21-30 печать

Билет 21

1)Способы разрушения горных пород на забое скважины

Процессы разрушения горных пород

Резание – непрерывный процесс отделения и снятия тонкого слоя горной породы с забоя. Разрушению резанием поддаются слабосвязанные пластичные ГП с низкой контактной прочностью.

Раздавливание – процесс разрушения ГП под воздействием контактного давления породоразрушающего инструмента, перемещающегося в постоянном контакте с забоем.

Дробление – дискретный процесс разрушения ГП под воздействием контактного давления, появившегося в момент соприкосновения рабочего органа с забоем (ударная нагрузка).

Скалывание – периодический процесс отделения частиц ГП от забоя под воздействием усилия сдвига со стороны внедрившегося в забой инструмента. Скалыванию предшествует раздавливание или дробление ГП под рабочим органом инструмента.

Истирание (микроскалывание) – процесс разрушения ГП, когда в результате применения рабочих органов очень малых размеров (мелкие алмазные зерна) удается создать чрезвычайно высокое контактное давление и вызвать пластическое деформирование ГП под индентором с одновременным микроскалыванием в прилегающей зоне.

Способы разрушения горных пород

Горная порода разрушается долотом в основном посредством резания, скалывания или дробления.

При резании осевая нагрузка действует непрерывно и ее можно считать статической. В процессе скалывания и дробления приложенное усилие действует на забой прерывно, что вызывает дополнительные динамические нагрузки на забой (удары).

Резание может осуществляться лопастными долотами и долотами с алмазно-твердосплавными пластинами PDC. Скалывание происходит при использовании лопастных или шарошечных долот. Дробление может осуществляться только шарошечными долотами. Алмазные долота разрушают породу путем истирания и резания.

2) Классификация БПЖ.

Большинство БПЖ представляет собой дисперсные системы, которые могут быть подразделены по следующим признакам:

1.Фазовому состоянию дисперсионной среды.

2.Природе дисперсионной среды.

3.Степени дисперсности.

4.Фазовому состоянию дисперсной фазы.

5.Методу получения дисперсной фазы.

6.Природе дисперсной фазы.

Соответствующие данной классификации типы БПЖ принято далее подразделять на различные виды в зависимости от степени минерализации дисперсионной среды, вида растворенных в ней неорганических соединений, характера химической обработки, соотношения между водой и углеводородной жидкостью и т.п.

Дисперсная фаза и дисперсионная среда.

Фаза – часть системы, имеющая одинаковые физические и химические свойства во всех своих точках, отделенная от всех других частей

системы поверхностью раздела, причем эти другие части обладают иными физическими и химическими свойствами.

Дисперсная система – раздробленная система, в которой одно вещество раздроблено (диспергировано) и распределено в другом веществе. Вещество, которое диспергировано, называется дисперсной фазой, а среда, в которой это вещество распределено – дисперсионной средой. Системы, состоящие из одной фазы, называются гомогенными, системы, состоящие из двух и более фаз и имеющие поверхность раздела между фазами, – гетерогенными. К гомогенным относятся истинные (молекулярные) растворы веществ, к гетерогенным – коллоидные растворы, суспензии, эмульсии, пены.

БПЖ – это многокомпонентные двухили трехфазные гетерогенные системы.

У гетерогенных систем дисперсионная среда представлена жидкостью (вода, нефть, дизельное топливо, синтетическая жидкость), а дисперсная фаза:

-

пензии).

нефтью, дизельным топливом (эмульсии);

Классификация БПЖ по природе дисперсионной среды.

Глинистые суспензии

Дисперсная фаза в виде мицеллы – глинистой частицы, покрытой гидратной оболочкой. Дисперсионная среда - межмицеллярная жидкость (свободная вода). В БПЖ как в дисперсных системах образуется пространственная коагуляционная структура, определяющая их основные свойства.

Эмульсии.

Эмульсия – термодинамически неустойчивая дисперсная система, образованные двумя (или более) взаимонерастворимыми или слаборастворимыми друг в друге жидкостями.

Жидкость, являющаяся непрерывной в эмульсии, в составе которой диспергирована другая жидкость в виде мелких глобул, называется дисперсионной (внешней) средой, а диспергированная жидкость – дисперсной (внутренней) фазой.

– гомогенная (однородная) термодинамически стабильная жидкая система с растворенными в ней одним или несколькими компонентами.

– гетерогенная (неоднородная) жидкая система с четким разделением компонентов на две фазы - полярную и неполярную, обладающие значительной свободной энергией.

Размер глобул в эмульсиях, как правило, составляет мкм 1 и более (можно наблюдать в оптический микроскоп), что придает им свойства, отличные от растворов.

Эмульсии, наряду с такими коллоидными системами как пены (пузырьки газа, разделенные тонкими прослойками жидкости) и туманы (капли воды или кристаллы льда в воздухе) являются неравновесными, т.е. термодинамически неустойчивыми системами.

3) Конструкция призабойного участка скважины.

Призабойным –называется участок от кровли продуктивного горизонта до конечной глубины скважины. В добывающих и нагнетательных скв. Конструкция этого участка должна обеспечивать:

-сохранять устойчивость стенок призабойного участка -наибольшую производительность скв.

-исключения прорыва к эксплуатируемым объектам посторонних жидкостей.

Существуют три основных варианта конструкции призабойного участка скв. При выборе наиболее рационального варианта конструкции призабойного участка скв.:

-особенности строения продуктивной зоны -тип коллектора и его классификационная принадлежность

-физико- геологич. Особенности продуктивного пласта. -ожидаемое пластовое давление

-опыт вскрытия прод. Зоны в соседних скважинах.

1й вариант

Скважину бурят до кровли продуктивного пласта, прерывают промежуточную ОК и цементируют ее. После испытания ОК на герметичность вскрывают продуктивный пласт. В зависимости от устойчивости стенок ствола скважины и типа коллектора вскрытый интервал продуктивного пласта:

-не закрепляют

-закрепляют потойной колонной в виде перфорированных труб или фильтров

Недостатки:

-непригодность для использования в залежах с многопластовым строением

-ограниченность протяженности вскрываемого интервала продуктивного горизонта при необходимости установки фильтра 1012м

-затрудненность борьбы с подошвенной водой

2й вариант

Вскрывают продук. Пласт, спускают эксплатационную колонну, оснащенную фильтром и цементируют ее выше кровли манжетное цементирование.

Не позволяет применять спец. Способы бурения в прод. Пласте и подбирать сво-ва ПЖ, исходя только и хара-тики и св-тв пласта.

Потому условия вскрытия прод. пласта по давлению и первым вариантом хуже.

3й вариант.

Продук. Пласт вскрывают на всю толщину спускают обс. Колонну и цементируют ее.

Для создания гидродин. Связи скв. С продук. Пластом ОК и и находящейся за ней цемент. Камень перфорируют.

Недостатки:

-при разбуревании многопластовой залежи верхние вскрытые продуктивные пласты подвергаются длительному отрицательному воздействию ПЖ.

-прод. пласты находятся в контакте с ТР который может существенно повлиять на прониц. Колек-ра в приствольной ее части.

-зависимость притока флюида от кач-ва перфорации.

Билет 22

1) Классификация породоразрушающего инструмента.

По назначению:

1.Для сплошного бурения (долота).

2.Для отбора керна (бурильные головки).

3.Для специальных работ (калибраторы, расширители и т.д).

По основному механизму РГП:

1.Дробящий.

2.Скалывающий.

3.Дробяще-скалывающий.

4.Режущий.

5.Режуще-скалывающий.

6.Истирающий.

Классификация долот. По конструкции:

1.Опорные. На опоре закреплена шарошка – вращающаяся относительно корпуса часть долота, оснащенная вооружением.

2.Безопорные. Долото не имеет вращающихся частей.

Опорные долота.

Вооружение – совокупность элементов, непосредственно разрушающих породу.

Тип вооружения: зубья, зубки (штыри), комбинированное. Количество шарошек: 1, 2, 3

Система смазки опоры долота: не герметизированная, герметизированная. Система промывки: центральная, периферийная (боковая, гидромониторная).

Динамика долота.

Характер взаимодействия вооружения шарошки с забоем, и, следовательно, специфика РГП на забое зависят от:

1.Размеров и плотности размещения вооружения в венце.

2.Конфигурации шарошек.

3.Расположения их осей.

Взависимости от этих факторов шарошечное долото может быть отнесено к породоразрушающему инструменту дробяще-скалывающего или дробящего действия.

У шарошечного долота, в отличие от лопастного, с забоем одновременно взаимодействует лишь небольшая часть вооружения.

Безопорные долота:

1.Лопастные:

a.Длиннолопастные.

b.Коротколопастные.

2.Матричные.

3.Комбинированные (гибридные).

Лопастные долота относятся к инструменту режущего или режущескалывающего действия. Предназначены для бурения в породах мягких и отчасти средней твердости.

Короткопастные долота.

Долота ИСМ (Институт сверхтвердых материалов, Киев) оснащены зубками из сверхтвердого материала «Славутич».

Бурильные головки.

Используются в составе колонкового набора (колонкового долота). Бурильные головки трех типов: лопастные, шарошечные, матричные.

2) Функции промывочных жидкостей. Требования к БПЖ.

Основные функции БПЖ:

1.Удаление выбуренной породы с забоя скважины.

2.Транспортировка выбуренной породы (бурового шлама) на поверхность.

3.Охлаждение долота.

4.Передача гидравлической энергии забойному двигателю.

Дополнительные функции БПЖ:

1.Создание достаточного давления на вскрытые скважиной пласты, чтобы исключить газонефтеводопроявление.

2.Образование на стенках скважины тонкой, но прочной и малопроницаемой фильтрационной корки, предотвращающую проникновение ПЖ или ее фильтрата в породы.

3.Удержание во взвешенном состоянии твердой фазы при времен-

ном прекращении циркуляции.

4. Снижение трения между породой и долотом, между стенками скважины и БК.

5. Снижение веса БК или ОК, находящейся в скважине за счет выталкивающей силы, уменьшая нагрузку, действующую на подъемный механизм БУ.

Требования к БПЖ:

1.Облегчать разрушение породы долотом или, по крайней мере, не затруднять процесс разрушения и удаления обломков с поверхности забоя.

2.Не ухудшать коллекторские свойства продуктивных пластов.

3.Не вызывать коррозию и износ бурильного инструмента и бурового оборудования.

4.Обеспечивать получение достоверной геолого-геофизической информации при бурении скважины.

5.Не растворять и не разупрочнять породы в стенках скважины, сохраняя ее номинальный диаметр.

6.Обладать устойчивостью к действию электролитов, температуры и давления.

7.Обладать низкими пожаровзрывоопасностью и токсичностью, высокими гигиеническими свойствами.

8.Быть экономичной, обеспечивая низкую стоимость метра проходки.

Ни одна из известных ПЖ не является универсальной.

3)Технология крепления скважины.

Билет 23

1)Шарошечные долота

Шарошечные долота относятся к породоразрушающим инструментам дробяще-скалывающего действия. При бурении скважин в основном применяются трехшарошечные долота. Некоторое применение находят и одношарошечные долота. Они предназначены для низкооборотного роторного бурения в породах средней твердости и относятся к долотам режуще-скалывающего действия.

Трехшарошечное долото состоит из секций, сваренных между собой.

Верхняя часть сваренных между собой секций образует корпус. На верхнем конце корпуса нарезается присоединительная резьба. Число секций равно числу шарошек.

Трехшарошечные долота состоят из трех функциональных систем:

1.Система вооружения долота - совокупность всех зубцов на всех шарошках;

2.Система опоры долота - совокупность подшипников всех шарошек;

3.Системы промывки долота - совокупность всех промывочных узлов долота.

Вооружение шарошечных долот

Система вооружения долота предназначена для эффективного разрушения горной породы на забое скважины.

Типы вооружения:- Фрезерованное (стальные зубья);-

Штыревое(твёрдосплавные зубки); Трехшарошечные долота разрушают горную породу дроблением и

скалыванием Эффект скалывания породы значительно увеличивает производительность долота.Эффект скалывания достигается за счет: многоконусности шарошек;смещения осей шарошек.

По расположению шарошек относительно друг друга следует различать два вида долот: долота с самоочищающимися шарошками, у которых центральные венцы каждой из шарошек входят в межвенцовое

пространство соседних шарошек; долота с несамоочищающимися шарошками, у которых контуры соседних шарошек не пересекаются.

Промывка шарошечных долот: Боковая – гидромониторная,

Центральная.

2) Параметры БПЖ и приборы для их измерения.

Из всей совокупности свойств БПЖ выделяют те, которыми можно оперативно управлять в процессе промывки скважины – параметры (технологические свойства).

Параметры подлежат обоснованию в рабочих проектах на строительство скважины.

К основным параметрам БПЖ относятся:

1.	Плотность	, кг/м3- масса единицы объема ПЖ.
2.	Условная	вязкость	УВ ,	c , которая косвенно характеризует

гидравлическое сопротивление течению. Определяется временем истечения заданного объема ПЖ через вертикальную трубку.

3. Показатель фильтрации Ф , 3 см (для ПЖ на водной основе – водоотдача), который косвенно характеризует способность ПЖ отфильтровываться через стенки ствола скважины. Определяется количеством дисперсионной среды, отфильтрованной через проницаемую перегородку. Регламентируют: площадь, перепад давления, время.

4. Толщина фильтрационной корки K , мм , которая косвенно характеризует способность ПЖ к образованию фильтрационной корки на стенках скважины. Определяется толщиной корки, полученной при измерении показателя фильтрации.

5.Пластическая вязкость , c Па*с , которая характеризует темп роста касательных напряжений сдвига при увеличении скорости сдвига в случае, когда зависимость касательного напряжения сдвига от градиента скорости сдвига представлена в виде прямой (не проходящей через начало координат), определяемая углом наклона этой прямой.

6.Статическое напряжение сдвига СНС , Па , которое характеризует

прочностное сопротивление ПЖ, находящейся в покое заданное время (1 и 10 мин). Определяется касательным напряжением сдвига, соответствующим началу разрушения ее структуры.

7. Динамическое напряжение сдвига , Па , которое косвенно характеризует прочностное сопротивление ПЖ течению. Определяется отрезком на

осикасательного напряжения сдвига, отсекаемым	прямой, отображающей
зависимость касательной напряжения сдвига	от градиента скорости
сдвига при течении ПЖ.

8.Водородный показатель pH , который характеризует активность или концентрацию ионов водорода в ПЖ. Равен отрицательному десятичному логарифму активности или концентрации ионов водорода.

9.Показатель минерализации NaCl MNaCl , %, мг/л, который косвенно характеризует содержание водорастворимых солей в ПЖ. Условно определяется эквивалентным содержанием хлорида натрия в фильтрате ПЖ.

10.Напряжение электропробоя э U , В , которое косвенно характеризует стабильность ПЖ на углеводородной основе. Определяется разностью

потенциалов в момент разряда тока между расположенными на определенном расстоянии электродами, погруженными в ПЖ.

3) Обвязка обсадных колонн По истечении регламентированного срока твердения ТР обсадную колонну

на устье соединяют с предыдущей и герметизируют межколонное пространство таким образом, чтобы в любой последующий момент можно было контролировать давление в нем.

Обвязывают ОК друг с другом при помощи колонных головок разных конструкций. Наиболее универсальными являются клиновые колонные головки КГ

Клиновая колонная головка После окончания цементирования ОК висит на крюке БУ.

Ее натягивают с расчетным	усилием, затем при помощи клиньев
подвешивают в КГ.На верхний	конец ОК навинчивают пьедестал и

соединяют его последний с фланцем корпуса головки.