авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Совершенствование буровых растворов для строительства скважин на акватории арктического шельфа

-- [ Страница 3 ] --

Результаты показывают, что снижение показателя фильтрации (ПФ) путем увеличения количества стабилизатора замедляет процесс гидратации глинистого материала. Тем не менее, при снижении водоотдачи бурового раствора в 8,75 раз общее количество влаги, впитываемой образцами породы, снижается только на 18%. Это позволяет предположить, что наличие реагентов–стабилизаторов в промывочной жидкости не препятствует развитию адсорбционных и осмотических взаимодействий через контактный слой на стенках скважины. Увеличение длительности процесса при этом связано с ослаблением капиллярных сил за счет экранирующего эффекта фильтрационной корки, образованной водонабухающими реагентами–стабилизаторами.

Таким образом, увеличением периода набухания, за счет регулирования величины водоотдачи раствора, можно отдалить момент разупрочнения глинистой породы, хотя полностью предупредить гидратацию даже при низкой фильтрации практически невозможно.

Исходя из требований к промывочным жидкостям для морского бурения, для проведения исследований по определению эффективной ингибирующей основы в качестве базового использовался солестойкий биоразлагаемый полисахаридный буровой раствор.

В четвертой главе представлены результаты исследований закономерностей поведения полисахаридных буровых растворов и их компонентов при различных концентрациях, а также при влиянии следующих факторов: температуры, высоких скоростей сдвига, биодеструкции, тонкодисперсной глинистой фазы, минеральной агрессии пластовых вод. Разработаны составы ингибирующих биополимерных промывочных жидкостей.

При выборе полисахаридных составляющих бурового раствора был проведен анализ ряда продуктов, выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью. Критерием качества реагентов являлись: псевдопластичные свойства при низких и высоких скоростях сдвига, солестойкость, низкие значения ПФ, совместимость с другими компонентами.

Проведена серия опытов по оценке влияния высоких сдвиговых напряжений на качество биополимерных растворов с использованием миксера с нижним приводом Constant Speed Mixer Model 7000 с диапазоном скоростей 1000-21000 об/мин. В ходе исследований варьировалось: время (, мин), в течение которого производилось механическое воздействие; частота вращения лопастей (w, тыс. об/мин); концентрация ксантановой смолы в растворе.

Вследствие уменьшения средней молекулярной массы полимеров в растворе прочность пространственной структуры кратно уменьшается. Эксперименты показали, что наблюдаемая механодеструкция необратима и самопроизвольного «сшивания» молекул биополимеров не происходит. В то же время, более высокая гибкость данной структуры выражается в снижении показателя нелинейности раствора ксантана. Таким образом, получаем, что при наличии высоких сдвиговых напряжений соотношение и величины показателей псевдопластичных свойств значительно отличаются от их величин в статических условиях. На практике это зачастую выражается в снижении условной вязкости и структурных показателей полисахаридного бурового раствора при циркуляции по сравнению с исходным раствором (при отсутствии тонкодисперсной твердой фазы из выбуренной породы).

Потеря технологических и реологических свойств бурового раствора в результате биоразложения приводит к дополнительной его обработке дорогостоящими реагентами, что ведет к увеличению стоимости буровых работ. Поэтому важной задачей является предупреждение биодеструкции полисахаридов.

Наиболее рациональным и перспективным способом подавления микрофлоры является, как известно, применение специальных антимикробных препаратов - бактерицидов. В качестве бактерицидов выбраны реагенты серии ЛПЭ (НПО «Технолог») и серии Сонцид (ЗАО «Уфанефтехим»).

Антимикробное действие оценивали по изменению структурно-реологических характеристик 0,7% водных растворов биополимера в течение пяти месяцев при температуре 22-25 °С. В качестве критериев выбраны вязкость при низких скоростях сдвига (ВНСС) и рН. Концентрация бактерицидов составляла 0,2 % от массы раствора.

Эксперименты показали, что необработанные растворы биополимеров начинают терять свои первоначальные свойства уже через несколько дней. При этом наблюдается синхронность (по профилям кривых биодеструкции) изменения во времени показателей ВНСС и pH. Это позволяет проводить параллель между снижением pH полисахаридного раствора и повышением активности ферментов, что должно быть учтено при применении данного вида промывочной жидкости.

При нагревании биополимерных буровых растворов (в исследуемом диапазоне температур 25-65 оС) снижается вязкость, статическое и динамическое напряжения сдвига, что связано с нарушением упорядоченности структуры макромолекул. Повышение показателя фильтрации с температурой обычно связывают со снижением эффективной вязкости воды и, тем самым – увеличении ее проникающей способности (закон Дарси), а также уменьшением способности стабилизатора крахмала удерживать воду.

Из практики бурения в различных регионах России и за рубежом известно, что при вскрытии и прохождении глиносодержащих пород буровой раствор практически во всех случаях меняет свои первоначальные параметры. Интенсивность ”наработки” зависит от многих факторов: тип долота, режим бурения, эффективность работы системы очистки, физико-химические свойства промывочной жидкости и т.д. В большинстве случаев «отработанный» буровой раствор насыщен избыточным количеством трудноудаляемой твердой фазы, к которой обычно относят частицы коллоидного размера. В силу способности глинистых пород к гидратационному диспергированию, именно они составляют большую часть коллоидной фазы бурового раствора. Обладая высокой удельной поверхностью, они увеличивают вязкостные свойства практически у всех видов буровых растворов.

Для оценки влияния твердой фазы среднего (по стандартам АНИ) размера ( = 74 - 200 мкм) на технологические параметры исходного полисахаридного бурового раствора (ИР) проводились специальные эксперименты.

В качестве модели глиносодержащей выбуренной породы взят куганакский глинопорошок (КГП), показатель коллоидальности которого составляет 48%.

Проведенные исследования показали, что глинистая фаза повышает условную вязкость, динамическое и статическое напряжения сдвига. С увеличением температуры интенсивность роста реологических показателей понижается. В большинстве экспериментов концентрация коллоидной фазы прямо пропорционально влияет на значения структурно-реологических параметров. Кроме того, наблюдается тенденция снижения показателя нелинейности с ростом концентрации.

Рост статического напряжения сдвига (СНС) во времени и ВНСС у ИР при добавлении глинопорошка говорит об увеличении структурно-механических свойств полученной суспензии вследствие адсорбции макромолекул полимеров на тонкодисперсных частицах глины. Наличие большого количества частиц коллоидного размера, «встроенных» в биополимерный структурный каркас, укрепляет его при низких скоростях сдвига (повышение ВНСС на 202% при добавлении 15% КГП).

Проведенные серии экспериментов при различных концентрациях биополимера и стабилизатора показали, что полисахаридный буровой раствор при нагревании и загрязнении глинистой фазой ведет себя достаточно предсказуемо; технологические параметры могут быть спрогнозированы при известном составе. Это дает основание говорить о возможности применения регрессионных моделей для описания свойств промывочных жидкостей с различными компонентным и фазовым составами в условиях повышенных температур, а также в условиях агрессии пластовых вод.

Промысловый опыт применения полисахаридных буровых растворов в Западной Сибири показывает, что существующие регуляторы вязкости и ингибиторы диспергирования выбуренной породы, разработанные в большинстве своем для глинистых растворов, применительно к биополимерным промывочным жидкостям малоэффективны (таблица 4).

Таким образом, ингибирующие добавки в большинстве своем инактивны по отношению к глинистым частицам, на поверхности которых адсорбированы молекулы солестойких полисахаридных реагентов.

Таблица 4 – Влияние ингибирующих добавок в составе “заглинизированного” полисахаридного бурового раствора на его технологические параметры.

Буровой раствор УВ, с ПВ, мПас ДНС, дПа КП, с-1 СНС, дПа ПФ, мл ВНСС, сПз
ИР 28 12,0 62 519 34 / 43 5,8 10778
ИР + 15% КГП (ИР*) 41 16,0 96 599 38 / 72 7,4 32593
ИР* + 0,1% НТФ 39 15,0 107 713 38 / 53 6,2 37418
ИР* + 1% гумат калия 40 15,0 102 680 38 / 67 5,8 33557
ИР* + 0,015% ПАА 51 16,0 128 800 53 / 66 6,4 41798
ИР* + 0,2% акрилат 43 17,0 107 629 35 / 50 6,0 36038
ИР* + 5% КCl 37 17,5 88 503 32 / 68 6,2 28577
ИР* + 3% NH4Cl 38 17,0 92 541 32 / 70 6,6 26096
ИР* + 1% CaCl2 40 17,5 77 440 29 / 81 6,3 16618
ИР* + 1% MgCl2 39 17,0 96 565 34 / 91 6,2 26696
ИР* + 0,1% ОЭДФК 38 15,0 102 680 38 / 67 8,4 35166
ИР* + 3% силикат натрия 48 20,0 96 479 36 / 57 6,8 20692
ИР* + 0,1% ГКЖ-К 36 15,5 96 587 41 / 86 7,0 35166
ИР* + 5% Гликойл 39 15,0 86 573 34 / 66 7,0 29656

Ввиду сложности и малой изученности процессов взаимодействия в биополимер-глинистой системе, подбор ингибиторов диспергирования глинистой фазы проводят в основном эмпирическим путем, пользуясь известным перечнем реагентов, разработанных для глинистых растворов. Несмотря на большой объем применения полисахаридных промывочных жидкостей во многих регионах России и за рубежом, вопрос снижения диспергирования глинистой фазы в них остается открытым.

На основании проведенных исследований разработан состав (таблица 5) и технология приготовления и применения ингибирующего полисахаридного бурового раствора.

Способность бурового раствора выносить выбуренную породу из наклонных участков ствола скважины (при заданной производительности буровых насосов) определяется показателями нелинейности np и na промывочной жидкости при скоростях сдвига, характерных в большинстве случаев для бурильных труб и затрубного пространства соответственно. В случае, если значения зенитных углов превышают 45-65о, большую роль в транспорте шлама из пологих участков скважины играют вязкостные свойства бурового раствора при низких скоростях сдвига. По мнению зарубежных авторов, значение показателя ВНСС для горизонтальных скважин должно быть не менее 21000 сПз.

Таблица 5 - Технологические параметры и состав ингибирующего полисахаридного бурового раствора

Состав , кг/м3 УВ, с ПВ, мПас ДНС, дПа СНС, дПа ВНСС, сПз pH ПФ, мл np / na
Пресный раствор (ПР): 0,2% Сонцид 8103 + 3% Фито РК + + 0,5% Гаммаксан + 0,1% ГКЖ Минерализованный раствор (МР): 10% NaCl + 1,2% CaCl2 + + 2,56% MgCl2 х 6H2O + 5% KCl ПР:МР = 1:1 + 5% Карбонатный утяж. + + 0,5% Лубриойл + 3% Полигликоль 1135 25 10,0 46 15 / 20 4100 9,09 4,9 0,597 0,447
Пресный раствор (ПР): 0,2% Сонцид 8103 + 3% Фито РК + + 0,6% Гаммаксан Минерализованный раствор (МР): 8% NaCl + 1,2% CaCl2 + + 2,56% MgCl2 х 6H2O + 5% KCl ПР: МР = 1:1 + 5% Карбонатный утяж. + 0,5% Лубриойл + 3% Полигликоль 1120 26,5 12,0 50 18 / 26 4500 6,60 4,6 0,616 0,459
Пресный раствор (ПР): 0,2% Сонцид 8103 + 3% Фито РК + + 0,7% Гаммаксан Минерализованный раствор (МР): 10% NaCl + 1,2% CaCl2 + + 2,56% MgCl2 х 6H2O + 5% KCl ПР: МР = 1:1 + 5% Карбонатный утяж. + 0,5% Лубриойл + 3% Полигликоль 1140 30 13,0 65 18 / 26 10000 6,72 5,5 0,576 0,492


Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.