 |
Реагенты комбинированного и многоцелевого действия
|
|
|
|
ПОДРИСУНОЧНЫЕ НАДПИСИ
к главе 10 «Промывка скважин»
| Рис.10.1. | Тарировочный график зависимости концентрации эмульсии от содержания масла |
| Рис.10.2. | Эмульсионная установка УЭМ-5 (ПГО «Красноярскгеология» 1 – насос ВК-4/24; 2 – всасывающий трубопровод; 3 – всасывающий трубопровод для эмульсола; 4 – кран; 5 – тройник; 6 – водонагреватель-ный бак; 7 – бак для эмульсола; 8 – излучатель; 9 – приемная камера; 10 и 11 – уровнемеры; 12 – бак для воды; 13 – фильтр; 14 – трехпози-ционный кран; 15 – электродвигатель. |
| Рис.10.3. | Шнековый насос НШ-3 1 – основание; 2 – лебедка; 3 – стойка; 4 – траверса; 5 – электронагре-ватель; 6 – клиноременная передача; 7 – отводной штуцер; 8 – прием-ная камера; 9 – шнек; 10 – всасывающая труба. |
| Рис.10.4. | Установка для приготовления полимерных растворов ППР (ВИТР) 1 – температурное реле; 2 – нагревательные элементы; 3 – перемеши-вающее устройство; 4 – водяная рубашка; 5 – бак для перемешивания растворов; 6 – загрузочное устройство; 7 – электродвигатель; 8 – термо-метр; 9 – пульт управления; 10 – шкаф управления; 11 – штекерный разъем; 12 – вихревой насос с электродвигателем; 13 – болт заземления. |
| Рис.10.5. | Гидроциклон 1 – корпус; 2 – тангенциальный ввод; 3 – сливной патрубок; 4 – песковая насадка. |
| Рис.10.6. | Гидроциклонная установка ОГХ-8Б 1 – рама; 2 – винтовой насос; 3 – всасывающий шланг; 4 – нагнетатель-ная линия; 5 – вентиль; 6 – насадка для выпуска шлама; 7 – труба в гидроциклон; 8 – выкидной патрубок; 9 – патрубок; 10 – воронка гидроциклона; 11 – электродвигатель; 12 – емкость для шлама; 13 – желоб; 14 – емкость для очищенной жидкости; 15 – емкость для загрязненного раствора; 16 – сливной шланг; 17 – манометр. |
| Рис.10.7. | Установка для очистки промывочных растворов ОПР-1 (ВИТР) 1 – штуцер со шлангом для подвода жидкости от устья скважины; 2 – щит монтажный; 3 – трубопровод; 4 – манометр; 5 – гидроциклоны диаметром 75 (50, 25) мм; 6 – лоток сливной; 7 – тяги; 8 – кран проходной пробковый; 9 – кронштейн; 10 – коллектор. |
| Рис.10.8. | Мультигидроциклонная установка для очистки промывочных жидкостей от шлама («Красноярскгеология») |
| Рис.10.9. | Классификация способов повышения эффективности гидроциклонов (по Н.Г.Егорову) |
|
|
|
| Рис.10.10. | Способы (устройства) для снижения турбулентности вводимой очищаемой промывочной жидкости а – по а.с.1783995; б – по а.с.2014156; в – по а.с.1389859; г – по а.с.1421418; 1 – корпус; 2 – тангенциальный вводной патрубок; 3 – песковая насадка; 4 – сливной патрубок; 5 – отсекатель; 6 – гофрированный элемент; 7 – упругая опора; 8 – демпферная камера; 9 – прижимное устройство; 10 – подпружиненный стержень; 11 – конический вибратор; 12 – лопатки; 13 – пластины; 14 – упругий элемент. |
| Рис.10.11. | Варианты питающих насадок гидроциклонов (по А.И.Поварову) а – суживающаяся, прямоугольного или круглого сечения; б – круглого сечения без сужения; в – со спиральным вводом; г – изогнутая; д – с ре-гулировочным клином; е – со сменными насадками; ж – с двумя насадками. |
| Рис.10.12. | Гидроциклон с ручным управлением технологическим процессом ГЦР (ТулНИГП) 1 – корпус; 2 – тангенциальный ввод; 3 – сливной патрубок; 4 – песковая насадка; 5 – цилиндрический стержень; 6 – резьба; 7 – головная часть гидроциклона; 8 – штурвал; 9 – сливной канал; 10 – клапан; 11 – камера. |
| Рис.10.13. | Автоматический гидроциклон ГЦА (ТулНИГП) 1 – корпус; 2 – тангенциальный вводной патрубок; 3 – сливной патрубок; 4 – песковая насадка; 5 – цилиндрический стержень; 6 – головная часть гидроциклона; 7 – сливной канал; 8 – камера; 9 – местное утолщение; 10 – поршень; 11 – уплотнение; 12 – центральный канал; 13 – пустоте-лый штурвал; 14 – головка; 15, 16 – пружины; 17 – указатель положения стержня. |
| Рис.10.14. | Система циркуляционная мобильная (СЦМ) 1 – отстойник; 2 – приемная емкость; 3 – гидроциклон; 4 – сито; 5 – желоб; 6, 7 – поддоны; 8 – опоры; 9 – тройник для обсадных труб; 10 – шламовый насос; 11 – шламонакопитель. |
|
|
|
Глава 10. ПРОМЫВКА СКВАЖИН
10.1. Основные типы промывочных жидкостей, применяемые для бурения
скважин в различных горно-геологических условиях
При геологоразведочном бурении очистка скважин производится непрерывно в процессе бурения при помощи промывочных жидкостей, сжатого воздуха, пенных систем. Наиболее распространенным способом очистки скважин, однако, до сих пор остается применение промывочных жидкостей (техническая вода, естественные или глинистые растворы, аэрированные жидкости, эмульсионные и полимерные растворы).
Промывочные жидкости, применяемые при бурении, должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) очищать зону забоя скважины от разбуренной породы, чтобы породоразрушающий инструмент контактировал с чистым забоем;
2) закреплять или удерживать стенки скважины при бурении в неустойчивых породах;
3) препятствовать прорывам пластовых вод в скважину;
4) обладать смазочными свойствами;
5) снижать коррозийную агрессивность среды в скважине;
6) поддерживать частицы выбуренной породы во взвешенном состоянии во время перерывов в работе, когда жидкость находится в скважине в полном покое;
7) охлаждать породоразрушающий инструмент в процессе бурения;
8) облегчать процесс разрушения горных пород;
9) удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям.
Глинистые растворы, наиболее успешно применяющиеся при бурении осадочных, рыхлых, неустойчивых, трещиноватых пород, всесторонне охарактеризованы в имеющейся литературе по бурению. Для приготовления этих растворов наряду с использованием местных глин применяют централизованно поставляемые глинопорошки.
Использование технической воды не требует специальных рекомендаций.
В последние годы широкое развитие и использование при высокоскоростном бурении на твердые полезные ископаемые получили эмульсионные и полимерные промывочные жидкости.
|
|
|
В табл. приведены основные типы промывочных жидкостей, применяемых при бурении скважин в различных горно-геологических условиях.
10.2. Материалы, применяемые для приготовления промывочных жидкостей
Глинистое сырье
Глинистое сырье имеет широкое распространение. Для приготовления промывочных жидкостей используются порошкообразные глины, в том числе бентонитовые, а также различные местные комовые глины. Производство глинопорошков организовано на ряде заводов из высококачественных глин и бентонита. Качество глинопорошков регламентируется ТУ 39-043-74 (табл.).
Все глинопорошки поставляются в бумажных мешках массой по 40 кг. Мешки маркируются; каждая партия глинопорошка должна иметь паспорт с указанием даты изготовления и качественных показателей глинопорошка.
Плотность глинопорошков из бентонита – 2,6 г/см3, из других
глин – 2,6-2,7 г/см3; влажность 6-10 %.
Молотый мел и известняк применяются для приготовления безглинистых растворов. Степень помола (остаток на сите 4900 отв./см2) – 5-10 %. Плотность в среднем – 2,7 г/см3, естественная влажность – 3-6 %. Обычно в эти растворы добавляется бентонит (5-10 %), или глинопорошок (10-15 %), или местная комовая глина (15-25 %). Растворы подвергаются обработке теми же реагентами, которые используются при обработке обычных глинистых растворов.
В качестве утяжелителей применяются молотый мел и известняк (до 1,4-1,45 г/см3), барит и железистые утяжелители (гематит, магнетит и др.). Наиболее предпочтителен барит, отвечающий техническим условиям ТУ 39-126-76 (табл.).
Понизители вязкости
Углещелочный реагент (УЩР) непосредственно на буровой готовится из смеси бурого угля и каустической соды в соотношении сухих веществ 5:1. Порошкообразный УЩР получают смешиванием бурого угля (влажностью
10-15 %) и концентрированной щелочи в соотношении от 15:2 и 10:2,5. Наибольший эффект получается при совместном применении с кальцинированной содой.
|
|
|
Сульфид-спиртовая барда (ССБ) (отходы целлюлозно-бумажной промышленности) – смесь различных лигносульфановых кислот или их солей. Поставляется в виде жидкого, твердого или порошкообразного продукта. Жидкая ССБ имеет плотность 1,27 г/см3, содержание сухих веществ не менее 50 %, рН=5-7. Содержание сухой БСС в зависимости от плотности ее водных растворов приведено в табл..
Наибольший эффект от применения ССБ обеспечивается в высокоминерализованных растворах. Разжижающая способность ССБ возрастает с увеличением щелочности (рН) раствора, поэтому ССБ рекомендуется использовать с каустической содой в соотношении от 15:1 до 3:1. В соленых растворах ССБ являются хорошим стабилизатором, наряду с вязкостью активно снижает водоотдачу. Недостаток ССБ – образование устойчивой пены в глинистом растворе.
Нитролигнин получается путем обработки гидролизованного лигнина разбавленной или концентрированной азотной кислотой. Представляет собой порошкообразный продукт тонкого помола светло-коричневого цвета, нерастворимый в воде. Влажность не более 60 %, поставляется в бумажных мешках. Применяется в виде водно-щелочных растворов с концентрацией 5-10%. Соотношение лигнина и щелочи колеблется от 10:1 до 10:5ю Совместим со всеми реагентами и добавками. Широко применяется для обработки неминерализованных и известковых промывочных жидкостей (2-5 кг на 1 м3 раствора). При обработке минерализованных растворов расход нитролигнина повышается.
Игетан получается окислением нитролигнина кислородом воздуха в слабощелочной среде. Представляет собой темный порошок, растворимый в воде (до 80-90 %). Применяется в сухом виде, а также в виде 10-20 %-ного водного раствора. Активность игетана снижается при повышении рН промывочной жидкости (при рН=10 иногда происходит загустение глинистого раствора). Рекомендуемая добавка игетана: 2-5 кг сухого реагента на 1 м3 обрабатываемого раствора.
Понизители водоотдачи
Карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ) получается взаимодействием щелочной целлюлозы с монохлорацетатом натрия. Представляет собой порошкообразный препарат белого цвета с влажностью до 10%. Характеризуется степенью полимеризации (СП): чем выше полимеризация, тем более эффективна КМЦ. Различаются следующие марки КМЦ по СП: КМЦ-250,
КМЦ-350, КМЦ-500, КМЦ-600. КМЦ-250 применяется при пресных и слабоминерализованных растворах. Расход 20-30 кг/м3. Не применяется при наличии кальциевой и магниевой агрессии. КМЦ-350 применяется при среднеминерализованных (до 10-15 % NaCl) растворах. Расход 15-25 кг/м3. Предельная температура применения 130 0С. КМЦ-500 и КМЦ-600 применяются при высокоминерализованных растворах. Расход 7-15 кг/м3. Предельная температура применения 180-190 0С. КМЦ-600 может использоваться в сухом виде.
|
|
|
Конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ) получается путем взаимодействия сульфит-спиртовой барды (ССБ) и формалина или фурфурола в кислой среде при температуре 90-95 0С с последующей нейтрализацией щелочью. Представляет собой жидкость темно-коричневого цвета полностью 1,11-1,18 г/см3; поставляется в бочках. Основное назначение: снижение водоотдачи пресных и слабоминерализованных растворов; понижение вязкости. Недостатком является трудность хранения при низких температурах и вспенивание раствора. Совместима со всеми реагентами (кроме УЩР).
Гидролизованный полиакрилонитрит (гипан) представляет собой вязкую жидкость желтого, темно-коричневого цвета, не подвержен разложению. Повышает термостойкость раствора (до 200 0С), защищает растворы от воздействия минерализации. Вызывает загустение пресных растворов, поэтому применяется с разжижителями. Имеются две модификации: гипан-1 и
гипан-7, из которых второй обладает большей стабилизирующей способностью. Содержание сухого вещества 8-10 %.
Оптимальные добавки: 0,5-2 кг сухого реагента на 1 м3 раствора. Рекомендуется совместная обработка с КМЦ, УЩР и т.п.
Реагенты комбинированного и многоцелевого действия
Каустическая сода (каустик, едкий натр NaOH) получается путем электролиза раствора поваренной соли. Представляет собой твердое кристаллическое вещество, бесцветное, плотностью 2,1 г/см3. Хорошо растворяется в воде (с выделением большого количества тепла). Является сильно действующей агрессивной щелочью, требующей при работе особых мер предосторожности. Поставляется в металлических барабанах массой 182-400 кг, иногда в виде растворов плотностью 1,42-1,48 г/см3 (табл.). Применяется для приготовления щелочных реагентов, для снижения растворимости извести в известковых растворах, для повышения рН растворов. Является понизителем твердости и пептизатором горных пород. Вызывает коагуляцию растворов, в больших количествах приводит к повышению водоотдачи и потере стабильности раствора.
Кальцинированная сода Na2CO3 представляет собой мелкокристаллический порошок белого цвета плотностью 2,5 г/см3. Легко растворяется в воде, поглощает влагу и слеживается. Поставляется в бумажных мешках по 40 кг (табл.). Применяется для приготовления глинистых растворов из кальциевых глин с целью перевода их в натриевые, для удаления из раствора кальция и магния, при разбуривании цементных стаканов и мостов. Является понизителем твердости и диспергатором горных пород. Не допускается применение при известковой, гипсовой и хлоркальциевой обработке растворов.
Реагенты-ингибиторы
Гашеная известь Ca(OH)2 получается путем обжига известняков с последующим гашением водой. Используется в виде водной суспензии («известковое молоко»), в которой содержание Ca(OH)2 колеблется в зависимости от плотности (табл.). Применяется для повышения рН хлоркальциевых и гипсовых растворов, для борьбы с поглощениями, для приготовления известковых промывочных жидкостей. В качестве источника извести можно применять тампонажный цемент.
Хлористый кальций CaCl2 является продуктом отхода при производстве кальцинированной соды аммиачным способом. Представляет собой порошок, гранулы или кристаллы белого цвета, весьма гигроскопичен, хорошо растворяется в воде, особенно при повышении температуры. Применяется для приготовления хлоркальциевых промывочных жидкостей с высоким содержанием Са2+.
Жидкое стекло (силикат натрия или калия) - коллоидный раствор силиката натрия или калия плотностью 1,4-1,5 г/см3; высоковязкая жидкость желтовато-серого цвета, твердеет на воздухе. Поставляется в бочках 100-200 л. Жидкое стекло с модулем (отношение SiO2 к Na2O) 2,4-3,0 применяется для создания силикатных растворов, предназначенных для бурения в условиях высокой минерализации и в обваливающихся породах; небольшие добавки (2-5 %) повышают термостойкость растворов с КМЦ до 180-190 0С; добавки 0,3-0,5 % снижают вязкость и статическое напряжение сдвига (СНС); добавки 1-2 % к обычным глинистым растворам вызывают их коагуляцию (получение высоковязких растворов и паст).
Смазочные добавки
Графит (серебристый или литейный) – черный или серибристо-черный порошок плотностью 1,5 г/см3. Оптимальные добавки
не более 1-1,2 % по массе раствора. Совместим со всеми реагентами и добавками, не снижает плотность раствора, уменьшая вязкость. Придает все положительные качества, характерные для смазочных добавок. Может применяться с нефтью.
Смазочная добавка СМАД-1 – смесь окисленного петролатума с дизельным топливом (1:1), температура застывания 0 0С. Понижает абразивный износ и коэффициент трения, способствует снижению водоотдачи. Оптимальные добавки 1-4 % по массе раствора. Неприменим в известковых и хлоркальциевых растворах. При бурении на воде добавляется в смеси с глинопорошком (1:1).
|
|
|
