КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Лекция № 4. Применение воды, воздуха и газов в качестве БР
Простейшим буровым раствором является вода. Применение ее связано с начальной эпохой техники проводки скважин, в частности с ударным бурением. После перехода к вращательному способу промывка скважин водой не смогла обеспечить нормального бурения и в основном была вытеснена ГР. Лишь после оснащения буровых новым оборудованием, обеспечивающим высокие скорости циркуляции и форсированные режимы, вновь стало широко применяться бурение с промывкой водой. Основные преимущества воды как БР обусловлены улучшением буримости и возможностью отказаться от добычи и переработки сотен тысяч тонн глины, применения химических реагентов и от трудоемких вспомогательных работ. Одновременно отпадают трудности регулирования свойств БР и решается проблема борьбы с поглощениями. Академиком П. А. Ребиндером с сотрудниками и рядом зарубежных исследователей было установлено, что ускорение бурения при промывке скважин водой объясняется комплексом причин: снижением гидростатического давления, выравниванием его под долотом в результате проникновения воды в породу, адсорбционным понижением твердости, вызванным фиксацией ее в микрощелях зоны предразрушения, распространением на забой касательных напряжений, обусловленных горным давлением. Существенны и гидравлические факторы — лучшая очистка забоя маловязкой жидкостью, проникающей между частицами шлама, большая энерговооруженность долота и турбобура вследствие уменьшения гидравлических потерь в циркуляционном тракте, а также улучшение теплофизических свойств, способствующее охлаждению поверхности шарошек. Улучшение буримости выражается в росте проходок на долото на 10 —15 % и механических скоростей на 20 — 40 % и более.
Промывка водой повысила эффективность буровых работ, позволила их значительно облегчить и удешевить. Наряду с этим следует отметить и ряд недостатков — неприменимость в разрезах, включающих неустойчивые породы и в интервалах водо-, нефте-, газопроявлений, так как при этом невозможно утяжеление; неприменимость при вскрытии продуктивных пластов из-за снижения нефтеотдачи и в некоторых других случаях. Невозможность проводки всего ствола на воде вызвала затруднения при переходе с нее на раствор. Вновь понадобилось большое количество материалов и реагентов, а также высокопроизводительное оборудование для приготовления и очистки растворов. Эти недостатки ограничили применение воды, начиная приблизительно с 1960 г. по мере увеличения глубин скважин и перемещения буровых работ в районы с более сложными геолого-техническимиусловиями. Делалось много попыток сохранить полезные свойства воды как промывочной среды и устранить ее недостатки, в частности воздействие на продуктивные пласты и проходимые породы. С этой целью применялись добавки коллоидов, ограничивающих фильтрацию, например ГЭЦ — низкоэтерифицированной, но водорастворимой карбоксиметилцеллюлозы с большим содержанием гелеобразной фракции. Уже 1—1,5 %-ныйраствор ГЭЦ давал вязкий безглинистый раствор, почти не фильтрующийся при стандартных измерениях. Однако уже при перепадах давления 10 — 20 кгс/см2 он в короткое время полностью отфильтровывался. Промышленные испытания показали неэффективность этой присадки, так же как и комбинирования ее с жидким стеклом. Подобные результаты были получены и с 0.5 %-ным раствором полиакриламида, утяжеляемым водорастворимыми минеральными солями. Применение хотя и безглинистых, но высоковязких промывочных сред в значительной мере лишает их преимуществ, которыми обладает вода.
Более перспективны, в частности для вскрытия продуктивных горизонтов, добавки ПАВ и водорастворимых солеи. Промывка водой с ПАВ как неионогенными, типа оксиэтилированных алкиларильных соединений, так и анионогенными, типа алкиларилсульфонатов (судьфонол), позволяет зачастую уменьшить вредное воздействие воды на продуктивный пласт. Можно также ожидать, что добавки некоторых ПАВ смогут улучшить буримость, усиливая адсорбционный эффект понижения твердости. Работы ТатНИИ показали, что при небольшой минерализации промывочной воды (не менее 100 — 150 мг-экв/л по хлор-иону), соответствующей минерализации пластовой жидкости, улучшается освоение нефтяных горизонтов. Это объясняют ингибирующим действием растворимых солей на глинистый компонент нефтяных коллекторов. Подобный эффект носит, разумеется, ограниченный характер. Не может обеспечить вода с добавками солей или ПАВ и устойчивости стенок скважин. Эффективность промывки водой снижает накопление в ней высокодисперсной и трудно удаляемой выбуренной породы. В этом случае полезно введение коагуляторов типа полиакриламида. Подобная обработка сокращает также расходы воды на бурение. В качестве газообразных агентов при бурении скважин используют воздух от компрессорных установок, природный газ из магистральных газопроводов или близлежащих газовых скважин, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Хотя вид агента не оказывает значительного влияния на технологический процесс бурения, тем не менее при выборе газообразного агента необходимо учитывать не только экономическую сторону, но и безопасность проведения буровых работ. Как в СНГ, так и за его рубежами наибольшее распространение получили бурение скважин и вскрытие продуктивного пласта по схеме прямой циркуляции с использованием сжатого воздуха или газа. Сжатый воздух как промывочный агент применяется главным образом при бурении в сухих устойчивых многолетнемерзлых породах, в районах, где затруднено обеспечение промывочной жидкостью (пустынные районы Средней Азии, гористая местность), реже в водонасыщенных и неустойчивых породах, так как технология и организация продувки при этом значительно усложняются. Воздух сжимается в специальных, обычно передвижных компрессорных установках, которые располагаются недалеко от скважины. Перед использованием воздух должен быть соответствующим образом подготовлен: охлажден, очищен от капелек масла и воды.
Применение сжатого воздуха позволяет за счет резкого снижения давления на породы забоя скважины, улучшения очистки и выноса выбуренной породы повысить механическую скорость бурения в 2 – 2.5 раза. В сжатый воздух при бурении в осложненных условиях (водопроявления, липкие глины и т. д.) с помощью специальных устройств можно вводить в небольших количествах в виде мельчайших капелек воду или водные растворы ПАВ. Такой воздух является уже дисперсной системой с водной дисперсной фазой. При введении повышенных количеств воды образуется пена. Сжатый воздух можно вводить в качестве составного компонента в плотные промывочные жидкости. При этом получаются аэрированные промывочные жидкости, также являющиеся дисперсными системами. При повышенном содержании воздуха аэрированные жидкости переходят в пены. Пена представляет собой агрегативно-неустойчивую дисперсную систему, состоящую из пузырьков газа (ДФ), разделенных пленками жидкости или твердого вещества (ДСр). Более широко на практике применяют пены с жидкой дисперсионной средой. Пены могут эффективно использоваться при бурении скважин в твердых породах (известняках, доломитах), многолетнемерзлых породах, пористых поглощающих горизонтах, при вскрытии продуктивных пластов, освоении и капитальном ремонте скважин, если пластовое давление составляет 0.3 – 0.8 от гидростатического. Для получения устойчивой пены в жидкой фазе кроме растворителя должен находиться хотя бы один поверхностно – активный компонент (ПАВ), адсорбирующийся на межфазной поверхности раствор – воздух. Для повышения стабильности пен в них добавляют реагенты – стабилизаторы (КМЦ, ПАА, ПВС), увеличивающие вязкость растворителя и способствующие замедлению процесса истечения жидкости из пленок.
Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 320; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |