Проектирование рецептур буровых растворов по интервалам бурения для Приобского месторождения

Фильтрационные свойства. С ростом фильтрации, особенно при промывке раствором на водной основе, часто ухудшается качество вскрытия продуктивных пластов, повышается интенсивность обвалообразоваиия в глинах, аргиллитах, сланцах, увеличивается толщина фильтрационной корки, что сопровождается сальникообразованиями, затяжками и повышает вероятность прихвата бурильной колонны и приборов в скважине. Поэтому в практике бурения фильтрацию следует снижать, лишь когда это безусловно необходимо, и до такого уровня, который технологически допустим и не вызывает осложнения.

Скорость набухания, Vнаб. При промывке глинистым раствором на водной основе и бурении в интервалах неустойчивых глиносодержащих пород имеет место набухание глинистых частиц. Это ведет к появлению в составе раствора коллоидной дисперсной фазы, которая меняет свойства раствора.

Требуется снижать набухание, в частности, скорость набухания глин путём добавления в глинистый раствор ингибирующих добавок.

При постановке условий эксперимента, нам необходимо использовать добавки для уменьшения набухания. В качестве оценки набухания мы используем показатель скорости набухания Vнаб.

3.3 Методика экспериментов

Для достижения поставленной цели и получения модели БПР с заданными параметрами мы приготовили 4 раствора в соответствии с матрицой планирования, которая представлена в таблице 10.

Таблица 10

Матрица планирования.

         Для каждой рецептуры раствора было проведено 3 эксперимента – на набухание, на определение показателя фильтрации и на определение реологических параметров бурового раствора.

Измерение скорости набухания производится на приборе Жигача-Ярова. Внутрь прибора помещается 10 грамм высушенной и просеянной глины. Затем добавляется определенное количество раствора и производится замер результатов в течении 24 часов. Итогом эксперимента является зависимость высоты пробы от времени.

Измерение скоростей набухания отображены на рисунках 1,2, где в графической форме представлены характеристические кривые скоростей набухания от времени для каждого раствора, которые имеют модели следующего вида:

Y=a*ln(x)b

где a*ln(х)-зависимость скорости набухания от времени. Для того получить точную информацию о скорости набухания необходимо отсечь тот момент, когда идет капиллярная пропитки (процесс набухания включает в себя: капиллярную пропитку и само набухание) Для этого строятся кривые изменения высоты пробы от времени в логарифмических координатах (рис. 2). Затем осекаются те участки, где идет капиллярная пропитка (не прямолинейные участки) и с учетом этого строятся модели скорости набухания (рис. 1).

Для определения показателя фильтрации был использован прибор ВМ-6. На дне прибора находится решетка, на которую кладется фильтровальная бумага, смоченная водой. Затем в прибор заливается 100 мл. раствора, сверху навинчивается цилиндр с игольчатым клапаном. В него заливается масло, и вставляется шток с мерной шкалой, который создает перепад давления в 1 атмосферу. Выпуская масло игольчатым, клапаном устанавливаем шток на нуль. Затем открываем нижний клапан, включаем секундомер и делаем замеры через 1,2,5,9,15 минут. Обработка результатов позволяет определить показатель фильтрации для каждого раствора.

3.4 Результаты опытов и их анализ

В ходе работ были проведены испытания для определения следующих показателей:

1) скорости набухания (рис.1;2),где отображены логарифмические зависимости скорости набухания глинистой корки от времени;

2) показателя фильтрации (табл.11, рис.3) где отображены зависимости показателя фильтрации от времени;

Обработка результатов эксперимента дала следующие модели :

Cскорость набухания глинистой корки:

VНАБ=55+54*DUO-60.67*KEM +2.2*form

Показатель фильтрации:

ПФ=21,175+5,75*DUO +8*KEM -4,225*form

Для удобства анализа этих моделей составим таблицу 12, с указанием степени влияния каждого компонента раствора на определенные показатели.

Таблица 12

Влияние компонентов на скорость набухания и показателя несущей способности

По таблице 12 можно представить конкретную степень влияния компонентов на определенные показатели:

1) на увеличение показателя фильтрации влияет DUO VIS и KEM PAS, а на уменьшение - формиат натрия.

2) на увеличение скорости набухания значительно влияет DUO VIS, незначительно - формиата натрия, а на уменьшение скорости набухания значительно влияние KEM PAS.

Решив эту систему уравнений (концентрацию DUO VIS берем минимальной = 0,2), мы получаем следующие результаты:

DUO VIS=0,2

KEM PAS= 0,496

формиата натрия=1,96

Полученные значения представлены в процентах от общей массы раствора.

4 Приготовление буровых растворов

4.1    Технология приготовления бурового раствора

При приготовлении буровых растворов требуется обеспечить с помощью специальных устройств хорошее диспергирование твердой фазы и перемешивание её с жидкостью. В качестве такого устройства для приготовления раствора из бентонитового глинопорошка использовалась глиномешалка типа МГ-2-4. Исходный раствор готовился по требуемой плотности дисперсионной среды и дисперсной фазы-смеси воды и бентонитового глинопорошка.

В процессе бурения приходится обрабатывать буровой раствор химическими реагентами для обеспечения требуемых параметров стабильности и тиксотропии. Реагенты для обработки бурового растворы подробно рассмотрены в пункте 2.1.1. на с. 10.

4.2    Выбор оборудования для приготовления растворов

В современных условиях бурения для приготовления буровых растворов используется следующее оборудование:

·        блок приготовления раствора БПР-70 или БПР-40 с выносными гидроэжекторными смесителями и загрузочными воронками;

·        емкости циркуляционной системы с гидравлическими и механическими перемешивателями;

·        диспергатор;

·        насосы.

При выборе оборудования для приготовления растворов необходимо учитывать комплектование и состав циркуляционных систем буровых установок различных типов.

4.3    Технология и средства очистки буровых растворов

Эффективная очистка буровых растворов от выбуренной породы, является важнейшим фактором снижения затрат материалов на регулирование параметров буровых растворов, повышения технико-экономических показателей бурения скважин, улучшения качества вскрытия продуктивных пластов.

Очистка бурового раствора от выбуренной породы и газа должна осуществляться комплексом средств, предусмотренных проектом на строительство скважины, в последовательности:

скважина-блок грубой очистки (вибросито) - дегазатор - блок тонкой очистки (песко- и илоотделитель, ) - блок регулирования твердой фазы (гидроциклонные глиноотделители, центрифуга). Широко применяется импортная система очистки американской фирмы DERRIC. В частности на скважине №1142 были установлены вибросита и центрифуга этой фирмы. Вибросита просты в обслуживании имеют две сетки, что обеспечивает более эффективную очистку.

Так как бурение скважины требует качественной очистки бурового раствора от выбуренной породы. Поэтому прежде чем приступить к забуриванию, следует убедиться в наличии сеток на вибросите с различными диаметрами ячеек в зависимости от интервала бурения и буримости породы, состояния оборудования для приготовления и очистки.

На всем протяжении бурения была организована четырехступенчатая очистка бурового раствора.

Рис. 2. Принципиальная схема блока приготовления и очистки  бурового раствора:

1-скважина; 2-вибросита DERRIC; 3-пескоотделитель; 4-ЦСГО; 5-илоотделитель; 6-центрифуга DERRIC; 7-емкости для раствора; 8-буровые насосы; 9-мерная емкость V=10 м3.

5        Мероприятия по экологической безопасности применения растворов

Задача охраны природы при разработке нефтяных и газовых залежей состоит в предотвращении потерь природного газа, нефти и выполнении специальных мероприятий по защите окружающей среды - воздушного бассейна, водоемов и земной поверхности от вредного воздействия отходов производства, а также защиты земель от эрозии, особенно опасной в зоне распространения многолетнем мерзлых грунтов. Для исключения или сведения к минимуму вредного воздействия на окружающую среду при различных видах работ на лицензионном участке предусмотрен комплекс специальных мероприятий.

Природоохранная деятельность на месторождениях будет проводиться инженерно-геологической службой ЦБР г.Стрежевой. Контроль мероприятий по охране окружающей среды будет проводиться местными и ведомственными природоохранными органами и супервайзерскими службами ООО НК «Юкос».

Строительство разведочной скважины возможно с использованием традиционных технологий и материалов. Однако требуется применять эффективную систему очистки бурового раствора и утилизации отходов бурения, исключающих попадания их на рельеф местности. Применяемые химические реагенты и материалы должны быть малоопасными с экологической точки зрения и должны иметь установленные значения ПДК для водоемов санитарно-бытового и рыбохозяйственого назначения. При отсутствии ПДК и методов анализов веществ в буровых сточных водах, использование их для приготовления (обработки) бурового и тампонажного растворов запрещается.

Физико-географические условия работы строительства скважин по рабочему проекту предъявляют ряд требований комплексу природоохранных мероприятий по защите почв и водных объектов при строительстве скважины. Общее руководство организаций работ по выполнению природоохранных мероприятий и по контролю в соответствии с требованиями законодательных актов и нормативных документов осуществляет руководитель предприятия или главный инженер.

Бурение скважины при определенных условиях может сопровождаться:

·        химическим загрязнением почв, грунтов, горизонтов подземных вод, поверхностных водоёмов, атмосферного воздуха веществами и химическими реагентами, используемыми при проводке скважины, а также пластовым флюидом;

·        физическим нарушением почвенно-растительного покрова, грунтов зоны аэрации, природных ландшафтов на буровых площадках и по трассам линейных сооружений;

·        изъятием водных ресурсов и т.д.;

Возможные основные источники и виды негативного воздействия на окружающую природную среду при строительстве скважины следующее:

·        автодорожный транспорт, строительная техника;

·        буровые растворы, материалы и реагенты для их приготовления и обработки;

·        отходы бурения;

·        тампонажные растворы, материалы и реагенты для их приготовления и обработки;

·        горюче-смазочные материалы;

·        продукты сгорания топлива;

·        хозяйственно-бытовые отходы вывозятся на свалку ближайшего населенного пункта;

·        перетоки пластовых флюидов по затрубному пространству скважины из-за некачественного цементирования колонн;

·        продукты аварийных выбросов скважины.

5.1 Природоохранные мероприятия при строительстве

К природоохранным мероприятиям при строительстве скважин относится:

·        профилактические (технические и технологические) мероприятия, направленные на предотвращения (максимальное снижение) загрязнения и техногенного нарушения природной среды (безамбарное бурение);

·        сбор, очистка, обезвреживание, утилизация и захоронение отходов строительства скважин;

·        предупреждение (снижение) загрязнения - атмосферного воздуха, почв (грунтов), поверхностных и подземных вод недр;

·        рекультивация земель,

5.2 Сбор, очистка, обезвреживание отходов бурения

С целью предупреждения попадания в почву, поверхностные и подземные воды, отходов бурения и испытания скважин, хозбытовых стоков, загрязненных дождевых стоков с площадки буровой, до начала бурения скважин организуется система сбора, накопления и учета отходов бурения, включающая:

·        обваловку ограждающую отведенный участок от попадания на него склонового поверхностного стока;

·        установку ёмкостей, обеспечивающих сбор отходов бурения;

·        размеры ёмкостей определяются объёмами образующихся отходов бурения;

·           дно и стенки амбара должны гидроизолироваться цементно - глинисто-полимерными композициями, цементо - глинистой пастой. Кроме того, гидроизоляция дна может осуществляться буровым раствором толщиной не менее 10 см. По согласованию с местными органами СЭС и охраны природы могут быть использованы, кроме указанных материалов (композиций), и другие составы, которые способны формировать надежные гидроизоляционные покрытия на проницаемом грунте. На данный момент буровые установки оснащены оборудованием позволяющим бурить безамбарным способом;

·        выбор направления утилизации или сбора очищенных вод производится в каждом конкретном случае в соответствии с почвенно-ландшафтными, горно-геологическими и природно-климатическими условиями строительства скважины.

Список литературы

1.                             Конесев Г. В., Матюшин П. Н. и др. Курсовая работа по буровым растворам: учебно-методическое пособие по дисциплине «Буровые промывочные жидкости». – Уфа: УГНТУ, 2000. 46 с.

2.                             Булатов А. И., Аветисов А. Г. Справочник инженера по бурению: В 3 т.: 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Недра, 1993-1995. Т 1-3.

3.                             Иогансен К. В. Спутник буровика: Справочник.-3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990.-303 с.: ил.

4.                             Булатов А. И., Пеньков А. И., Проселков Ю. М. Справочник по промывке скважин. – М.: Недра, 1984. 317 с.

5.                             Материалы практики с бурового предприятия.

Страницы: 1, 2, 3