Стабілізація бурових розчинів в умовах підвищених температур та мінералізації

Пропонуємо нашим відвідувачам скористатися безкоштовним програмним забезпеченням «StudentHelp», яке дозволить вам лише за кілька хвилин виконати підвищення оригінальності будь-якого файлу у форматі MS Word. Після такого підвищення оригінальності ваша робота легко пройдете перевірку в системах антиплагіат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Програма «StudentHelp» працює за унікальною технологією так, що на зовнішній вигляд файл з підвищеною оригінальністю не відрізняється від вихідного.

Результат пошуку

реферат Стабілізація бурових розчинів в умовах підвищених температур та мінералізаціїТип роботи: реферат. Доданий: 29.04.13. Рік: 2013. Сторінок: 10. Унікальність з antiplagiat.ru:

ЗМІСТ ВСТУП 3 1. Бурові розчини в умовах підвищених температур та мінералізації 4 2. Стабілізація бурових розчинів 8 3. Реагенти 10 ВИСНОВОК 13 БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК 14

ВСТУП У будівництві свердловин на нафту та газ значну роль відіграє технологія бурових розчинів. У процесі будівництва свердловин бурові розчини повинні забезпечувати безпеку та безаварійність ведення робіт за високої швидкості та буріння та якісного розтину продуктивного пласта. Параметри розчину змінюються під дією температури, тиску, пластової води та частинок вибуреної породи. Щоб підтримати параметри розчину на належному рівні, розчин додають хімічні реагенти. Обробка хімічними реагентами проводиться задля забезпечення тих чи інших якісних показників, але основне її призначення - стабілізація бурового розчину як дисперсної системи або зміна структурно-механічних властивостей цієї системи. Ці дві задачівзаємопов'язані.

Бурові розчини в умовах підвищених температур та мінералізації

Бурові розчини використовуються в найрізноманітніших гірничо-геологічних умовах, при цьому на їх фізико-механічні властивості впливають порізно, або спільно температура, тиск, електроліти, стабільність, контракція, швидкості зсуву, режим течії та ін. аномальних та близьких до них значеннях призводять до негативних змін бурових розчинів. Температура, що досягає на вибої від +5С до 250 С і більше, створює найбільші проблеми при регулюванні властивостей бурових розчинів, при цьому в циркулюючому розчині на гирлі анна майже завжди менше 45 5%, ніж на вибої, за рахунок віддачі тепла стінкам свердловини. Але на глибині близько 3000 м температура розчину на вибої приблизно однакова при циркуляції, за її відсутності та спуско-підйомних операціях, за винятком аномальних зон та вічної мерзлоти. Зниження температури відбувається також зі збільшенням витрати в циркуляції та діаметра бурильних труб. У всіх випадках температура РУО менше, ніж у розчинах на водній основі, причому при її підвищенні в'язкість знижується, а СНР зростає. Крім того, при підвищенні температури:

знижується в'язкість дисперсійного середовища, що призводить до оборотного зниження пластичної в'язкості; зменшується товщина сольватної оболонки гідратованих частинок, що полегшує їх коагуляцію та флокуляцію і призводить до оборотного підвищення динамічної напруги зсуву (ДНС), а при високих температурах – до незворотних структурних змін; послаблюються зв'язки між агрегованими лусочками внаслідок інтенсивного броунівського руху та зростання числа контактів, при цьому збільшується ступінь диспергування з незворотнимпідвищення структурно-механічних властивостей; відбувається термоокислювальна деструкція хімреагентів, часто до незворотного стану, у зв'язку з чим різко підвищується фільтрація; при температурі 95С всі гідрооксиди реагують з глинистими мінералами, особливо при високій лужності м вмісту твердої фази. Так, наприклад, добавка вапна в глинистий розчин при температурі 120С і більше, призводить до утворення затверділих гідратованих алюмосилікатів; підсилюється іонна активність будь-якого електроліту та розчинність солей з порушенням іонної рівноваги, що призводить до збільшення коагуляції, іммобілізації води, руйнування глинистої кірки та зростання фільтрації. Підвищений тиск сприяє збільшенню щільності бурового розчину і, як наслідок, зниженню швидкостей буріння, збільшенню в'язкості фільтрату в РУО і зниженню втрат фільтрації, а на швидкість фільтрації впливає незначно. Дуже великий вплив на властивості розчину надають різні солі. Так, при попаданні в розчин одновалентних солей іони хлору збільшують негативний заряд дисперсійного середовища, а іони натрію позитивний заряд, що призводить до зменшення негативного заряду частинок і сил відштовхування між ними і, як наслідок, коагуляції. Така система не може утворити непроникну глинисту кірку, тому різко зростає фільтрація. Добавка хлоридів та інших солей знижує рН через заміщення іонів водню обмінного комплексу глін іонами натрію. У 1%-ному розчині NaCl бентоніт гідратується задовільно, у 5%-ному - незначно, а в 15%-ному і вище - бентоніт негідратується і випадає в осад. Механізм впливу полівалентних солей аналогічний вище описаного, але значно сильніший. Всі солі сприяють інтенсивній корозії обладнання, особливо припідвищену температуру. Для підтримки властивостей бурового розчину в більшості випадків для буріння використовують хімічно оброблені промивні рідини. Обробка хімічними реагентами проводиться задля забезпечення тих чи інших якісних показників, але її основне призначення — стабілізація бурового розчину як дисперсної системи чи зміна структурно-механических властивостей цієї системи.

Стабілізація бурових розчинів

Під стабілізацією бурового розчину розуміється приведення його у стійкий стан. Сутність процесу стабілізації - запобігання укрупненню (агрегування) твердої фази за рахунок гідрофільності частинок, адсорбційної захисної плівки та відповідного заряду оболонок. Регулювати властивості можна або зміною концентрації та дисперсності твердої фази, або обробкою спеціальними хімічними реагентами, або при одночасному використанні цих способів. Перш ніж вводити додаткову кількість або новий компонент дисперсної фази (або хімреагент), слід видалити з промивної рідини зайву тверду фазу, у тому числі тонкодисперсну, понад кількість, яка необхідна для збереження стабільності системи, утримання важких частинок у зваженому стані при зупинках циркуляції та формування малопроникної фільтраційної кірки у стінках свердловини. Додаткові компоненти необхідно вводити в циркулюючу рідину рівномірно протягом одного або кількох повних циклів циркуляції і лише після того, як вона пройшла через механізми очисної системи. Обробка хімічними реагентами проводиться задля забезпечення тих чи інших якісних показників, але основне її призначення - стабілізація бурового розчину. Утворення гідратних оболонок і збільшення їх розмірів при об- роботібурового розчину хімічними реагентами призводить до зменшення вмісту вільної води і відповідно збільшення кількості пов'язаної води. Адсорбційні захисні плівки на поверхні частинок є структурно-механічним бар'єром, що перешкоджає їх агрегування. Як правило, вони відрізняються високою гідрофільністю. Процес стабілізації зазвичай супроводжується пептизацією розчину, тобто. роз'єднанням агрегатів частинок твердої фази на дрібніші, що підвищує щільність та міцність фільтраційної кірки. Стабілізація та пептизація бурового розчину забезпечують зниження водовіддачі. Підвищення кількості зв'язаної води, збільшення числа дисперсних частинок у твердій фазі дещо підвищують в'язкість та СНР. Регулювання структурно-механічних властивостей промивних рідин може бути спрямоване як на підвищення їхньої в'язкості та граничної статичної напруги зсуву, так і на зменшення цих показників. Під час обробки хімічними реагентами для стабілізації бурових розчинів надмірна кількість реагентів може бути причиною надмірного збільшення товщини гідратних оболонок, що внаслідок різкого зменшення сил взаємного тяжіння призводить до падіння міцності структури та її порушення, тобто. до коагуляції. Реагенти, що застосовуються для обробки бурових розчинів, за характером дії та призначення можна розділити на дві групи: електроліти та захисні високомолекулярні речовини. Крім того, для регулювання властивостей бурових розчинів використовуються добавки, які поділяються на поверхнево-активні речовини, що знижують поверхневий натяг на кордоні з газом та нафтою; піногасники; обважнювачі та мастильні добавки.

Реагенти

Хімічні реагенти умовно ділять на три групи: - реагенти-структуроутворювачі; -реагенти-стабілізатори; - реагенти спеціального призначення.

Реагенти-стабілізатори призначені в основному для зниження фільтрації та в'язкості розчину. Це органічні сполуки, що мають високу гідрофільність і розчинність у воді; органічні сполуки з меншою молекулярною масою ефективніше знижують в'язкість, з більшою - фільтрацію бурових розчинів. Найбільшого поширення набули реагенти-стабілізатори на основі: - целюлози (КМЦ, ОЕЦ, карбамінол, карбофен); - лігносульфонатів (ССБ, КССБ, окзил, ФХЛЗ); - лігніну (нітролігнін, ігетан); - поліфенолів (ПФЛГ); - акрилових полімерів (гіпан, ПАА, К-4, метас); - біополімерів (декстран, ХС); - натрієвих та калієвих солей гумінових кислот (УЩР, ТЩР); - крохмалів (технічний та модифікований крохмаль).

До реагентів спеціального призначення відносяться: - реагенти, що зв'язують іони кальцію (кальцинована сода, триполіфосфат і гексамета-фосфат натрію); - реагенти, що поставляють в розчин іони кальцію та калію (хлористий калій, гідроксид кальцію (гашене вапно), хлористий кальцій, гіпс). Розчини, що містять кальцій або калій у розчиненому вигляді, сприяють зменшенню обвалів слабозв'язаних глинистих порід; - регулятори лужності, які додають у розчин, щоб він мав певну лужність (зазвичай рН = 9-11). Для зниження лужності застосовують буре вугілля або ССБ; - реагенти-піногасники (сивушне масло, синтетичні вищі жирні спирти, соапсток, тваринний технічний жир, гумова або поліетиленова крихта) вводять у розчин, коли неприпустимо піноутворення; - реагенти, що підвищують термостійкість розчинів (хромати та біхромати лужних металів, рідке скло); - реагенти, що нейтралізують сірководень (мідний або залізний купорос,хлорне залізо, каустична сода та ін.); - реагенти-флокулянти (поліакриламід ПАА, гідрофобні кремнійорганічні рідини ГКЖ-10, ГКЖ-11) для видалення з розчину зайвої твердої фази; - реагенти-обтяжувачі (барит, гематит, магнетит, шлаки мідних та свинцевих руд), що застосовуються для підвищення щільності бурових розчинів. Обтяжувачі використовуються багаторазово. Первинно використані обтяжувачі подають у спеціальну установку, де під дією відцентрових сил відбувається відділення обтяжувача з розчину.

Дуже популярні сьогодні полімери. У більшості випадків такі суміші складаються з високопродуктивних бентонітів натрієвих, куди входять також різні добавки. Полімер для стабілізації свердловин має багато переваг і переваг, основні з яких такі: - їх застосування ефективно навіть при малих концентраціях. Вони можуть застосовуватися для здійснення контролю фільтрації та для поліпшення в'язкості бурових сумішей; - дані полімери стійкі до бактеріального впливу, їх застосування не вимагають використання консервантів та біоцидів; - вони спокійно функціонують у будь-якому типі води, з будь-яким рівнем рН; - їх застосування можливе практично у будь-якому типі бурового розчину, змішаних на водній основі. Їх можна використовувати навіть у низькоколоїдних недисперсійних бурових сумішах та у обважнених розчинах, що мають високу щільність; - полімери сумісні з будь-якими буровими добавками; - вони абсолютно безпечні в екологічному плані.

Зростання технологічних показників глибокого буріння на нафту і газ багато в чому залежить від організації технології промивання свердловин, складу бурових розчинів, що застосовуються, та їх технологічних властивостей. Бурові розчини повинні виконувати низку вимог: - виконувати покладені функції; - не надаватишкідливого впливу на бурильний інструмент та вибійні двигуни (корозія, абразивне зношування тощо); - легко прокачуватися та очищатися від шламу та газу; - бути безпечними для обслуговуючого персоналу та навколишнього середовища; - бути зручними для приготування та очищення; - бути доступними, недорогими, допускати можливість багаторазового використання. Необхідність регулювання в процесі буріння властивостей промивної рідини може бути викликана низкою причин: зміною з глибиною складу гірських порід і рідин, що насичують їх, коефіцієнтів аномальності пластових тисків або індексів тисків поглинання; зростанням температури та іншими несприятливими факторами. Для забезпечення якісних показників бурового розчину проводиться обробка хімічними реагентами, які призначені для зниження фільтрації бурових розчинів та стабілізації їх технологічних параметрів.

Уляшова Н.М. Технологія бурових рідин: навч. посібник; о 2 год.; ч.1/ Н.М. Уляшева. - Ухта: УГТУ, 2008. - 164 с., Іл. Булатов А.І. Бурові промивні та тампонажні розчини [Текст]: навч. Посібник для вузів/А.І. Булатов, П.П. Макаренко, Ю.М. Проселків. - М.: Надра, 1999. - 424 с. Рязанов Я.А. Енциклопедія з бурових розчинів. - Оренбург: видавництво "Літопис", 2005. - 664 с.