 |
Выбор рабочей концентрации жидкости
|
|
|
|
При бурении эмульсия постоянно расходуется на образование и восстановление смазочных слоев на поверхностях ствола скважины и бурового снаряда, на адсорбцию на шламе, на реакции с жесткостью и минерализацией и др. Поэтому уровень рабочей концентрации должен несколько превышать эти затраты.
Оптимальная концентрация эмульсионной промывочной жидкости должна устанавливаться экспериментально и экономически обосновываться. Исследования и опыт работ показывают, что оптимальные значения рабочих концентраций эмульсионных промывочных жидкостей 0,5-2,5 масс.%.
Ниже предельного значения концентрации эмульсионных промывочных жидкостей достигают при бурении трещиноватых горных пород со значительными поглощениями промывочной жидкости и невысоких параметрах режима бурения. Жидкости с высокой концентрацией используют при скоростном бурении глубоких скважин сложного профиля, а также при пересечении толщ пористых, шламообразующих, абразивных горных пород. Концентрация повышается с увеличением частоты вращения бурового снаряда. У эмульсионных промывочных жидкостей с анионактивными ПАВ при бурении на объектах с водами повышенной жесткости концентрация повышается для нейтрализации влияния жесткости.
Расчет требующегося количества концентрата
Количество концентрата, требующееся для приготовления рабочего объема эмульсионной промывочной жидкости заданной концентрации определятся по формуле:
H = 10 (V1 + V2 + V3) K C,
где Р – количество концентрата, кг; V1 – объем зумпфов, м3; V2 – объем скважины, м3; V3 – объем желобов, м3; К – коэффициент заполнения циркуляционной системы; С – заданная концентрация эмульсии, кг/м3.
|
|
|
Требующееся количество концентрата в зависимости от суммарного объема циркуляционной системы к заданной концентрации можно определить также по
табл..
Приготовление эмульсий
Перед приготовлением эмульсионных промывочных жидкостей необходимо провести подготовительные работы. Концентраты, способные к расслоению (например, паста кожевенная эмульгирующая ЭЛ-4), должны быть тщательно перемешаны в таре вручную или с помощью механического приспособления – электродрели во влагозащитном корпусе с закрепленным в патроне металлическим стержнем с концевой шарнирной лопастью. Признак качественного перемешивания – равномерная консистенция и окраска концентрата. В зимний период загустевшие концентраты рекомендуется разогреть в стационарных условиях на водяной бане. Огневой обогрев тары с концентратом недопустим во избежание нарушения правил техники безопасности и локальных перегревов концентрата с разрушением эмульгаторов. Для облегчения и ускорения эмульгирования консистентных концентратов рекомендуется нагреть воду до температуры 40-50 0С в объеме, достаточном для получения концентрированной эмульсии из расчетного количества концентрата. При использовании для эмульгирования концентрата с анионактивным ПАВ воды повышенной жесткости ее необходимо предварительно смягчить добавками расчетного количества каустической, кальцинированной соды или тринатрийфосфата (табл.).
Приготовление эмульсионных промывочных жидкостей на концентратов осуществляется по следующей схеме: вода вводится в концентрат при перемешивании до получения концентрированной 20-40 %-ной эмульсии, которую затем разбавляют водой до рабочей концентрации для дальнейшего использования, либо сливают в приемный зумпф (или емкость с водой) и легким перемешиванием распределяют в объеме этой воды.
По такой схеме эмульсионные промывочные жидкости готовятся вручную непосредственно на буровых вышках в металлических 200-литровых бочках без крышек, в одну из которых ведрами из тары подается порциями (10-15 л) концентрат, в него доливается тонкой струей теплая вода при постоянном перемешивании приспособлениями (веслом, лопатой и др.). При этом может наблюдаться (например, у ЭЛ-4) постепенное загустевание эмульгируемого концентрата до момента образования эмульсии.
|
|
|
Централизованное приготовление эмульсий в геологоразведочных партиях осуществляется в передвижных или стационарных пунктах, оборудованных устройством для разогрева концентрата и воды, бункерами для подачи концентрата в мешалки, собственно мешалками, сливными емкостями и насосами для перекачивания воды и заливки оборотной тары или автоцистерн. На пунктах должны быть оборудованы расходные, желательно утепленные, склады для хранения концентрата и лаборатории для определения качества и концентрации эмульсии. Механизированное приготовление эмульсий может проводиться в глиномешалках любой емкости, которые рекомендуется заполнять концентратом не более чем на треть и добавлять в него при перемешивании теплую воду до образования концентрированной однородной эмульсии. Приготовленные в глиномешалках эмульсии грубодисперсны; для получения тонкодисперсных эмульсий применяют эмульсионные установки – диспергаторы.
При использовании концентрата Морозол-2 централизованно приготовленную на обычной воде концентрированную эмульсию рекомендуется смешивать в расчетных количествах с предварительно приготовленным солевым раствором или раствором другого антифриза заданной концентрации непосредственно на буровой вышке. Концентрация солевых растворов NaCl и CaCl2 устанавливается в зависимости от температуры мерзлых пород (табл.)
10.4.4. Правила применения эмульсий и контроль их качества
Использование концентрата и приготовленной из него эмульсионной промывочной жидкости дадут ожидаемый эффект, если они выбраны в соответствии с конкретными условиями бурения, а эмульсия приготовлена с соблюдением всех необходимых правил и приемов, и в процессе ее эксплуатации выдерживались оптимальные качественные параметры.
|
|
|
Методы определения основных свойств эмульсолов и паст обусловлены ГОСТом 6243-75. На геологоразведочных объектах при получении концентратов достаточно оперативного определения внешнего вида и эмульгируемости концентрата в местной воде. Для этого из 5-10 % бочек партии после тщательного перемешивания отбирают пробу общим объемом 500мл (0,5 кг).
Внешний вид пробы (однородность массы и окраски) определяют в цилиндре из бесцветного стекла диаметром 25-30 мм при 20 0С и проходящем свете.
Эмульгируемость концентрата в местной воде оценивается по способности его образовывать в воде без добавок каких-либо реагентов равномерную без комков и расслоений эмульсию. Частично из пробы концентрата готовится 2,5 %-ная эмульсия на воде, используемой при промывке скважины. Эмульсия выливается в стеклянный цилиндр и рассматривается при проходящем и отраженном свете. Такой анализ позволяет оценить необходимость смягчения воды.
Качество эмульсии оценивается по ее однородности, отсутствию расслоений и выделений масла на поверхности жидкости или стенках емкости, по обилию образующейся пены, а также изменению затрат мощности при бурении. Качество эмульсии может снизиться за счет недостаточного перемешивания концентрата в таре, где он мог расслоиться из-за неполного разжижения или перегрева концентрата, очень высокой или агрессивной минерализации воды, использующейся для приготовления эмульсии. Качество эмульсий, применяемых при бурении многолетнемерзлых горных пород, резко снижается (вплоть до их разрушения) при введении разовых больших порций хлористого натрия или хлористого кальция или при смешении эмульсий с концентрированным рассолом.
В процессе бурения качество эмульсии изменяется в результате адсорбции на поверхности колонны бурильных труб, стенок скважины, шлама или в результате химического взаимодействия с солями в подземных водах. На качество эмульсии в зимний период отрицательно влияет ее замораживание. После оттаивания эмульсия зачастую разрушается.
Необходимыми контрольными показателями качества эмульсий в условиях бурения являются: устойчивость эмульсии во времени (стабильность), содержание (концентрация) концентрата или его компонентов – масла и эмульгатора (ПАВ). Эти показатели должны контролироваться как в процессе приготовления эмульсии, так и периодически в процессе ее эксплуатации.
|
|
|
