ГЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Санкт-Петербургский государственный горный институт
имени Г. В. Плеханова
(технический университет)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
________________проф. М. А. Иванов
«____» ____________ 2009 г.
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
«БУРОВЫЕ ПРОМЫВОЧНЫЕ И ТАМПОНАЖНЫЕ РАСТВОРЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ»
(18 час.)
Санкт-Петербург
2009
1. Цель и задачи семинара
Цель семинара – интенсификация работ по внедрению новых отечественных реагентов, предназначенных для создания эффективных буровых промывочных и тампонажных систем для повышения качества строительства скважин в осложненных условиях.
Задачи семинара:
– ознакомление специалистов в области промывки скважин и цементирования обсадных колонн с новыми разработками кафедры бурения скважин СПГГИ (ТУ);
– анализ полученных научных и практических результатов и выработка направлений их дальнейшего совершенствования.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате проведения семинара специалист должен приобрести знания о роли промывочных и тампонажных растворов при бурении и заканчивании скважины, о составах, характерных свойствах, областях применения различных видов буровых растворов, о способах регулирования их свойств в нужном направлении, о принципах выбора составов для конкретных горно-геологических условий бурения. Кроме того, специалист должен приобрести навыки пользования приборами и аппаратурой для определения физико-механических и реологических свойств буровых растворов, уметь оценивать на основе действующих нормативных актов потребность в материалах для бурения скважины применительно к конкретным геологическим условиям.
3. Объем и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов |
Общая трудоемкость дисциплины | 18 |
Аудиторные занятия | 18 |
Лекции | 12 |
Лабораторные работы (ЛР) | 6 |
Вид итогового контроля |
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ пп | Раздел дисциплины | Лекции, час. | ЛР, час. |
|
| 1 | Классификация промывочных растворов и их технологические функции. | 1 | 2 |
| 2 | Глиноматериалы, свойства глинистых растворов и их регулирование. | 1 | |
| 3 | Безглинистые промывочные растворы на водной основе и с конденсированной твёрдой фазой; аэрированные очистные агенты. | 2 | |
| 4 | Промывочные растворы на углеводородной основе. | 1 | |
| 5 | Приготовление, утяжеление и обработка промывочных растворов. | 1 | |
| 6 | Очистка промывочных растворов, регулирование содержания и состава твёрдой фазы. | 1 | |
| 7 | Дегазация промывочной жидкости. | 1 | |
| 8 | Принципы выбора промывочных растворов. | 1 | |
| 9 | Тампонажные смеси на основе минеральных вяжущих веществ. | 2 | 2 |
| 10 | Органические и органо-минеральные материалы. | 1 | |
| 11 | Модифицированные тампонажные материалы. | 1 | |
| 12 | Методы испытания тампонажных материалов и растворов. | 1 | |
4.2. Содержание разделов дисциплины
РАЗДЕЛ 1. Классификация промывочных растворов и их технологические функции. Компонентный состав глинистых растворов. Особенности строения кристаллической решётки важнейших глинистых минералов. Влияние минералогического состава, вида поглощающих катионов и минерализации воды на гидратацию, диспергирование глин и свойства глинистого раствора.
РАЗДЕЛ 2. Глиноматериалы, свойства глинистых растворов и их регулирование. Глиноматериалы, выпускаемые промышленностью и пути повышения их качества. Свойства глинистых растворов, их роль при бурении и заканчивании скважины и методы их оценки. Структурные свойства, реологические свойства, тиксотропия, фильтрационные и коркообразующие свойства, плотность, водородный показатель, компонентный состав, химический состав фильтрата, седиментационная устойчивость, абразивность, смазочные свойства.
Принципы и причины, обуславливающие необходимость регулирования свойств глинистых растворов. Химические реагенты и их классификация. Реагенты-электролиты, их назначение и особенность механизма воздействия на глинистый раствор. Органические реагенты - защитные коллоиды и мицеллообразующие реагенты - полуколлоиды. Высокомолекулярные органические реагенты. Принципы выбора рецептуры химической обработки глинистых растворов.
Разновидность глинистых растворов. Особенности составов, сравнитель-ная оценка и область применения пресных, минерализованных, кальциевых, ма-лосиликатных, малоглинистых, эмульсионных и других глинистых растворов.
РАЗДЕЛ 3. Безглинистые промывочные растворы на водной основе и с конденсированной твёрдой фазой; аэрированные очистные агенты. Применение воды в качестве промывочной жидкости при бурении, безглинистые растворы полимеров, асбогуматные и торфяные суспензии. Сравнительная их оценка и область применения.
Конденсационный принцип получения дисперсной фазы, способной к структурообразованию. Способы регулирования дисперсности и структурообразующей способности. Типы буровых растворов с конденсированной твёрдой фазой, их сравнительная оценка и область применения.
Способы аэрации промывочных жидкостей. Стабилизация аэрированных систем, особенности составов, свойств, специфика и область применения.
РАЗДЕЛ 4. Промывочные растворы на углеводородной основе. Классификация растворов на углеводородной основе. «Безводные» растворы на углеводородной основе. Известково-битумные растворы. Обращённые (инвертные) эмульсионные промывочные растворы как дисперсные системы. Стабилизация инвертных эмульсий. Особенности контроля и регулирования свойств и область применения растворов на углеводородной основе.
РАЗДЕЛ 5. Приготовление, утяжеление и обработка промывочных растворов. Стандартные циркуляционные системы буровых установок и их элементы. Оборудование для хранения исходных сыпучих материалов и для размещения и перемешивания приготовленного бурового раствора. Технология приготовления, утяжеления, химической обработки раствора и применяемое для этого технологическое оборудование. Требования к охране труда.
РАЗДЕЛ 6. Очистка промывочных растворов, регулирование содержания и состава твёрдой фазы. Классификация твёрдой фазы в промывочных растворах и принципы её удаления. Вибрационные сита, их конструкция и работа. Осаждение в отстойниках и факторы, влияющие на скорость осаждения. Гидроциклоны-пескоотделители, илоотделители и глиноотделители. Факторы, определяющие размер частиц, удаляемых из раствора гидроциклоном.
Трёхступенчатая система очистки неутяжелённых промывочных растворов. Комбинированный очиститель для утяжелённых растворов. Использование центрифуг для удаления избытка коллоидной глины из утяжелённых растворов и твёрдой фазы из неутяжелённых промывочных жидкостей.
Система очистки утяжелённых буровых растворов и регенерация утяжелителя.
Охрана труда и окружающей среды при очистке промывочных растворов.
РАЗДЕЛ 7. Дегазация промывочной жидкости. Классификация способов дегазации. Физико-химическая дегазация, её достоинства, недостатки и область применения. Реагенты-пеногасители, индивидуальные особенности их использования. Механическая дегазация при атмосферном давлении. Вакуумная дегазация. Требования к охране труда, пожарной безопасности, охране труда при дегазации промывочного раствора.
РАЗДЕЛ 8. Принципы выбора промывочных растворов. Принципы расчленения геологического разреза на интервалы с существенно различными требованиями к промывочному раствору. Методика выбора типа раствора, его состава и свойств. Расчёт расхода промывочного раствора и материалов для бурения конкретной скважины.
РАЗДЕЛ 9. Тампонажные смеси на основе минеральных вяжущих веществ. Портландцемент и его разновидности. Химический и минералогический состав цементного кликера. Свойства цементного раствора и тампонажного камня.
Коррозионно-стойкие тампонажные материалы: пуццолановые цементы, глиноземистый и гипсоглиноземистый цементы, карбонатный цемент, песчанистый портландцемент, шлакопортландцемент, магнезиальный цемент.
Термостойкие тампонажные материалы: цементно-кремнеземистые смеси, шлако-песчаные цементы, белито-кремнеземистый цемент, известково-кремнеземистые цементы.
Расширяющиеся тампонажные материалы. Гипсовые вяжущие вещества. Тампонажные материалы на основе силикатов щелочных металлов.
РАЗДЕЛ 10. Органические и органо-минеральные материалы. Быстротвердеющие тампонажные материалы на основе синтетических смол (эпоксидных, фенол-формальдегидных и др.), латексов, битумов и смеси с минеральными вяжущими веществами. Реагенты для регулирования их свойств.
РАЗДЕЛ 11. Модифицированные тампонажные материалы. Облегченные и утяжеленные тампонажные растворы и области их применения. Способы регулирования плотности тампонажного раствора. Модифицирование тампонажных растворов с помощью химических реагентов. Ускорители и замедлители схватывания и твердения. Регуляторы реологических свойств тампонажных растворов. Понизители водоотдачи и пеногасители.
Тампонажные составы, затворенные на концентрированных растворах солей. Нефтеэмульсионные и нефтецементные тампонажные растворы.
РАЗДЕЛ 12. Методы испытания тампонажных материалов и растворов. Отбор, подготовка и хранение пробы для испытаний. Определение физических свойств порошкообразных тампонажных материалов: плотности, степени дисперсности, удельной поверхности.
Определение свойств цементного раствора. Приготовление проб, определение подвижности, водоудерживающей способности, плотности, сроков схватывания и времени загустевания.
Определение свойств цементного камня: прочности, проницаемости, объемных изменений. Методы стандартных испытаний тампонажных цементов.
5. Лабораторный практикум
№ п/п | Наименование лабораторных работ | Кол-во час. |
1. | Изучение приборов контроля параметров буровых промывочных растворов. Приготовление глинистого раствора и определение его параметров. Понижение водоотдачи глинистого раствора. Понижение вязкости глинистого раствора. Получение углещелочного реагента (УЩР) и обработка глинистого раствора УЩР. Обработка глинистого раствора кальцинированной содой. Получение и оценка параметров аэрированного глинистого раствора. Утяжеление глинистых растворов; изучение влияния предварительной химической обработки и утяжелителя на свойства и седиментационную устойчивость утяжеленного раствора. | 2 |
2 | Изучение приборов контроля параметров тампонажных растворов. Получение состава термостойких цементов. Получение составов облегчённых тампонажных растворов. Приготовление и исследование свойств засоленных тампонажных растворов. Исследование параметров быстросхватывающихся смесей: сроков схватывания, пластической прочности, плотности, растекаемости, прочности, адгезии к металлам и горным породам. | 2 |
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1. Рекомендуемая литература
Основная
1. Булатов А. И., Макаренко П. П., Проселков Ю. М. Буровые промывочные и тампонажные растворы: Учеб. пособие для вузов. - М.: ОАО "Издательство "Недра", 1999. - 424 с.
2. Булатов А. И., Проселков Ю. М., Шаманов С. А. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учеб, для вузов. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2003. - 1007 с.
3. Буровые промывочные жидкости: Учеб. Пособие / Н. И. Николаев, Ю. А. Нифонтов, П. А. Блинов. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2002. 102 с.
4. Тампонирование скважин: Учеб. пособие / Н. И. Николаев, Ю. А. Нифонтов, В. В. Никишин, Р. Р. Тойб. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2004. 150 с.
Дополнительная
5. Басарыгин Ю. М., Булатов А. И., Проселков Ю. М. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учеб. пособие для вузов. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002. - 632 с
6. Булатов А. И., Аветисов А. Г. Справочник инженера по бурению, т. 1,2, М., Недра, 1985 г.
7. Грей Дж. Р., Дарли Г. С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей). М., Недра, 1985 г.
8. Данюшевский В. С., Алиев Н. И., Толстых И. Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. М., Недра, 1987 г.
9. Ивачев Л. М. Промывочные жидкости и тампонажные смеси. М., Недра, 1987 г.
10. Кудряшов Б. Б., Яковлев А. М. Бурение скважин в осложнённых условиях. М., Недра, 1985 г.
11. Резниченко И. Н. Приготовление, обработка и очистка буровых растворов. М., Недра, 1982 г.
12. Булатов А. И., Данюшевский В. С. Тампонажные материалы. М., Недра, 1987 г.
13. Рязанов Я. А. Энциклопедия по буровым растворам. – Оренбург: издательство «Летопись, 2005. – 664 с.»
14. Яковлев А. М., Литвиненко В. С., Коваленко В. И. и др. Экологизация промывки при бурении скважин. СПб., СПГГИ, 1994 г.
15. Яковлев А. М., Николаев Н. И. Очистные агенты и оперативное тампонирование скважин. Учебное пособие, Л., ЛГИ, 1990 г.
16. Городнов В. Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. М., Недра, 1984 г.
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
Рекомендуется использовать методические рекомендации по теоретическим и лабораторным разделам, а также компьютерные программы по обработке результатов лабораторных испытаний буровых промывочных и тампонажных растворов.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Специализированная лаборатория, оснащенная приборами для определения физико-механических свойств буровых промывочных и тампонажных растворов.
Программу составил,
профессор И.
И. о. зав. Кафедрой бурения скважин,
профессор И.
Декан нефтегазового факультета,
профессор К.
Основные порталы (построено редакторами)