Призначення, функції, типи промивних рідин та вимоги до них, Безкоштовні курсові, реферати
Промивання свердловин при існуючих в даний час способах буріння є технологічно необхідною, що і визначає призначення бурових промивних рідин (БПЗ) як засобів очищення вибою і стовбура свердловин від шламу і винесення його на денну поверхню. За сучасної конструкції свердловин на поверхню виноситься в середньому 80 – 150 тонн шламу на 1000 м довжини ствола. Необхідною умовою ефективного винесення шламу зі свердловини є наявність циркуляції промивної рідини по стволу з такою мінімальною швидкістю потоку в кільцевому просторі, щоб попередити, з одного боку, зайве накопичення шламу в середовищі промивного розчину, з іншого - не допустити гідророзриву промивної рідини.
Окрім основного призначення, БПЗ виконують цілий ряд цільових функцій у зв'язку зі специфікою бурової технології, активною взаємодією їх з глибинним і поверхневим обладнанням циркуляційних систем, з різними по літології гірськими породами, з різними за складом і властивостями пластовими флюїдами.
Всі функції БПЗ можна розділити на три групи:
- гідростатичні функції:
1) створення протитиску на стінки ствола;
2) надання протитиску на пластові флюїди;
3) утримання дисперсної фази та шламу у зваженому стані за відсутності циркуляції;
4) полегшення ваги колон при спускопідйомних операціях;
- гідродинамічні функції:
1) очищення вибою;
2) очищення стовбура та винесення шламу на денну поверхню;
3) управління гідравлічним зв'язком системи «свердловина – пласт»;
4) охолодження породоруйнівних інструментів і трутьсяповерхонь;
5) передача енергії гідравлічному забійному двигуну (ГЗД) та долоту;
6) кольматація стінок ствола;
7) покращення буримості гірських порід за рахунок гідромоніторного ефекту;
- фізико-хімічні функції:
1) попередження набухання глин і глиновмісних порід;
2) профілактика зниження природної проникності (забруднення) продуктивних пластів;
3) попередження затяжок та прихватів колон у свердловинах;
4) змащення поверхонь тертя;
5) захист бурового обладнання та інструменту від корозії;
6) зниження абразивності гірських порід, що розбурюються;
7) покращення буримості гірських порід (ефект Ребіндера, підвищення зносостійкості елементів озброєння доліт та ін.);
8) попередження розчинення водорозчинних солей, що містяться в розрізах свердловин;
9) попередження розчинення та розтеплення цементу в багаторічномерзлих породах.
Перелічені функції БПЗ нерівнозначні, необхідність і повнота реалізації більшості з них пов'язана з конкретними цілями та умовами буріння свердловин, зокрема, з характеристикою продуктивних пластів і флюїдів, що їх насичують, з виглядом і характером ускладнень, пластовими температурами і тисками та ін. Такі функції, як гідростатичні, очищення вибою та стовбура свердловин від шламу, покращення буримості гірських порід, профілактика забруднення продуктивних пластів, важливі при будівництві практично будь-якої нафтогазової свердловини. p align="justify"> При бурінні свердловин у складних геолого-фізичних умовах дуже важливими є функції БПЗ, спрямовані на профілактику ускладнень. При використанні БПЗ для тимчасової (при кущовому бурінні) або тривалої консервації свердловин, поряд з функцією утримання твердої фази у зваженому стані, дужеважливою стає функція захисту обсадних колон від корозії тощо.
Класифікація та вимоги до бурових промивних рідин
Класифікація бурових промивних рідин покликана систематизувати, згрупувати їх за певними ознаками, що дозволяє оцінити сферу застосування та вибрати тип рідини за інтервалами буріння на стадії розробки проекту для будівництва свердловини. Класифікація промивних рідин полегшує їхнє вивчення.
Групують БПЗ за такими класифікуючими ознаками:
а) за характерними особливостями дисперсійного середовища:
1) за полярністю – на водній основі (полярне середовище), на вуглеводневій основі (неполярне, гідрофобне середовище);
2) за складом мінералізації - хлорнатрієві, хлоркальцієві та ін;
3) за ступенем мінералізації - прісні, слабо-, середньо-і високомінералізовані;
4) за лужністю – сильнокислі (pH менше5), слабокислі (pH від5,1 до7>), слаболужні (pH від7,1 до8,4), лужні (pH від8,5 до11), високолужні (pH більше11,1);
б) за характерними особливостями дисперсної фази:
1) за складом та вмістом активної та неактивної твердої фази – глинисті, малоглинисті, колоїдні, аргілітові, карбонатні та ін;
2) за фазовим станом дисперсної фази – що містять тверду фазу (глину, крейду та ін), полімергелеві, гідрогелеві;
в) за видом хімобробки:
1) гуматні; 2) лігносульфонатні; 3) полісахаридні; 4) полігліколеві; 5) біополімерні та ін;
г) за способом приготування:
1) напрацьовані у процесі буріння; 2) одержані за допомогою спеціальних технічних засобів;
д) за призначенням:
1) длябуріння під кондуктор; 2) для розбурювання основного ствола; 3) для розтину продуктивних пластів; 4) для консервації свердловин; 5) для боротьби з осипами та обвалами та ін.
Загалом у буровій практиці БПЗ поділяються, в основному, за першою ознакою на три класи:
1) розчини на водяній основі; 2) розчини на вуглеводневій основі;
3) гази, газомісткі, пінні системи.
Існують різні підрозділи класів на групи та підгрупи, при цьому в основу їх формування закладено перелічені вище класифікаційні ознаки. Прикладом може бути класифікація БПЗ, подана у таблиці 1.
Як видно з таблиці 1, бурової технології найбільш широко представлені промивні рідини на водній основі, що обумовлено їх кращим відповідністю вимогам, що пред'являються до БПЗ. Зокрема, вони досить прийнятно відповідають вимогам охорони праці, екологічної безпеки та технології буріння глибоких нафтогазових свердловин загалом.
Таблиця 1 - Класифікація бурових промивних рідин
На малюнку 1 схематично наведені основні вимоги до промивних рідин при будівництві нафтогазових свердловин.
Спільними є вимоги екологічної та промислової безпеки, технологічності та економічності БПЗ.
Фундаментальними є вимоги охорони праці та екологічної безпеки рідини для промивання.
Інші вимоги до БПЗ специфічні і стосуються, переважно, бурової технології. Узагальнюючою є вимога ефективного виконання цільових функцій БПЗ, для реалізації якої необхідна висока підготовка фахівців не тільки в галузі бурової технології, геології та нафтопромислової.механіки, а й у галузі механіки суцільних середовищ, і навіть у сфері фізичної хімії дисперсних систем і поверхневих явищ.
Найважливішою вимогою до БПЗ є вимога якісного розтину продуктивних пластів, що реалізується не тільки через фізико-хімічну функцію розчину для промивання. Вся технологія первинного розтину нафтогазових колекторів має бути орієнтована на виключення негативного впливу БПЗ на природну проникність (забруднення) приствольної зони продуктивного пласта. Тому необхідно добре представляти причини забруднення (блокування) пір пластів, методи та засоби профілактики забруднення, що охоплюють усі сторони технології розбурювання продуктивних пластів, які можуть вплинути на час освоєння свердловин, на наступні дебіти та на нафтовіддачу пластів загалом.