкции буровых коронок и долот
Офис: кафедра “Технология и техника бурения скважин””, аудитория 701 НК. Адрес 050013 Алматы, Сатпаева 22, нефтяной корпус, к. 711.
Тел. раб. 257 70 57, дом. 39- 77-166, E-mail: *****@***ru
1. Цели и задачи преподавания дисциплины
1.1. Цель преподавания данной дисциплины
Ознакомление докторанта с рецептурами промывочных жидкостей для бурения скважин и методами их разработки
1.2. Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины докторант должен знать:
– Классификации очистных агентов при бурении скважин
– Типы дисперсных систем и их свойства
– Свойства глин и их поведение при контакте с водой
– Свойства буровых промывочных жидкостей
– Классификация материалов, добавляемых в промывочные жидкости с целью обеспечения их требуемых параметров.
– Рецептуры промывочных жидкостей, применяемых для типичных условий бурения
В результате изучения курса студент должен уметь:
– Различать области применения промывочных жидкостей различного типа
– Различать основные типы глин и глинистых растворов
– Оценивать основные параметры промывочных жидкостей
– Выбирать реагенты для составления типичных рецептур промывочных жидкостей
1.3. Пререквизиты дисциплины
Физика, химия, геология, бурение скважин на нефть и газ, промывка скважин
1.4. Постреквизиты дисциплины:
Дипломное проектирование
2. Система оценки знаний докторантов
Таблица 1.
Распределение рейтинговых баллов по видам контроля
Вид итогового контроля | Виды контроля | Проценты |
Экзамен | Итоговый | 100 |
Рубежный | 100 | |
Текущий | 100 |
Таблица 2.
Календарный график прохождения всех видов контроля
Недели | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Виды контроля | П1 | П2 | П3 | П4 РК | П5 | П6 | П7 РК | ||||||||
Число контро лей в неделю | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 |
Виды контроля: П – практическая работа; РК – рубежный контроль
Таблица 3.
Оценка знаний докторантов
Оценка | Буквенный эквивалент | В процентах, % | В баллах |
Отлично | А | 95 – 100 | 4 |
А– | 90 – 94 | 3.67 | |
Хорошо | В+ | 85 – 89 | 3.33 |
В | 80 – 84 | 3 | |
В– | 75 – 79 | 2.67 | |
Удовлетворительно | С+ | 70 – 74 | 2.33 |
С | 65 – 69 | 2 | |
С– | 60 – 64 | 1.67 | |
D+ | 55 – 59 | 1.33 | |
D | 50 – 54 | 1 | |
Неудовлетворительно | F | 0 – 49 | 0 |
3. Содержание дисциплины
3.1. Тематический план курса
Таблица 4.
Распределение часов по видам занятий
Наименование темы | Количество часов занятий | |||
Лекции | Практич. занятия | СРД | СРДП | |
1. Классификации очистных агентов, применяемых при бурении скважин | 2 | 3 | 3 | |
2.Типы дисперсных систем и их свойства | 2 | 3 | 3 | |
3.Свойства глин и их поведение при контакте с водой | 2 | 3 | 3 | |
4.Свойства буровых промывочных жидкостей | 3 | 3 | 3 | |
5. Материалы, используемые для регулирования свойств буровых растворов | 3 | 3 | 3 | |
6. Промывочные жидкости, способст- вующие разрушению забоя скважины | 1 | 3 | 3 | |
7. Промывочные жидкости снижаю- щие трение на бурильной колонне | 1 | 3 | 3 | |
8. Промывочные жидкости, повышаю - щие выход керна | 1 | 3 | 3 | |
9. Промывочные жидкости, снижаю- щие их поглощение стенками скважины | 2 | 2 | 3 | 3 |
10. Промывочные жидкости, предотвращающие выбросы пластовых флюидов | 2 | 2 | 3 | 3 |
11. Промывочные жидкости, предотвращающие осложнения в глинистых породах | 3 | 2 | 3 | 3 |
12 Промывочные жидкости, предотвращающие осложнения при бурении по соленосным породам | 1 | 2 | 3 | 3 |
13. Промывочные жидкости для нейтрализации агрессивных пластовых флюидов | 3 | 2 | 3 | 3 |
14. Промывочные жидкости для вскрытия продуктивных пластов | 2 | 2 | 3 | 3 |
15. Промывочные жидкости для борьбы с прихватами | 2 | 3 | 3 | 3 |
Всего часов | 30 | 15 | 45 | 45 |
3.2. Название и содержание лекционных занятий
Лекция 1. Классификации очистных агентов, применяемых при бурении скважин
Классификации: по дисперсной среде и по дисперсной фазе; по плотности и по назначению. Растворы на водной и углеводородной основе, области применения. Глинистые, малоглинистые и безглинистые растворы. Вода, как очистной агент преимущества и недостатки. Добавки к технической воде. Очистка скважин сжатым воздухом, пеной и аэрированными растворами. Утяжеленные растворы. Особенности применения промывочных жидкостей низкой, средней и высокой плотности
Лекция 2. Типы дисперсных систем и их свойства
Дисперсные системы: истинные растворы, коллоидные растворы, суспензии и эмульсии. Размер частиц, как критерий различия дисперсных систем. Стабильность истинных растворов по сравнению со стабильностью суспензий и эмульсий. Свойства коллоидных растворов, размер частиц, тиксотропность, гидрофильная и гидрофобная коагуляция коллоидных растворов; золь и гель, и их переходы друг в друга
Лекция 3. Свойства глин и их поведение при контакте с водой
Химический состав глин и их структурные особенности. Поверхностная энергия и заряд глинистых частиц Ионы металлов и их роль в образовании элементарных глинистых пачек. Глинистые минералы: монтмориллонит, гидрослюда, палыгорскит и др. Сравнительные особенности Разрушающее воздействие диполей воды на структуру глин. Гидратные оболочки. Набухание глин при их ограниченном контакте с водой и образование коллоидных растворов, если доступ воды неограничен при полном распаде.
Лекция 4. Свойства буровых промывочных жидкостей
Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Реологические свойства буровых промывочных жидкостей, условная и истинная вязкость, динамическое и статическое напряжения сдвига. Значение этих свойств при бурении скважин. Плотность буровых растворов, ее значение в поддержании необходимого дифференциального давления в скважине. Фильтрационная корка как важное средство поддержания устойчивости скважины. Зависимость фильтрации дисперсной среды в стенки скважины от качества фильтрационной корки. Необходимость ограничения содержания в промывочной жидкости твердых частиц. Содержание ионов водорода, как важный критерий при выборе способа химической обработки промывочной жидкости
Лекция 5. Материалы, используемые для регулирования свойств буровых растворов
Влияние содержания воды в буровом растворе на его параметры. Разновидности химических реагентов, используемых для обработки буровых растворов: реагенты-пептизаторы (стабилизаторы), их генетические типы и индивидуальные особенности. Понизители водоотдачи и понизители вязкости. Реагенты-коагулянты (структурообразователи), генетические типы и индивидуальные особенности. Регуляторы рН. Поверхностно-активные вещества, химические классы и области применения в бурении. Инертные добавки: утяжелители; кольматирующие наполнители. Концентрации и методы ввода химических реагентов и инертных добавок.
Лекция 6. Промывочные жидкости, способствующие разрушению забоя скважины
Особенности разрушения забоя скважины в скальных породах. Образование в ходе бурения микротрещин в зоне предразрушения. Виды поверхностно-активных веществ, способных адсорбироваться на поверхностях трещин и увеличивать их размеры за счет расклинивающего эффекта. Дозировка ПАВ в промывочной жидкости. Примеры эффективности понизителей твердости пород. Рецептура промывочной жидкости.
Лекция 7. Промывочные жидкости, снижающие трение на бурильной колонне
Потери мощности на трение вращающейся бурильной колонны о стенки скважины и падение производительности буровых работ с этим связанное. Пути снижения коэффициента трения. Требования к понизителям сил трения. Масляные эмульсии. Виды эмульсий и способы их приготовления. Поверхностно-активные вещества-понизители сил трения. Составы промывочной жидкости и дозировка компонентов.
Лекция 8. Промывочные жидкости, повышающие выход керна
Породы, характеризующиеся низким выходом керна: Сыпучие размываемые породы и трещиноватые скальные породы, склонные к самозаклинкам керна. Механизм повышения выхода керна в каждой из этих двух разновидностей. Требования к специальным промывочным жидкостям, повышающим выход керна в сыпучих и трещиноватых породах. Составы промывочной жидкости и дозировка компонентов.
Лекция 9. Промывочные жидкости, снижающие их поглощение стенками скважины
Сущность поглощения промывочной жидкости и его причины. Классификация поглощений: частичное, полное, катастрофическое, и условия, при которых они возникают. Признаки поглощений. Расчет плотности промывочной жидкости с целью снижения гидростатического давления до приемлемого минимума. Промывочные агенты с низкой плотностью, аэрированные жидкости, пены. Их состав. Регулирование фильтрации, вязкости и СНС промывочной жидкости при создании кольматационного барьера против поглощения. Использование инертных наполнителей. Зависимость состава и параметров жидкости от проницаемости поглощающих пород. Составы промывочной жидкости и дозировка компонентов.
Лекция 10. Промывочные жидкости, предотвращающие выбросы пластовых флюидов
Высокие пластовые давления как причина угрозы проявлений, выбросов и фонтанов. Способы оценки пластовых давлений. Признаки возможных проявлений пластовых флюидов Расчет плотности промывочной жидкости с целью повышения гидростатического давления до приемлемого минимума. Использование утяжеленных буровых растворов на основе низкоколлоидных глин, а также на основе утяжелителей: мела, барита, оксидов железа и свинца. Расчет потребности в утяжелителе. Требования к утяжеляемому раствору и технология введения утяжелителя. Составы утяжеленных промывочных жидкостей и дозировка компонентов.
Лекция 11. Промывочные жидкости, предотвращающие осложнения при бурении по неустойчивым глинистым породам
Типы неустойчивых глинистых пород: глинистые сланцы, аргиллиты, высококоллоидные глины. Механизм обвалообразования: насыщение прискважинного слоя фильтратом раствора, набухание глин, возникновение напряжений сдвига. Провоцирование обвалов при периодических падениях скважинного давления. Каверно и сальникообразование. Использование ингибирующих растворов, для перевода легко распускаемых глин прискважинного слоя в трудно распускаемые. Реагенты-ингибиторы. Необходимость достижения низкой фильтрации глинистого раствора во избежание его коагуляции. Составы ингибирующих промывочных жидкостей и дозировка компонентов
Лекция 12. Промывочные жидкости, предотвращающие осложнения при бурении по соленосным породам
Распространение соленосных пород на территории Казахстана. Классификация минерализованных промывочных жидкостей по содержанию в них солей. Проблемы, возникающие при бурении по соленосным породам: большая разработка ствола скважин при сужении его устьевой части, обвалы и кавернообразование, коагуляция глинистой фазы раствора. Способы преодоления проблем: Соленасыщенные промывочные жидкости, солестойкие глины, реагенты-стабилизаторы, разжижители, нефтесодержащие эмульсии и растворы на нефтяной основе. Составы минерализованных промывочных жидкостей и дозировка компонентов
Лекция 13. Промывочные жидкости для нейтрализации агрессивных пластовых флюидов
Распространение сероводорода и углекислого газа на нефтяных месторождениях Казахстана и мира. Пагубное воздействие на экологию и технологию бурения. Отрицательное влияние агрессивных газов на глинистые растворы и реагенты – стабилизаторы. Придание промывочным жидкостям щелочной реакции как основной метод преодоления агрессивных газов. Применение различных реагентов – нейтрализаторов в зависимости от содержания агрессивных газов, а также скважинного давления и температуры: щелочи, гидроксид кальция, соединения цинка и марганца, оксиды железа. Роль удельной поверхности реагента. Спецфические реагенты-стабилизаторы для низких, средних и высоких температур. Составы промывочных жидкостей для борьбы с агрессивными газами и дозировка компонентов
Лекция 14. Промывочные жидкости для вскрытия продуктивных пластов
Сохранение естественной проницаемости при обеспечении устойчивости стенок скважины, как основная проблема, при вскрытии продуктивного пласта. Требования к промывочным жидкостям: низкие плотность и фильтрация, тонкая и прочная фильтрационная корка с возможностью ее быстрого удаления, инертность фильтрата по отношению к пластовой жидкости. Вскрытие с промывкой нефтью, либо раствором на основе пластового рассола. Водогипановые растворы с регулированием плотности и вязкости. Крахмальные реагенты с регулируемым сроком распада фильтрационной корки. Самораспадающиеся растворы западных фирм. Включение ПАВ для предварительного отделения нефти от рассола. Составы промывочных жидкостей для вскрытия продуктивных пластов
Лекция 15. Промывочные жидкости для борьбы с прихватами
Зависимость рецептуры промывочной жидкости от типа прихвата. Ингибирующие буровые растворы повышенной плотности для профилактики прихватов, в глинистых породах. Растворы с минимальной плотностью и низкой липкостью фильтрационной корки против прилипания бурильной колонны к фильтрационной корке. Растворы с минимальной вязкостью для профилактики прихватов в сальниках. Применение для ликвидации прихватов ванн – нефтяных и нефте-щелочных в песчанно глинистых породах и кислотных – в карбонатных породах. Добавление в ванны ПАВ.
3.3. Название, содержание и количество часов практических занятий
1. Промывочные жидкости, снижающие их поглощение стенками скважины – 2 ч
Составляются рецептуры промывочных жидкостей и определяется расход компонентов для заданных условий бурения
2. Промывочные жидкости, предотвращающие выбросы пластовых флюидов – 2 ч
Составляются рецептуры промывочных жидкостей и определяется расход компонентов для заданных условий бурения
3. Промывочные жидкости, предотвращающие осложнения в глинистых породах – 2 ч
Составляются рецептуры промывочных жидкостей и определяется расход компонентов для заданных условий бурения
4. Промывочные жидкости, предотвращающие осложнения при бурении по соленосным породам – 2 ч
Составляются рецептуры промывочных жидкостей и определяется расход компонентов для заданных условий бурения
5. Промывочные жидкости для нейтрализации агрессивных пластовых флюидов – 2 ч
Составляются рецептуры промывочных жидкостей и определяется расход компонентов для заданных условий бурения
6. Промывочные жидкости для вскрытия нефтяных пластов – 2 ч
Составляются рецептуры промывочных жидкостей и определяется расход компонентов для заданных условий бурения
7. Промывочные жидкости для борьбы с прихватами – 3 ч
Составляются рецептуры промывочных жидкостей и определяется расход компонентов для двух заданных типов прихватов
3.4. Название темы и количество часов СРД
Таблица 5
№ | Задания | Число часов |
1 | Типы дисперсных систем и их физические и химические свойства | 6 |
2 | Материалы, используемые для изготовления буровых растворов | 6 |
3 | Промывочные жидкости в виде технической воды, обработанной реагентами и ПАВ | 9 |
4 | Промывочные жидкости для управления дифференциальным давлением в скважине | 9 |
5 | Промывочные жидкости для поддержания устойчивости стенок скважины | 9 |
6 | Промывочные жидкости для вскрытия полезных ископаемых | 6 |
Итого | 45 |
3.5. Название темы и количество СРДП
Таблица 6.
№ | Задания | Число часов |
1 | Строение и физико-химические свойства глин и глинистых растворов | 6 |
2 | Классификации химических реагентов, поверхностно-активных веществ и инертных наполнителей, вводимых в буровые растворы | 9 |
3 | Классификация осложнений, возникающих при бурении скважин | 9 |
4 | Лигносульфонатные реагенты и области их использования при бурении скважин | 6 |
5 | Полимерные реагенты и области их использования при бурении скважин | 6 |
6 | Поверхностно-активные вещества и области их использования при бурении скважин | 9 |
Итого | 45 |
Таблица 7. График проведения занятий
№ | Дата | Время | Наименование тем |
Лекции | |||
1 | Классификации очистных агентов, применяемых при бурении скважин | ||
2 | Типы дисперсных систем и их свойства | ||
3 | Свойства глин и их поведение при контакте с водой | ||
4 | Свойства буровых промывочных жидкостей | ||
5 | Материалы, используемые для регулирования свойств буровых растворов | ||
6 | Промывочные жидкости, способствующие разрушению забоя скважины | ||
7 | Промывочные жидкости снижающие трение на бурильной колонне | ||
8 | Промывочные жидкости, повышающие выход керна | ||
9 | Промывочные жидкости, снижающие их поглощение стенками скважины | ||
10 | Промывочные жидкости, предотвращающие выбросы пластовых флюидов | ||
11 | Промывочные жидкости, предотвращающие осложнения в глинистых породах | ||
12 | Промывочные жидкости, предотвращающие осложнения при бурении по соленосным породам | ||
13 | Промывочные жидкости для нейтрализации агрессивных пластовых флюидов | ||
14 | Промывочные жидкости для вскрытия продуктивных пластов | ||
15 | Промывочные жидкости для борьбы с прихватами | ||
Практические занятия | |||
1 | Промывочные жидкости, снижающие их поглощение стенками скважины | ||
2 | Промывочные жидкости, предотвращающие выбросы пластовых флюидов | ||
3 | Промывочные жидкости, предотвращающие осложнения в глинистых породах | ||
4 | Промывочные жидкости, предотвращающие осложнения при бурении по соленосным породам | ||
5 | Промывочные жидкости для вскрытия нефтяных пластов | ||
6 | Промывочные жидкости для борьбы с прихватами |
4. Учебно-методические материалы
Основная литература
1. , , Буровые промывочные и тампонажные растворы, М.: “ Недра”, 1999
2. Грей Дж. Состав и свойства буровых агентов. М. Недра 1985
3. : Физико-химические методы предупреждения осложнений
в бурении. М. Недра 1984
Дополнительная литература
1. М и др. Бурение нефтяных и газовых скважин. М.: ООО “Недра-Бизнесцентр” 2002
2. Справочник бурового мастера, Т. 1. М. : Инфра-Инженерия, 2006
3. Рязанов по буровым растворам: М.: Недра 1989
Содержание
1.1 Цель преподавания дисциплины 3
1.2 Задачи изучения дисциплины 3
1.3 Пререквизиты 3
1.4 Постреквизиты 3
2 Система оценки знаний докторанта 3
3 Содержание дисциплины 4
3.1 Тематический план курса 4
3.2 Название и содержание занятий 5
3.3 Название и содержание и количества часов практических занятий 7
3.7 Название темы и количество часов СРД 9
3.8 Название темы и количество часов СРДП 9
4. Учебно-методические материалы 11
