Выпускная квалификационная работа на тему: «Расчет расхода оптимального количества бурового раствора при бурении эксплуатационных скважин на площади «Гармистан» (стр. 5 )

Таблица

Показатели качества глин по ТУ

Показатели	Сорт
1	2	3	4
Выход раствора из 1т сухой глины, м3 Содержание песка, %	10 6	7 7	6 7	6 7

Для определения качества глины по этим показателям отбирают пробу не менее чем из 10 мест общей массой 5 кг. Пробу измельчают до кусочков размером 15 – 20 мм, тщательным смешиванием получают среднюю пробу, из получаемой массы отбирают 100г для бентонитовых глин и 200 г или более для всех других глин. Среднюю пробу необходимо высушить до влажности 8 -10% и измельчить на кусочки до 3 – 5мм, а затем до 0,25 мм.

Чтобы установить выход раствора, следует определить его плотность при вязкости 25 – 30с. При этом плотность сухой глины может быть принята равной 2,6г/см3. Вязкость и плотность раствора можно определять двумя способами.

Ускоренный способ. В стакан 700 мл с кипящей водопроводной водой при перемешивании мешалкой всыпать 100г бентонитового глинопорошка или 200г и более другой глины, после перемешивания в течение 5 мин охладить раствор до 20 С. Перед измерением вязкости раствор следует размешивать в течение 3 мин. Вязкость приготовленного раствора должна составить 25 – 30 с при истечении 500 см3 приготовленного раствора. Если вязкость больше, раствор разбавляют водой. Менее вязкие растворы готовят заново, увеличивая навеску глины.

Для определения плотности тщательно перемешанный раствор вязкостью 25 -30с заливают в пикнометр, встряхивают и взвешивают. Предварительно определяют массу пустого пикнометр при 200С.

Обычный способ. Навеску глины всыпают в обычную водопроводную воду, перемешивают в течение 1ч и разбавляют водой до вязкости 25 – 30с. Затем выдерживают 1 сутка, размешивают 5 мин мешалкой и при необходимости разбавляют ло вязкости 25 – 30с. После измерения вязкости и плотности определяют выход раствора.

Приготовление бурового раствора - это получение промывочной жидкости с необходимыми свойствами в результате переработки исходных материалов и взаимодействия компонентов.

Организация работ и технология приготовления бурового раствора зависят от его рецептуры, состояния исходных материалов и технического оснащения. Рассмотрим их на примере приготовления глинистого раствора.

Такой раствор приготовляют либо централизованно на глинозаводе, либо непосредственно на буровой. Централизованное обеспечение буровым раствором целесообразно при длительном разбуривании крупных месторождений и близком расположении буровых, когда для проводки скважин требуются растворы с одинаковыми или близкими параметрами. В этом случае более полно и экономично используются исходные материалы, требуются меньшие энергетические затраты по сравнению с приготовлением раствора на буровых, ниже себестоимость раствора, персонал буровой освобождается от тяжелой и трудоемкой работы.

Наиболее экономично централизованное приготовление бурового раствора гидромониторным способом непосредственно в глинокарьере, расположенном вблизи от большой группы буровых. Если таких условий нет, то глинозавод размещают в центре разбуриваемой площади, а комовую глину доставляют с карьера автомобильным, железнодорожным или водным транспортом. На глинозаводах в гидромешалках объемом 20...60 м3 приготовляют 400... 1000 м3 глинистого раствора в сутки. Доставляют его на буровые по трубопроводу, в автоцистернах или на специальных судах.

При большой разбросанности буровых, сложности доставки готового раствора на них (болотистая или сильнопересеченная местность, зимние условия и т. д.), потребности в растворах с различными параметрами целесообразно готовить глинистые растворы непосредственно на буровой. Для этого в настоящее время буровые оснащают блоком приготовления бурового раствора из порошкообразных материалов.

Глинопорошки готовят на специальных заводах из качественных глин путем их сушки и последующего помола в шаровых мельницах. При этом влажность комовых глин не снижают ниже 6 %, а также не допускают спекания глинистых частиц. Заводы глинопорошков строят на месторождениях высококачественных глин или непосредственно в местах потребления.

Блок приготовления бурового раствора из порошкообразных материалов состоит из двух бункеров общим объемом 42 м3 системы подачи глинопорошка и гидравлического смесителя (рис. 25). При подаче воды с большой скоростью через патрубок 10 в смесительной камере 2 создается разряжение и в нее из воронки 1 гидросмесителя поступает глинопорошок. Образовавшаяся смесь поступает в емкость 6, откуда направляется в запасные или приемные емкости для окончательной доводки раствора. Производительность гидросмесителей достигает 80 м3 раствора в час.

2.3 Определение содержания песка в глине

В стакан наливают 300мл воды, нагретой до кипения, прибавляют 10 мл 5% - ного раствора пирофосфата, при размешивании мешалкой всыпают 10г глины, размешивают в течение 15 мин и дают отстояться в течение 1 мин. Жидкость сливают, осадок смывают водой в предварительно взвешенную фарфоровую чашку, растирают резиновой пробкой и несколько раз промывают водой, сливая ее с осадка до тех пор, пока не исчезнет муть. Остаток высушивают до постоянной массы, затем определяют содержание песка (в %) по формуле

где: а – масса остатка в машке;

г - навеска глины, г.

Очень важное значение имеет солестойкость глин, которая определяется путем добавления 20% поваренной соли в глинистый раствор, имеющий вязкость 25±1 с. Если при этом соленый глинистый раствор отвечает приведенным ниже требованием, то данную глину считают солестойкой;

а) вязкость соленого глинистого раствора не должно превышать вязкости пресного раствора более чем на 15 с и не должно уменьшаться при повторной проверке через 3 сутки;

б) водоотдача соленого глинистого раствора не должно превышать водоотдачу пресного раствора более чем на 30%.

Для проверки солестойкости берут 400 г. Солестойкой глины или глинопорошка, смешивают с 400 г. воды и оставляют на 30 мин. Затем раствор размешивают пропеллерной мешалкой частотой вращение 500-800 об/мин. В течение 1 м. После перемешивания вязкость раствора доводят разбавлением водой до 25±1 с и определяют основные параметры. Для оценки солестойкости в оставшийся глинистый раствор вводят 20% NaCl, перемешивают в течение 15 мин и вновь определяют параметры. Через 3 сутки повторяют измерение.

Следует отличать истинную солестойкость от временной. Некоторые глины вправляют удовлетворительную слестойкать сразу после добавления соли, однако параметры раствора ухудшаются во времени, что может быть обнаружено при повторном замере через 3 сутки.

Расход глины Р для приготовления 1 м3 бурового раствора определяется по формуле

где V3, V2, V1 – плотность соответственно глины, бурового раствора и воды, на которой затворятся глина; п – влажность глины в долях единицы.

2.4. Глинопорошки

Глинопорошок представляет собой высушенную и измельченную глину с химическими реагентами или без них. Для приготовления буровых растворов используют в основная глинопорошки из бентонитовых, гидромодистых (местных) и палигорскитовых глин, каждая из которых содержит различные примеси других минералов. В бентонитовых глинопорошках содержится 70% и более минерала монтмориллинита.

Уже достаточно давно в практике бурения не применяют комовых глин из карьеров, так как они не удовлетворяют требованиям, необходимым для получения высококачественных рас творов. Считают, что применение глинопорошков имеет ряд преимуществ по сравнению с потреблением комовой глины:

-приготовление бурового раствора из глинопорошков требует меньше времени, раствор получается высокого качества;
-диспергирование (набухание) мелких частиц происходит быстрее и полнее, чем крупных;

-транспортировка глинопорошков, особенно на далекие расстояния, обходится дешевле;

-применение глинопорошков позволяет автоматизировать процесс приготовления бурового раствора на буровой;
-высокое качество бентонитовых порошков обеспечивает получение растворов с малым содержанием твердой фазы.

Первые буровые растворы представляли собой смесь воды и любого типа глины, твердые частицы которой значительное время могут находиться во взвешенном состоянии. Вязкие, липкие глины, называемые "гумбо", рассматривали как глины хорошего качества для приготовления бурового раствора; добавка их в воду рекомендовалась около 20% по весу глины.

В 1921 г. была сделана первая попытка регулирования свойств буровых растворов путем применения специальных добавок. Начиная с 1920 г., применяемые растворы, утяжеленные баритом, имели вязкость и структурные свойства, недостаточные для того, чтобы частицы барита устойчиво находились в растворе во взвешенном состоянии. Это явилось причиной начала обработки растворов химическими реагентами, предназначенными только для повышения вязкости раствора, с целью предотвращения осаждения частиц утяжелителя. Первыми химическими реагентами были каустическая сода и алюминат натрия.

Пригодность глин для буровых растворов устанавливали по выходу раствора, по прочности геля, которая характеризуется разностью предельного статического напряжения сдвига непосредственно после перемешивания и после 10-минутного покоя, коркообразующими свойствами. Выход раствора определяли коли чеством раствора определенной вязкости (обычно 15 сП), полученного из 1 т глины, затворенного на пресной или морской воде. Таким образом, выход является качественным показателем при приготовлении раствора и многие потребители требуют, чтобы бентониты давали 14,3 м3 раствора вязкостью в 15 сП на 1 т глины. Такой выход является обычным для самых чистых форм натриевого бентонита, например, вайомингского, но его невозможно достичь при использовании кальциевых бентонитов или суббентонитов. Они обычно имеют выход раствора около 4,8 -9,5 м3/т.

В связи с этим были предприняты попытки обработки глин с целью увеличения выхода раствора. Предлагаемые реагенты для обогащения глин можно разделить на две группы: