бурение Лаба 2

ЮРГТУ(НПИ) кафедра

Приборы для определения основных свойств глинистого раствора

Лабораторная работа №2

Цель работы: изучить конструкцию и принцип работы основных приборов для определения параметров промывочных жидкостей; произвести замеры параметров различных промывочных жидкостей.

Пояснение к работе

Качество глинистого раствора характеризуется целым рядом параметров: удельным весом (плотность), вязкостью, водоотдачей, толщиной глинистой корки, статическим напряжением сдвига, стабильностью и суточным отстоем, содержанием песка.

Удельный вес (плотность). Определяет величину гидростатического давления на забой и стенки скважины, а также на его несущую способность. Повышение плотности позволяет предотвратить обрушение стенок скважины, самоизливы выбросы. Удельный вес глинистого раствора определяют на буровой ареометром (рис. 1). Он состоит из стакана 7, привинченного к нему груза 2, поплавка 3 с градуированной шкалой 4, двух штифтов 5, служащих для прикрепления к стакану поплавка.

Удельный вес глинистого раствора измеряется следующим образом. Поворотом поплавка отсоединяют стакан и наливают в него исследуемый глинистый раствор. После этого соединяют стакан с поплавком, тщательно отмывают ареометр от остатков выдавленного из стакана глинистого раствора и опускают его в сосуд с пресной водой. Отметка на шкале, соответствующая уровню воды, покажет удельный вес глинистого раствора, залитого в стакан.

При бурении скважины необходимо, чтобы давление столба: жидкости в скважине несколько превышало давление в проходимых нефтеносных, газоносных или

водоносных пластах. Поэтому удельный вес применяемого глинистого раствора должен соответствовать этому требованию.

При разбуривании горизонтов, предрасположенных к обваливанию пород следует увеличивать удельный вес. В случае прохождения трещиноватых, кавернозных пластов надо наоборот, уменьшить удельный вес глинистого раствора, чтобы предотвратить его уход в эти горизонты.

В неосложненных условиях бурения удельный вес глинистого раствора поддерживают в пределах 1,18-1,22 Г/см³.

Вязкость. Под вязкостью понимают внутреннее трение, существующее между слоями жидкости при их перемещении. Внутреннее трение, возникающее при движении глинистого

раствора, слагается из трения между молекулами физически связанной воды, между глинистыми частицами, а также между молекулами физически связанной воды и глинистыми частицами. От этого параметра зависит способность раствора выносить буровой шлам и закупоривать трещины и поры в стенках скважины.

Для определения вязкости существуют специальные приборы - вискозиметры, но из-за сложности конструкции они на буровых не применяются.

Быстро измерить вязкость на буровой можно при помощи упрощенного прибора - стандартного полевого вискозиметра (рис. 2). В этом случае вязкость глинистого раствора определяется по времени его истечения через 5 - мм трубочку.

На воронку 1 надевают специальную съемную сетку 4 и через нее наливают в воронку 700 см³ исследуемого глинистого раствора из кружки, разделенной поперечной перегородкой на две неравные: части (500 и 200 см³). При заливании раствора отверстие трубки. 2 закрывают пальцем. Затем, перевернув кружку 3 вверх 500см³ частью и подставив ее под трубку воронки, открывают отверстие трубки. Время истечения из воронки 500 см³ глинистого раствора, замеренное секундомером, показывает условную вязкость раствора в сек.

При бурении в пористых, трещиноватых породах с малым пластовым давлением, поглощающих промывочную жидкость, высокая вязкость последней способствует закупорке пор и каналов в пласте.

При бурении в пластах, содержащих газ, приходится уменьшать вязкость для лучшего прохождения пузырьков газа через столб жидкости.

В нормальных условиях бурения условную вязкость глинистого раствора устанавливают равной 18 - 22 сек.

Водоотдача. При бурении скважины глинистый раствор под влиянием перепада давления проникает в поры пластов и со временем закупоривает (глинизирует) их. Образовавшаяся на стенках скважины глинистая корка препятствует проникновению в пласты даже очень малых частиц глины, но не задерживает воду, отделяющуюся от глинистого раствора. Величина водоотдачи зависит от свойств глинистого раствора.

Если применяется глинистый раствор низкого качества, то на стенках скважины образуется толстая, рыхлая и неплотная глинистая корка, через которую отфильтровывается вода в пласт. Образование толстой глинистой корки сужает ствол скважины, что может вызвать прилипание (прихват) бурильной колонны. Кроме того, проникновение отфильтрованной воды в породе может привести к их набуханию и обвалам. В связи с этим всегда стремятся максимально снизить водоотдачу глинистого раствора.

Имеется несколько типов приборов для измерения водоотдачи. На рис. 3 показан широко применяемый прибор ВМ-6, состоящий из фильтрационного стакана 1, напорного цилиндра 2, внутри которого перемещается плунжер с грузом-шкалой 3.

Для определения водоотдачи плунжер вместе с грузом-шкалой вынимают из напорного цилиндра, отвинчивают фильтрационный стакан и на решетку, находящуюся в нем, накладывают бумажный фильтр. Затем в фильтрационный стакан наливают 120 см³ глинистого раствора

и привинчивают его к напорному цилиндру. Цилиндр заполняют маловязким машинным маслом и вставляют в него плунжер с грузом-шкалой. Плунжер устанавливают так, чтобы нулевое деление шкалы совпадало с отсчетной риской вверху цилиндра. Регулируют положение плунжера путем выпускания масла из цилиндра при помощи игольчатого клапана 4.

После установки плунжера открывают клапан в дне стакана и спустя 30 мин производят по шкале замер водоотдачи в см³/30 мин.

Толщина глинистой корки. Для определения толщины глинистой корки используют фильтрационную корку, остающуюся на фильтре при замере водоотдачи. В этих целях фильтр вместе с коркой осторожно извлекают из прибора, отмывают от раствора слабой струей воды и помещают на стекло фильтром вверх. Фильтр осторожно снимают и на специальном приборе иглой измеряют толщину глинистой корки.

Статическое напряжение сдвига характеризует прочность структуры неподвижного раствора. Эта прочность возрастает с течением времени, прошедшего с момента перемешивания глинистого раствора. Было установлено, что этот параметр целесообразно измерять через 1 мин и 10 мин после окончания перемешивания. Разница в результатах измерений показывает, насколько упрочнилась структура глинистого раствора за 10мин.

Статическое напряжение сдвига определяют приборами различного типа, однако на практике наиболее распространен прибор СНС-2 (рис. 4)

На стойке прибора 3 на стальной нити 2 в специальной трубке 9 подвешен цилиндр 1, имеющий диск 7 с ценой деления 2 и указатель 8.

Соосно с цилиндром расположен стакан 4, укрепленный на вращающемся столике 5. Столик вращается от электродвигателя 6. Скорость вращения стакана с раствором составляет 0,2 об/мин. Изменение скорости вращения стакана не допускается, так как это вызовет снижение точности измерения.

Тщательно перемешанный глинистый раствор заливают в пространство между подвесным цилиндром и стаканом и после выдержки в течение 1 или 10 мин включают электродвигатель. По диску следят за углом закручивания нити до момента сдвига раствора на стенках стакана.

К прибору прилагаются три пары проволок: первая пара (диаметром 0,3мм) служит для измерения статического напряжения сдвига от 0 до 40мГ/см², вторая (диаметром 0,4 мм) – от 0 до 100 мГ/см² и третья (диаметром 0,5мм) – от 0 до 200 мГ/см².

При нормальных условиях бурения рекомендуется поддерживать статическое напряжение сдвига не более 20 мГ/см². Глинистый раствор с большим статическим напряжением сдвига (до 200 мГ/см² и более) применяется для предупреждения поглощения глинистого раствора в пористые пласты.

Стабильность и суточный отстой характеризуют коллоидные свойства глинистого раствора. Под стабильностью понимают способность глинистого раствора сохранять свой удельный вес вдоль оси скважины.

Для измерения стабильности глинистый раствор наливают в цилиндрический сосуд (рис. 5), имеющий отверстия в дне и в средней

части. После отстаивания глинистого раствора в течение 24 ч измеряют

удельный вес верхней и нижней частей раствора. Разница в значениях удельного веса раствора является мерой стабильности. Для неосложненных условий бурения стабильность должна быть не более 0,02.

Для измерения суточного отстоя хорошо перемешанный глинистый раствор наливают в градуированный цилиндр емкостью 100 см³ и

оставляют в покое на сутки. Суточным отстоем называют количество воды, выделившейся из глинистого раствора за сутки (в % от общего

объема). Высококачественный глинистый раствор суточного отстоя не

имеет.

Содержание песка. Этот параметр характеризует содержание в растворе собственно песка, кусочков выбуренной породы, увеличивающих износ деталей насосов, турбобуров, бурильных труб и т. д.

Определяют содержание песка по объему образовавшегося осадка в специальном отстойнике при нахождении в нем разжиженного глинистого раствора.

Определять объем осадка следует в растворе, выходящем из скважины, в начале желобной системы и из приемного мерника, т. е. в растворе, поступающем в скважину. Разница

содержания песка в этих пробах (в %) характеризует степень очистки раствора от выбуренной породы на поверхности.

Выполнение работы.

Раствор №1 Раствор №2

1л. воды 1л. воды

20 гр. бентонита 20 гр. бентонита

5 гр. ФХЛС 5 гр. ФХЛС

2 гр. КМЦ 2 гр. КМЦ

20 гр. барита

Замеры:

Вывод: в ходе проделанной работы мы ознакомились с конструкцией и принципами работы основных приборов для определения параметров промывочной жидкости и произвели замеры параметров на примере 2 растворов.

№ раствора	Удельный вес, г/см ^3	Вязкость, с	Водоотдача, см3/30 мин.	СНС1	СНС10
1	1,1	24	20	3^0	7^0
2	1,2	26	20	7^0	10^0

Работу выполнил:

Работу проверил: