Щільність бурового розчину

Перед тим як розпочати обчислення щільності бурових розчинів, необхідно спочатку дати визначення цього поняття. Щільність бурового розчину має на увазі співвідношення ваги до обсягу. Стандартна одиниця виміру виражається у грамах на кубічний сантиметр або кілограмах на кубічний метр (г/см³, кг/м³). Для вимірювання даного параметра служать пікнометри та ваги важільних густонамірів. На більш серйозному бурінні застосовують спеціальні ареометри АГ-ЗПП.

Схема виготовлення бурового розчину.

Цей апарат має такі складові: мірна склянка, поплавець зі стрижнем, вантаж, що знімається.Вимірювання виробляють за допомогою прикріпленого штифтами склянки до поплавця. Стрижень має дві вимірювальні шкали: перша - основна, друга - поправна. Допоміжна шкала використовується у тому випадку, коли роботи ведуться з мінералізованою водою.

Основний прилад має два поділки: перший для щільності бурового розчину в діапазоні 900-1700 кг/м³, а другий - 1600-2400 кг/м³. Причому в першому випадку вантаж знаходиться на мірній склянці, а в другому він знятий.

Що таке дололто та як ним користуватися.

Спосіб контролювати структуру та властивості бурового розчину

Під час буріння виникає необхідність визначення густини бурових розчинів. Для цього вже давно розроблено низку способів та формул.

Схема найпростішого виготовлення бурового розчину.

Список методологій можна знайти в РД 39-2-645-81 «Методика контролю параметрів бурових розчином» (вітчизняна регламентація), також можна орієнтуватися на розробки американського нафтового інституту (API). Але все ж таки під час процесу буріння більше дотримуються і орієнтуються на закордонністандарти.

Відповідно до стандартів API, щільність бурового розчину вимірюють в фунтах на галон. Популярність застосування терезів обумовлена тим, що вони дають досить точні дані і на них ніяк не позначається температура навколишнього середовища. Їхня похибка складає всього 0,9-2,4. г/см³.

Вимірювальні роботи бурового розчину виглядають так:

Чашка закривається щільно кришкою, після чого акуратно загортається. У кришці є спеціальний отвір, з якого може вийти надлишок розчину.
Далі ваги ставлять на призму, методом зсуву бігунка коромислом з розміткою досягають рівноваги між чашкою і водоноском.
Отриманий результат слід записати. Причому округляти значення не можна, параметри слід записувати точно до останнього грама. Система вимірів буде у вигляді г/см³.

Калібрування ваг: особливості

Схеми промивання з виходом бурового розчину поверхню.

Для того, щоб буровий розчин мав точний показник, ваги для нього необхідно калібрувати прісною водою. Стандартний показник щільності води - 1 г/см3 при температурі 210°С. Щоб досягти його, слід свинцевий дріб, який знаходиться на кінці коромисла, додати або відібрати. Натомість можна скористатися регулюванням гвинта, який розташований там же.

Щільність бурового розчину, що виготовляється, необхідно підбирати, орієнтуючись на умови запобігання втрати стабільності гірських порід, що кристалізуються стінок свердловини і гідророзривів. Саме вимір такого параметра зумовлює контроль тиску у свердловині.

Властивості бурового розчину

Є п'ять основних моментів, за якими складається характеристика розчину:

по в'язкості;
за щільністю;
з водовіддачі;
за хімічними властивостями;
за вмістом твердих фаз.

Перший показник впливає на очищення стовбура свердловини та підтримання бариту та твердої фази під час СПО. Але за високої в'язкості можуть виникнути деякі проблеми:

Схема оптимізації складу бурових розчинів

знизиться темп буріння, відповідно, знадобиться більше часу, щоби закінчити роботу;
тиск насоса буде підвищеним, що призведе до сильних пульсацій у тиску та поршнення під час СПО;
обладнання, яке має контролювати тверду фазу, може почати давати збої, що здатне призвести до поломок, отже є ризик втратити час і фінанси на ремонт.

Від якості в'язкості залежатиме вид потоку: ламінарний чи турбулентний. Другий момент – щільність бурового розчину.

Контроль частки допомагає спостерігати тиск пластових флюїдів.

Якщо це значення буде підвищеним, то можуть виникнути неприємності, а саме:

знизиться швидкість проходки;
зросте можливість диференціального прихоплення;
може статися розрив пласта, отже, втратиться циркуляція під час обсадження свердловини;
збільшиться ціна бурового розчину.

Якщо є еквівалентна щільність шламу, то проблем з очищенням стовбура свердловини не виникне.

Параметр водовіддачі в першу чергу важливий для того, щоб була можливість запобігти утворенню кірки на фільтрах, що призводить до зниження диференціального захоплення. Щоб він не порушувався, колекторські властивості пластів бажано контролювати, щоб показник водовіддачі в продуктивних шарах залишався при низьких значеннях.

Додаткові моменти

Схема блоку очистки бурового розчину.

Дуже важливо пам'ятати і про градієнти величин. При бурінні свердловини звертають увагу на види тиску (поровий, пластовий, тиск гідророзривів, геостатичний і т.д.), температуру навколишнього середовища і всередині стовбура свердловини, мінералізацію, електроопір та ін. як градієнт величини. Він означає величину за кожен метр проходки бура.

Сучасні бригади часто стикаються з такою проблемою, як плутанина величин. Як згадувалося вище, вітчизняний вимір прийнято вважати 1 г на 1 см3 (кг/м3), а за кордоном параметри позначаються в фунтах на галон. Тому при добутку обчислювальних співвідношень можна дуже заплутатися.

У буровій діяльності є таке поняття, як еквівалентна густина. Воно враховує додатковий тиск, який обов'язково виникає під час циркуляції бурового розчину або якщо є гирловий тиск. Більш конкретно воно позначає, яке тиск діє у певній точці потоку та яке його співвідношення до глибини.

Отже, специфічних формул обчислення щільності бурового розчину немає. Для полегшення та вирішення такого завдання є спеціальні інструменти. Але при солідних роботах про це завжди дбають заздалегідь.