WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

Совершенствованию технологий получения и создания буровых растворов с различными дисперсионными средами посвящены исследования Агзамова Ф.А., Альхамова И.М., Ангелопуло О.К., Андреева В.П., Бастрикова С.Н., Булатова А.И., Гасумова Р.А., Головко В.Н., Грачева С.И., Закирова Н.Н., Измухамбетова Б.С., Кистера Э.Г., Клещенко И.И., Кошелева В.Н., Кошелева А.Т., Крысина Н.И., ЛапердинаА.Н., Липкеса М.И., Лукманова Р.Р., Мухина Л.К., Николаева Н.И., Оголихина Е.А., Потапова А.Г., Проселкова Ю.М., Резниченко М.Н., Рябченко В.И., Рябоконя А.С., Токунова В.И., Троценко С.М., Федорова К.М., Фролова А.А., Шарафутдинова З.З., Шарипова А.У., Штоль В.Ф., Щица Л.А. и многих других.

В свое время предлагались для приготовления буровых растворов различные конструкции гидравлических и механических диспергаторов (активаторов), что, однако не позволило достичь требуемых результатов по снижению расхода материалов и временных затрат.

Особенностью бурения в мощных солевых отложениях является то, что в процессе углубления увеличения структурно-реологических показателей раствора не наблюдается и для пополнения объема раствора не требуется периодических разбавлений (разжижений). Поэтому пополнение объема раствора в этих условиях производится добавкой свежеприготовленного раствора с аналогичным составом и свойствами. Приготовление свежего высокоминерализованного раствора требует больших затрат времени и материалов. Аналогичная ситуация складывается и при использовании углеводородных растворов. Зачастую буровики в этих условиях допускают ошибку и пополнение объема раствора производят периодическими разбавлениями. Если при этом используемый буровой раствор является утяжеленным, то через определенное число разбавлений наблюдается не только выпадение барита, но и могут иметь место серьезные осложнения из-за отрицательного изменения структурно-реологических показателей и плотности.

Практический опыт показывает, что повышение структурно-реологических показателей раствора в этих условиях - задача не простая, требующая высокой квалификации персонала, больших затрат времени и материалов.

Одним из перспективных направлений управления свойствами буровых растворов является механохимическая активация в дезинтеграторе. Ее преимущества показаны в работах Хинта И.А. и его школы, где в основном рассмотрены процессы измельчения сухих материалов и смесей. Анализ работ по механохимической активации в дезинтеграторе предполагает улучшение показателей составов раствора при одновременном снижении расхода компонентов и времени на приготовление.

Осыпание глинисто-аргиллитовых пород при бурении глубоких скважин в сложных горно-геологических условиях распространено повсеместно. Анализ осыпей терригенных пород показывает, что осложнения данного типа с ростом глубин проявляются часто и наиболее тяжелы в управлении. Решением проблемы сохранения устойчивости глинистых пород занимались Ангелопуло О.К., Агзамов Ф.А., Альсеитов Б.Д., Ахмадиев Р.Г., Байдюк Б.В., Близнюков В.Ю., Быстров М.М., Войтенко В.С., Городнов В.Д., Горшков Л.К., Гноевых Н.И., Зозуля В.П., Зозуля Г.П., Ефимов А.С., Ишбаев Г.Г., Ипполитов В.В., Калинин А.Г., Карабалин У.С., Кереев А.М., Кистер Э.Г., Конесев Е.В., Крылов В.И., Крысин Н.И., Кузнецов В.Г., Кузнецов Ю.С., Кулябин В.А., Курбанов Я.М., Леонов Е.Г., Мавлютов М.Р., Мамаджанов У.Д., Медведский Р.И., Мирзаджанзаде А.Х., Овчинников В.П., Овчинников П.В., Паус К.Ф., Пеньков А.И., Поляков В.Н., Попов А.Н., Сеид-Рза М.К., Семенычев Г.А., Симонянц С.Л., Сулакшин С.С., Тагиров К.М., Умешева И.М., Фаин Г.М., Федорцов В.К., Шарафутдинов З.З. и другие.

Практика глубокого бурения в гидратационноактивных глинистых породах Прикаспийской впадины показала, что для устранения осыпей недостаточно только соответствующего регулирования плотности, показателя фильтрации и солевого состава раствора.

При строительстве скважин на площади Шубаркудук в Прикаспийской впадине для ликвидации осыпаний гидратационноактивных глин впервые было предложено использовать гидрофобный кольматант по рекомендации О.К.Ангелопуло. Значительный вклад в решение проблемы сохранения устойчивости глинистых пород путем использования различных составов гидрофобных кольматантов внесли Ангелопуло О.К., Андреев В.П., Ахмадиев Р.Г.,
Карабалин У.С.

Несмотря на достигнутые успехи в этом направлении, для широкого практического использования гидрофобных кольматантов необходимо повысить их эффективность. Сдерживающим фактором в разработке эффективных составов гидрофобных кольматантов является то, что механизм реализации гидрофобной кольматации не достаточно изучен. Изучение механизма гидрофобной кольматации позволит разработать эффективные составы кольматантов для сохранения устойчивости глин.

Для предупреждения пластического течения солей и сильно увлажненных глин, нефтегазоводопроявлений в зонах АВПД с коэффициентом аномальности более 2,3 превалирующее значение имеет повышение плотности бурового раствора. На основе известных реагентов и утяжелителей можно получить утяжеленные растворы плотностью 2200-2300 кг/м3 с удовлетворительными технологическими показателями. Дальнейшее повышение плотности приводит, в частности, к неуправляемому изменению реологических показателей из-за чрезмерно высокого содержания в них твердой фазы. Опыт глубокого бурения показывает, что в практической деятельности возникает необходимость в утяжелении буровых растворов до плотности 2500 кг/м3 и более.

Получением утяжеленных растворов высокой плотности занимались в разное время Баранов В.С., Будько А.В., Быстров М.Н., Есеев В.Д., Ибатуллин Р.Р., Катеев Р.И., Кистер Э.Г., Курбанов Я.М., Кутуков С.Е., Мавлютов М.Р., Мискарли А.К., Низова С.А., Нифонтов Ю.А., Рахимов А.К., Рябоконь А.С., Рябченко В.И., Толкачев Г.М., Урманчеев С.Ф., Хафизов А.Р., Фридман И.Д., Челомбиев Б.К. Шатов А.А. и другие.

Анализ состава и свойств утяжеленных растворов показывает, что наиболее перспективно управление их свойствами на основе поэтапного комплексного утяжеления дисперсионной среды электролитами (или продуктами конденсации) и утяжелителем.

Для повышения работоспособности буровых растворов, предотвращения технологических осложнений в процессе бурения с целью повышения эффективности строительства глубоких скважин необходимо разработать новые эффективные составы промывочных агентов, технологий их получения и методы управления их свойствами.

Во второй главе рассмотрены вопросы механохимической активации в высокоскоростных дезинтеграторных аппаратах. Исследования влияния эффектов механохимической активации на буровые растворы проводились на дезинтеграторной установке с максимальным числом оборотов роторов до 18000 об/мин с шестирядными «пальцами-билами».

Буровые растворы на водной основе. В дезинтеграторе буровой раствор подвергается мощным ударам, причем каждый удар меняет направление движения на 180о, в связи, с чем частицы раствора двигающиеся со скоростью до 240 м/с также меняют направление вектора скорости, что приводит к кавитационным явлениям, разогреву суспензии, интенсификации процессов активирования.

Механохимическая активация воды в дезинтеграторной установке измененяет в водной среде между мономерной и полимерной составляющими воды, уменьшая долю последней и увеличивая долю первой.

Так как энергия мономерной воды всегда больше энергии полимерной, то увеличение мономерной воды повышает энергетическую активность системы. Содержание в воде других компонентов приводит к более эффективным взаимодействиям воды с компонентами раствора.

Структурно-механические и фильтрационные показатели бурового раствора зависят от дисперсности и количества глинистых частиц и соотношения между гидратной, гелевой и мономерной воды. С увеличением доли мономерной воды раствор разжижается и наоборот. Как показывают исследования дезинтеграторная активация имеет место при интенсивности воздействия 9000 об/мин и выше, т.к. при этом наблюдается существенное улучшение структурно-механических показателей раствора (табл.1), что свидетельствует об изменении дисперсности, количества глинистых частиц и доли мономерной воды.

Дезинтеграторная активация свежеприготовленной глинистой суспензии приводит к увеличению количества глинистых частиц, дисперсности и доли мономерной воды, кинетически и химически более активной и обеспечивающей ускорение процессов заполнение гидросиликатной структуры глины, набухание, восстановления донорно-акцепторного взаимодействия воды с гидросиликатной оболочкой, формирование гидратного и гелевого слоев воды.

Таблица 1

Изменение показателей свойств 15 %-ной глинистой суспензии при различных режимах дезинтеграторной обработки

Режим обработки, об/мин

Показатели глинистой суспензии

Т, с

пл,, мПа·с

t0, Па

СНС, Па

Исходный

16,8

6,0

1,8

0,4

3000

17,2

6,5

2,1

0,4

6000

17,5

7,0

2,4

0,6

9000

20,5

8,5

3,4

1,6

12000

23,0

9,5

4,3

2,9

15000

25,7

10,0

5,4

3,7

18000

29,2

10,5

7,6

6,2

Совокупность всех механических и физико – химических факторов высокоинтенсивного воздействия на глинистые растворы в дезинтеграторе приводит как к количественным, так и к качественным изменениям дисперсной фазы, дисперсионной среды и введенных компонентов. Количество частиц со средним размером 5 мкм резко возрастает с увеличением интенсивности воздействия (рис.1). Наибольший эффект улучшения реологических показателей исходной глинистой суспензии приготовленной (и выдержанной для полного распускания 3 сут) в лопастной мешалке из глинопорошка с коэффициентом коллоидальности к = 0,18 при дезинтеграторной обработке наблюдается в режиме 9000 об/мин и выше ( табл.1).

Рис.1. График зависимости фракционного состава твердой фазы (F%) 20 %- ной глинистой суспензии:

1 – фракционный состав твердой фазы исходного раствора; 2, 3 – фракционный состав после дезинтеграторной активации при 12000 и 18000 об/мин соответственно.

Экспериментально установлено, что во время активации доля мономерной воды резко увеличивается, а после активации и восстановления структуры раствора уменьшается по сравнению с первоначальной. Дезинтеграторная активация позволяет путем изменения количества глинистых частиц, дисперсности и доли мономерной воды улучшить структурно-механические и фильтрационные показатели бурового раствора.

Для оценки степени влияния дезинтеграторной обработки на стабилизирующие свойства понизителей фильтрации использовали следующую методику: готовую исходную глинистую суспензию подвергали дезинтеграторной обработке в режиме 18000 об/мин с целью снятия эффекта снижения показателя фильтрации, за счет активации глинистой фазы. После этого в глинистую суспензию вводили понизитель фильтрации и перемешивали на лабораторной мешалке в течение 2 ч, затем через сутки замерялся показатель фильтрации, который принимался за исходный. Подготовленную таким образом химически обработанную глинистую суспензию подвергали обработке в дезинтеграторной установке при различной интенсивности воздействия (рис.2).

Рис.2. Влияние интенсивности воздействия в дезинтеграторе на фильтрацию 15%-ной глинистой суспензии, обработанной полимерами: 1 – 2% крахмальный реагент; 2 – 0,4% КМЦ.

Экспериментальным путем установлено, что максимальное снижение показателя фильтрации раствора достигается при режимах обработки: - 10000 – 12000 об/мин для растворов содержащих КМЦ и крахмал; - 14000 – 15000 об/мин для растворов содержащих КССБ и УЩР.

Увеличение высокоинтенсивного воздействия свыше 12000 об/мин в растворах содержащих КМЦ и крахмал, приводит к росту показателя фильтрации за счет деструкции макромолекул полимеров. Наибольший эффект повышения стабилизирующих свойств понизителей фильтрации от высокоинтенсивного механохимического воздействия в дезинтеграторе проявляется, когда обработке подвергается буровой раствор с ранее введенными химическими реагентами. В этом случае получается наибольший прирост снижения показателя фильтрации раствора, чем при раздельном активировании составляющих компонентов системы (рис.3).

Рис.3. Влияние способа активации КМЦ-600 на фильтрацию 15%-ной глинистой суспензии:

1 – без активации; 2 – активация до ввода в глинистую суспензию при режиме 12000 об/мин; 3 – активация в составе раствора при режиме 12000 об/мин.

Аналогичные результаты получены при испытании крахмальных реагентов, УЩР и КССБ. Исследования, проводимые на установке DESI-12, показали, что дезинтеграторная технология приготовления буровых растворов на водной основе путем механохимической активации приводит к появлению новых структурно-механических и фильтрационных свойств и сокращению расхода глиноматериалов в 2 раза и понизителей фильтрации в 1,5 раза.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»