Опорные слайды к

лекции № 12 :

Буровые промывочные

жидкости

доцент кафедры

МОНГП АМТИ Пахлян И.А.

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Армавирский механико-технологический институт

Цикл лекций по дисциплине:

«Основы нефтегазопромыслового дела»

для направления 131000 «Нефтегазовое дело»

План лекции

Вводная часть1. Основные понятия

2 Рекомендуемая литература

Основная часть1.Функции и требования к БПЖ

2 Классификация БПЖ

3 Существующие виды и основные свойства БПЖ

Заключение

Введение

Для удаления выбуренной породы с забоя скважины и

транспортировки ее на поверхность создают замкнутую

циркуляцию через скважину технологического

(циркуляционного) агента – жидкости или газа.

При использовании жидкости технологический процесс ее

циркуляции через скважину называется промывкой, а

при использовании газа – продувкой. Как правило,

применяется промывка скважин. Технологическую

жидкость, прокачиваемую через скважину, называют

промывочной (ПЖ) или буровым раствором (БР).

Задача лекции: ознакомиться существующими видами

промывочных жидкостей, их назначением, а так же изучить

проектируемые свойства при бурении нефтяных и газовых

скважин

4

Принципиальная схема процесса

промывки скважины

Материалыи реагенты

Приготовление ПЖ

Исходная (кондиционная ПЖ)

Кондиционирование

ПЖ

Некондиционная(отработанная)

ПЖ

Использование

ПЖ

План лекции

Литература

План лекции

1 Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебник для нач. проф. образования/ - М.: Издательский центр «Академия», 2003. –352

2 Коршак А. А., Шаммазов А. М. Основы нефтегазового дела: Учебник для вузов. — 3-е изд., испр. и доп. — Уфа.: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2005. — 528 с.: ил.

3 Кудинов В.И. Основы нефтегазопромыслового дела. – Москва –Ижевск: Институт компьютерных исследований; Удмуртский госуниверситет, 2005.-720 с

6

1. Функции БПЖ

Основные функции:

удалять выбуренную породу с

забоя скважины;

транспортировать выбуренную

породу (буровой шлам) на

поверхность;

охлаждать долото.

передавать гидравлическую

энергию забойному двигателю.

Балаба В.И.

7

Функции БПЖ

Дополнительные функции:

создавать достаточное давление

на вскрытые скважиной пласты, чтобы

исключить газонефтеводопроявление;

образовывать на стенках

скважины тонкую, но прочную и

малопроницаемую фильтрационную

корку, предотвращающую проникновение

ПЖ или ее фильтрата в породы;

удерживать во взвешенном

состоянии твердую фазу при временном

прекращении циркуляции;

8

Функции БПЖ

Дополнительные функции:

снижать трение между породой и

долотом, между стенками скважины и БК;

снижать вес БК или ОК,

находящейся в скважине за счет

выталкивающей силы, уменьшая

нагрузку, действующую на подъемный

механизм БУ.

Балаба В.И.

9

Требования к БПЖ

облегчать разрушение породы

долотом или, по крайней мере, не

затруднять процесс разрушения и

удаления обломков с поверхности

забоя;

не ухудшать коллекторские

свойства продуктивных пластов;

не вызывать коррозию и износ

бурильного инструмента и бурового

оборудования;

обеспечивать получение

достоверной геолого-геофизической

информации при бурении скважины;

10

Требования к БПЖ

не растворять и не разупрочнять

породы в стенках скважины, сохраняя ее

номинальный диаметр;

обладать устойчивостью к действию

электролитов, температуры и давления;

обладать низкими пожаровзрыво-

опасностью и токсичностью, высокими

гигиеническими свойствами;

быть экономичной, обеспечивая

низкую стоимость метра проходки.

Ни одна из известных ПЖ не

является универсальной

План лекции

11

2 Классификация БПЖ

Большинство БПЖ представляет собой дисперсные

системы, которые могут быть подразделены по следующим

признакам:

фазовому состоянию

дисперсионной среды;

природе дисперсионной среды;

степени дисперсности;

фазовому состоянию дисперсной

фазы;

методу получения дисперсной фазы;

природе дисперсной фазы.

12

Классификация БПЖ

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.

Балаба В.И.

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

рделено в другом веществе.

Балаба В.И.

14

Дисперсная фаза и дисперсионная

среда

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.

Балаба В.И.

15

Дисперсная фаза и дисперсионная

среда

К гомогенным относятся истинные

(молекулярные) растворы веществ, к

гетерогенным – коллоидные

растворы, суспензии, эмульсии,

пены.

БПЖ – это многокомпонентные двух-

или трехфазные гетерогенные

системы.

Балаба В.И.

16

Дисперсная фаза и дисперсионная

среда

У гетерогенных систем дисперсионная

среда представлена жидкостью (вода,

нефть, дизельное топливо,

синтетическая жидкость), а дисперсная

фаза:

• твердыми частицами глины,

утяжелителей, наполнителей (суспензии);

• жидкостью, нерастворимой в

дисперсионной среде, например нефтью,

дизельным топливом (эмульсии);

• газом (пены и аэрированные

жидкости).

План лекции

2 Классификация БПЖ по природе

дисперсионной среды

На водной основе

На углеводородной

основе

На газовой основе

На синтетической

основе

Глинистые

Безглинистые

Пресные

Минерали-

зованные

Утяжеленные

Неутяжеленные

Тип БПЖ Вид БПЖ

Прямые

эмульсииОбратные

эмульсии

Пены Аэрированные

жидкости

Балаба В.И.

18

7.4.3. Глинистые суспензии

В БПЖ как в дисперсных системах

образуется пространственная

коагуляционная структура,

определяющая их основные свойства.

Дисперсная фаза в виде мицеллы -

глинистой частицы, покрытой гидратной

оболочкой

Дисперсионная среда - межмицеллярная

жидкость (свободная вода)

Балаба В.И.

19

7.4.4. 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.

Балаба В.И.

20

Эмульсии

Если дисперсионная среда в эмульсии

пред-ставлена:

• полярной жидкостью, то это

эмульсия прямая или I рода - масло в

воде (м/в).

• неполярной или малополярной

жид-костью (называемой, как правило,

маслом), то это эмульсия обратная или II

рода - вода в масле (в/м).

глобула водной фазы

адсорбционно-сольватный слой

ПАВ

углеводородная среда;

Балаба В.И.

21

7.5. Свойства БПЖ

Свойство - то, что отличает один объект

от другого. Свойства выражают в одном

или нескольких измеряемых показателях.

Свойства подразделяют на простые и

сложные.

Простые свойства раскрывает один

показа-тель, который может быть

непосредственно измерен

инструментально или экспертно.

Сложные свойства непосредственно

изме-рить нельзя, их для этого следует

разделить на более простые. План лекции

Балаба В.И.

22

3 Свойства БПЖСвойства Показатели

Физические Плотность, относительная плотность

Реологиче-ские

Условная, динамическая и пластическаявязкость вязкости; Динамическое напряже-ние сдвига; Коэффициент пластичности;Показатель неньютоновского поведения;Показатель консистенции; Эффективнаявязкость при скорости сдвига 100 с

-1, при

полностью разрушенной структуре и др.

Структурно-механические

Статическое напряжение сдвига (через 1мин через 10 мин); Коэффициент тиксотро-пии

Фильтрацио-но-коркообра-зующие

Фильтратоотдача (показатель фильтрациистатической, динамической, мгновенной);Толщина фильтрационной корки; Прихва-тоопасность фильтрационной корки (на-пряжение сдвига, липкость, коэффициенттрения и коэффициент сдвига корки и др).

Балаба В.И.

23

Свойства БПЖСвойства Показатели

Элекрохимиче-ские

Удельное электрическое сопротивление;Электростабильность; Водородный пока-затель

Теплофизиче-ские свойства

Температура; Коэффициенты температу-ропроводности, теплопроводности;Удельная теплоемкость и др.

Устойчивость квнешним воз-действиям

Термостойкость; Солестойкость; Недис-пергирующая способность; Флокули-рующая способность; Микробиологиче-ская устойчивость; Агрегативная устой-чивость

Триботехниче-ские

Коэффициенты трения скольжения и тре-ния качения; Интенсивность износа мате-риала; Продолжительность работы парытрения без заедания; Диаметр пятна из-носа; Нагрузка заедания и др.

Балаба В.И.

24

Свойства БПЖСвойства Показатели

Седиментаци-онная устойчи-вость

Стабильность; Суточный отстой (показа-тель седиментации)

Коррозионная активность

Коэффициент коррозии

Поверхностное натяжение фильтрата ПЖ

Поверхностное натяжение на границе с газом, на границе с углеводородной жид-костью

Консолиди-рующая спо-собность

Коэффициент консолидации

Ингибирующая способность

Обобщенный показатель устойчивости; Показатель увлажняющей способности; Коэффициент устойчивости, Коэффици-ент разупрочнения, Коэффициент набуха-гия и др.

План лекции

Заключение

Анализ промысловой практики показал, что во

многих нефтедобывающих районах страны

качество разобщения пластов остается низким, о

чем свидетельствуют газопроявления на устье,

межпластовые перетоки флюидов, недоподъем

тампонажного раствора, а также многочисленные

повторные операции при установке цементных

мостов.

Выявленные факторы следующие: наличие

толстой фильтрационной корки на стенках

скважин, низкое качество тампонажных раствором

(камня), недостаточная изученность природных,

технико-технологических и др. факторов

План лекции