Схема и принцип работы блока приготовления буровых растворов БПР-70

Дисциплина «Буровые и тампонажные растворы»

Экзаменационный билет № 1

 

Буровые растворы. Основные функции буровых растворов.

Это все рабочие агенты, используемые для разрушения пород и удаления выбуренной породы из ствола скважины. БР - это и ВОДА, заливаемая в ствол скважины, и ВОЗДУХ, нагнетаемый для выдувания шлама из шпура, это и УТЯЖЕЛЕННЫЙ глинистый раствор (ГР), применяемый в разведочных скважинах, чтобы устранить возможность выброса при разбуривании пластов высокого давления, и ПЕНА, используемая для выноса шлама из скважины, которую бурят на воду в ледниковых отложениях, и БЕНТОНИТОВЫЙ РАСТВОР, служащий для поддержания устойчивости стенок при проводке шурфа, и СЛОЖНАЯ ПРОМЫВОЧНАЯ СИСТЕМА, приготовляемая на основе нефти с добавкой эмульгаторов, стабилизирующих и структурообразующих реагентов, в частности солевых растворов, а также ЗАКУПОРИВАЮЩЕГО МАТЕРИАЛА, для разбуривания пластов.

основные функции БР. Это:

1) облегчение процесса разрушения породы;

БР в зависимости от содержания в них спец.хим.добавок влияют на эффективность разрушения ГП, снижая их твердость. С увеличением удельного веса БР и концентрации в нем твердой фазы разрушение облегчается.

2) очистка скважины от частиц выбуренной породы (шлама) и вынос их на поверхность;

Чем больше поступает в скважину БР в единицу времени, тем лучше и своевременнее очищается забой скважины, тем эффективнее работает долото при разрушении ГП на забое и тем больше механическая скорость бурения. Большое значение имеет вязкость БР. Маловязкий раствор лучше очищается на поверхности от шлама и эффективнее очищает забой по сравнению с высоковязким раствором.

3) удержание частиц выбуренной породы во взвешенном состоянии при остановке циркуляции раствора;

4) охлаждение и очистка долота;

5) уменьшение трения между бурильной колонной и стенками ствола скважины;

6) создания давления на стенки скважины для предупреждения водо-, нефте- и газопроявлений;

7) образование тонкой фильтрационной корки низкой проницаемости, которая перекрывает поры и другие отверстия в разбуриваемых породах;

8) оказывание физико-химического воздействия на стенки скважины, предупреждая их обрушение;

9) передача энергии турбобуру

 

 

2. Нефтецементные растворы.

Нефтецементные растворы (без воды) не схватываются при температурах выше 200⁰ С и давлении 70 МПа. Однако замещение 20 % нефтепродукта водой приводит к тому, что растворы быстро густеют уже при температуре 120⁰ С и давлении 30 МПа и схватываются за 20 – 30 минут.

На основе нефтецементных растворов введением в них ускорителя могут быть приготовлены быстросхватывающиеся смеси (БСС) для ликвидации поглощения в скважинах. Эти растворы при отсутствии воды не схватываются. Вода способствует быстрому их загустеванию, а ускоритель – схватыванию. Ускорителями сроков схватывания могут быть кальцинированная сода, гипс и др. В отдельных случаях в нефтецементные растворы можно вводить наполнители (песок, глина), улучшающие тампонажные и механические свойства раствора.

Как обычные (водные), так и нефтецементные растворы проникают в пласты только по трещинам и практически не проникают в поры пластов. Нефтецементные образцы быстро разрушаются от действия серной кислоты 10 – 25 % концентрации. Интенсивность разрушения их зависит от количества воды

 

Схема и принцип работы блока приготовления буровых растворов БПР-70

Блоки БПР-70 или БПР-40 предназначены для приготовления и утяжеления бурового раствора, а также для хранения запаса порошкообразных материалов на бурящейся скважине.

Блок приготовления бурового раствора БПР-70: / — фильтр; 2 — силос; 3 — загрузочная труба; 4 — указатель массы материала; 5 — разгрузочное устройство; 6 — датчик массы; 7 — основание; 8 — соединительное звено; 9 — аэрирующее устройство; 10 — гофрированный рукав; // — шарнирное соединение; 12 — гидросмеситель днища и загрузочной трубы.

А также служит для хранения запаса порошкообразных материалов на бурящей скважине (глина, химические реагенты) и также предназначен для приготовления цементных растворов.

 

Блок БПР предназначен для приготовления и утяжеления бурового раствора, а также хранения на буровой запаса по­рошкообразных материалов. Выпускается несколько типов БПР, отличающихся вместимостью бункеров для хранения материалов.

Наиболее широко применяется БПР, выпускаемый Хады­женским машзаводом. Он представляет собой (рис. 2) два цельнометаллических бункера 1, которые оборудованы разгрузочными пневматическими устройствами 7, резиноткане­выми гофрированными рукавами 3 и воздушными фильтрами2. В комплект БПР входит выносной гидроэжекторный сме­ситель 4, который монтируется непосредственно на емкости ЦС и соединяется с бункером гофрированным рукавом. Бункера предназначены для приема, хранения и подачи порошкообразных материалов в камеру гидроэжекторного смесителя. Они представляют собой цилиндрические резерву­ары с коническими днищами и крышей, которые установле­ны на четырех приваренных к раме 5 стойках 6. Порошко­образный материал подается в них из автоцементовозов по трубе, закрепленной на внешней поверхности цилиндричес­кой части бункера.

К коническому днищу прикреплено разгрузочное устрой­ство, включающее аэратор, поворотную шиберную заслонку и воздушный эжектор. На крышке бункера установлен воздушный фильтр. Выносной гидроэжекторный смеситель состоит из корпуса с тремя патрубками. К верхнему патрубку крепится прием для поступающего из бункера или через воронку порошко­образного материала. В левом патрубке установлены смен­ный твердосплавный штуцер и труба для подачи жидкости от насоса. К правому патрубку прикреплены диффузор и слив­ная труба.

При прохождении подаваемой насосом жидкости через штуцер в камере гидроэжекторного смесителя создается ва­куум. В результате этого порошкообразный материал из бункера поступает по резинотканевому гофрированному ру­каву в камеру.

 

 

Преподаватель Кудайкулова Г.А.

 

Заведующий кафедрой Кабдулов С.З.

 

Содержание билетов утверждено на заседании кафедры протокол № 6 от 7 ноября 2012 г.

 

КАЗАХСТАНСКО-БРИТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет энергетики и нефтегазовой индустрии

Кафедра нефтегазовой инженерии

Дисциплина «Буровые и тампонажные растворы»

Экзаменационный билет № 2

 

1. Глинистый раствор как дисперсная система. Компонентный состав глинистых растворов.

Глинистые растворы имеют следующие назначения: 1) глинизация стенок скважин; 2) удержание выбуренной породы во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции; 3) создание повышенного противодавления на пласт; 4) облегчение транспортирования по стволу; 5) предохранение бурового инструмента от коррозии благодаря тонкой глинистой корке, покрывающей поверхность инструмента. По размерам диспергированных (раздробленных) частиц различают два вида жидких дисперсных систем: 1) коллоидные растворы; 2) суспензии. Коллоидные частицы в жидком растворителе (например, воде) под действием силы тяжести практически не оседают. Суспензией называется взвесь, т. е. дисперсная система, состоящая из двух фаз — жидкой и твердой, в которой мелкие твердые частицы размером от 0,1 до 10 мкм и более взвешены в жидкости. С течением времени, под действием силы тяжести, взвешенные частицы осаждаются на дно сосуда. Глина это дисперсная система, состоящая из воды и взвешенных в них частичек размером от коллоидных до частиц суспензий. Количество коллоидных частиц в глинистом растворе зависит от сорта глины и от способа его приготовления. Чем больше коллоидных частиц в растворе, тем лучше его качество. В нормальном глинистом растворе суммарная поверхность коллоидных частиц вследствие малых размеров и большого их количества превосходит суммарную поверхность частиц суспензий. Поэтому глинистый раствор есть коллоидно-суспензионная система, которая имеет свойства коллоидного раствора.

 

2. Утяжеленные цементные растворы, их свойства, область применения

Цементный раствор – это раствор на основе цемента. Цемент - главный элемент всех бетонных растворов, кладочных и штукатурных смесей. Это минеральное вещество универсально, доступно, пластично, обладает высокими показателями прочности. Он состоит из смеси: связующее вещество – цемент, мелкий заполнитель; песок, которые замешиваются на основе воды. Иногда в эту смесь добавляют специальные добавки. Качество цементного раствора полностью зависит от качества его компонентов и от технологии его изготовления. Это очень ответственный процесс, нарушать который крайне не рекомендуется, иначе это может привести к разрушению строительной конструкции. Очень важно соблюдать дозировки составляющих компонентов цементного раствора

3. Определение плотности буровых растворов с помощью ареометра.

Ареометром определяют плотность верхней и нижней частей раствора. За меру стабильности принимают разность плотно­стей раствора в нижней и верхней частях цилиндра. Чем мень­ше значение С, тем стабильность раствора выше. Плотность бурового раствора r, г/см3 - отношение массы бурового раствора к его объему. Основные характеристики:

 

диапазон измерения плотности бурового раствора:

по верхней шкале, г/см3 от 0,8 до 1,6;

по нижней шкале, г/см3 от 1,6 до 2,6;

погрешность измерения, г/см3 ± 0,01.

 

Преподаватель Кудайкулова Г.А.

Заведующий кафедрой Кабдулов С.З.

Содержание билетов утверждено на заседании кафедры протокол № 6 от 7 ноября 2012 г.

 

КАЗАХСТАНСКО-БРИТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет энергетики и нефтегазовой индустрии

Кафедра нефтегазовой инженерии

Дисциплина «Буровые и тампонажные растворы»

Экзаменационный билет № 3

 

1. Типы глин для приготовления глинистых растворов

Глины являются наиболее активной частью глинистых растворов (ГР), поэтому свойства ГР во многом определяются свойствами исходных глин. Наиболее важными свойствами глин являются набухаемость, пластичность, гидрофильность, ионный обмен и способность диспергироваться в воде на мельчайшие частички. Глинистые минералы отличаются тонкодисперсностью. К основным породообразующим минералам глинистых пород, используемых для растворов, относятся минералы групп монтмориллонита, гидрослюд, палыгорскита и каолинита.

1 группа – монтмориллонитовая (ММ), имеет формулу (ОН)₄ Si₈Al₄O₂₀ n H₂O. Монтмориллонит в значительной степени обладает адсорбционной, ионообменной способностью, а также поглощает и выделяет слабо связанную воду в зависимости от влажности окружающей среды. К монтмориллонитовой группе относятся минералы сапонит, бейделлит, нонтронит, вермикулит. Глины, в которых преобладают минералы этой группы, называют бентонитами.

2 группа – палыгорскитовая (ПС), имеет формулу (ОН)₂ Si₈Mg₅O₁₈ 4H₂O.

Палыгорскит иначе называют аттапульгитом, он хорошо набухает в пресной и соленой воде, может применяться как структурообразующий компонент буровых растворов, насыщенных солью. Палыгорскитовые суспензии характеризуются высокой водоотдачей, не увеличивающейся при засолении, что выгодно отличает его от других глин.

3 группа – каолинитовая (КЛ), имеет формулу (ОН)₈Si₄ Al₄O₁₀ n H₂O.

Каолинит почти не набухает в воде, обладает небольшой емкостью поглощения катионов и адсорбционной способностью. К этой группе относятся минералы накрит, галлуазит, диккит, аноксит, энделлит.

4 группа – гидрослюдистая (ГС) – (ОН)₄ К_у(Al₄Fe₄Mg₆)(Si_8yAl_y)O₂₀ n H₂O.

Гидрослюды представляют собой промежуточные соединения между минералами каолинитовой группы и слюдами. К гидрослюдистой группе относятся минералы гидромусковит, иллит.

2. Свойства тампонажного порошка

Тампонажные составы со временем могут затвердевать с образованием тампонажного камня, либо загустевать или упрочняться, оставаясь вязкой или вязко-пластичной системой. В зависимости от назначения тампонирования ТМ выполняют различные функции.

1. Изоляция интервалов залегания пластов с различными свойствами.

2. Защита обсадных труб от коррозии и повышение их устойчивостик нагрузкам. Пластовые воды часто имеют высокую минерализацию и поэтому обсадные трубы активно корродируют. Изоляция затрубного пространства исключает коррозию обсадных труб и повышает их устойчивость к различным нагрузкам.

3. Закрепление обсадных колонн производится для предупреждения обвалов стенок

скважин и для изоляции каверн и крупных трещин.

4. Ликвидация поглощения БР и водопроявления.

5. Ликвидация скважины. Производится после завершения бурения разведочных скважин.

К наиболее важным факторам, определяющим выбор ТМ., следует отнести температуру, перепад температур между верхней и нижней отметками глубины расположения ТР.

 

3. Определение водоотдачи бурового раствора с помощью прибора ВМ-6.

Прибор ВМ – 6 предназначен для определения водоотдачи глинистых растворов применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин. Показатель водоотдачи глинистых растворов предопределяет как количество фильтрата в кубических сантиметрах. Показатель водоотдачи характеризует способность глинистого раствора отдавать свободную воду под давлением через пористую перегородку в пласт. При измерении водоотдачи раствора одновременно определяет толщину образующейся на фильтре глинистой корки. Прибор ВМ – 6 применяют при значениях показателя водоотдачи до 100 см за 30 мин если количество фильтра выделяющегося за 10 минут превышает 3 см(3). Рабочие условия эксплуатации прибора: - для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом
- температура окружающего воздуха 10... 35°С.
- относительная влажность воздуха при температуре 25 °С и более низких температурах, верхнее значение 100%;
- для макроклиматических районов как с сухим, так и с влажным тропическим климатом - температура окружающего воздуха 10... 35°С;
- относительная влажность воздуха при температуре 25 °С и более низких температурах, верхнее значение - 100%.
Масса - не более 3,3 кг.

Преподаватель Кудайкулова Г.А.

Заведующий кафедрой Кабдулов С.З.

Содержание билетов утверждено на заседании кафедры протокол № 6 от 7 ноября 2012 г.

 

КАЗАХСТАНСКО-БРИТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет энергетики и нефтегазовой индустрии

Кафедра нефтегазовой инженерии

Дисциплина «Буровые и тампонажные растворы»

Экзаменационный билет № 4

 

1. Структурно-механические свойства БР.

структурно-механических свойств глинистых буровых растворов, эффективен для применения в условиях, когда требования защиты окружающей среды ограничивают применение хромосодержащих понизителей вязкости. структурно-механических свойств буровых растворов, эффективна при обработке буровых растворов при наклонном и горизонтальном бурении. По агрегатному состоянию и механическим свойствам дисперсные системы могут быть разделены на две группы: 1) свободнодисперсные, или бесструктурные, и 2) связнодисперсные, или структурированные. Свободнодисперсные системы отличаются подвижностью и не оказывают сопротивления сдвигу. Частицы дисперсной фазы такой системы находятся в относительно свободном состоянии, под влиянием внешних сил двигаются независимо одна от другой и не связаны в общую структурированную систему. Называются такие системы золями. Если дисперсионной средой является вода, то система носит название гидрозоль, если какая-либо органическая жидкость - органозоль и т. д. Механические свойства этих систем аналогичны механическим свойствам их дисперсионной среды. Если буровой раствор, например водный карбонатный раствор, представляет собой в каком-либо конкретном случае свободнодисперсную, бесструктурную систему, то его механические свойства аналогичны свойствам дисперсионной среды. Он также не оказывает сопротивления сдвигу, т. е. не обладает механической прочностью, и является водной суспензией с низкой вязкостью, без загустевания при спокойном стоянии и без разжижения при движении. Структурно-механические свойства растворов определяют во многом их качество. Одной из наиболее важных характеристик промывочных жидкостей является тиксотропность, связанная с созданием и разрушением структуры. Связнодисперсные, структурированные системы называются гелями. В этих системах частички дисперсной фазы связаны между собой молекулярными силами сцепления и образуют пространственные структуры - сетки, каркасы, имеющие определенную механическую прочность

 

2. Облегченные тампонажные растворы.

Облегченный тампонажный раствор включает портландцемент, воду и алюмосиликатные полые микросферы, заполненные азотом, причем указанный раствор после перемешивания насыщают азотом при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 85, указанные микросферы 1 и сверх 100% азот 0,035-0,04, вода 45-60. Технический результат - снижение плотности цементного раствора ниже 1400 кг/м³ с сохранением физико-механических свойств, удовлетворяющих требованиям ТУ на облегченные тампонажные растворы. Наиболее эффективным технологическим решением, позволяющим резко сократить затраты на цементирование обсадной колонны в данных условиях, является использование облегченного тампонажного раствора с заданной плотностью. В современных критических скважинах использование сверхлегких систем цементирования может улучшить производительность скважины, качество тампонирования и уменьшать цементирующие обрушения в обсадной колонне. При этом плотность тампонажного раствора должна быть не более 1,4 г/см3, но такую плотность, как правило, не в полной мере обеспечивают существующие облегченные цементы и наполнители. Обычные легкие цементы используют воду как облегчающее вещество для уменьшения плотности, а также включают в себя вещества, которые поглощают воду и поддерживают однородность цемента и цементного раствора. Эти «обычные» цементы, несмотря на свою низкую стоимость, обладают несколькими серьезными недостатками: они имеют очень низкую прочность и с трудом обеспечивают долговременное тампонирование скважины в условиях сильных нагрузок. Кроме того, эти цементы имеют минимальный предел плотности, равный 1,38 г/см3.

3. Трехступенчатая система очистки буровых растворов.

Для очистки неутяжеленного раствора надо применять трехступенчатую систему: вибросита (1-я ступень), пескоотделитель (2-я ступень), илоотделитель (3-я ступень).

Вибросито является основным оборудованием в Циркуляционной системе для очистки бурового раствора. Эффективность Вибросита прямо влияет на цельную систему очистки. Поэтому компании, которые производят оборудовании для очистки бурового раствора, всегда обращают внимание на технологию Вибросита. Это не только что мы хотим повысить эффективность Вибросито, а экономить расходы на бурение. Пескоотделитель – это очистное сооружение поверхностных сточных вод, которое предварительно удаляет из вод взвешенные вещества, т.е. все стоки проходят очистку от твердых частиц с отрицательной плавучестью. В основу работы пескоотделителя положены свойства гравитации. Пескоотделитель включает в себя два технологических узла:

1) отстойник (отстаиваются сточные воды);

2) блок тонкослойных модулей

Илоотделитель -предназначен для очистки неутяжеленного бурового раствора от частиц выбуренной породы размером менее 0,8 мм при бурении нефтяных и газовых скважин в условиях умеренного макроклиматического района

Преподаватель Кудайкулова Г.А.

Заведующий кафедрой Кабдулов С.З.

Содержание билетов утверждено на заседании кафедры протокол № 6 от 7 ноября 2012 г.

 

 

КАЗАХСТАНСКО-БРИТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет энергетики и нефтегазовой индустрии

Кафедра нефтегазовой инженерии

Дисциплина «Буровые и тампонажные растворы»

Экзаменационный билет № 5

 

1. Дисперсные системы, их классификация. Основные свойства дисперсных систем

Важнейшей отличительной особенностью БР является то, что они представляют собой физико-химические системы, состоящие из одной или нескольких фаз. Такие системы называются дисперсными.

Дисперсная система (ДС) - это раздробленная система, в которой одно вещество раздроблено (диспергировано) и распределено в другом веществе.

Вещество, которое диспергировано, называется дисперсной фазой (ДФ), а среда, в которой это вещество распределено - дисперсионной средой (ДСр).

По степени дисперсности системы делятся на высокодисперсные или коллоидные, если поперечный размер частиц находится в пределах 10^-5 - 10^-7 см. Эти системы относительно устойчивые. Частицы можно наблюдать в ультрамикроскоп, они прозрачны.

Тонкодисперсные системы с размерами частиц 10^-2 - 10^{-5 см. Эти системы неустойчивы в отсутствии стабилизаторов, непрозрачны, их можно наблюдать в микроскоп. К ним относятся суспензии, эмульсии, пены.}

Грубодисперсные системы с размерами частиц равными или больше 10^{-2 см. К ним относятся взвеси почвы, песка и других материалов в жидкости. Эти системы неустойчивы даже в присутствии стабилизаторов, быстро разделяются на фазы, непрозрачны, частицы видны невооруженным глазом.}

2. Разновидности портландцемента, область применения

Гидрофобный портландцемент содержит гидрофобизирующую добавку для уменьшения гидратации поверхности цемент­ных зерен в результате взаимодействия с влагой воздуха или увлажнения при длительном или неудовлетворительном храпе­нии и предотвращения вызываемого этим ухудшения качестве цемента.

В качестве гидрофобизирующих добавок часто применяют олеиновую кислоту, асидол, мылонафт в количестве 0,1 — 0,3 % от массы цемента.

Гидротехнический портландцемент отличается пониженным содержанием ЗСаО · 5SiO₂ (менее 50 %), ЗСаО · А1₂О₃ (менее 7 %), замедленным схватыванием, повышенной стойкостью к сульфатам и уменьшенным тепловыделением.

Пуццолановый портландцемент содержит совместно с клин­кером и гипсом измельченные минеральные добавки осадочного (20—30 % в массе цемента) или вулканического (25—40 %) происхождения. Пуццолановый ПЦ обладает замедленными схватыванием и твердением при пониженных температурах и ускоренными — при повышенных, замедленным тепловыделе­нием, повышенной сульфатостойкостью.

 

3. Механическая дегазация, ее сущность, область применения.

Дегазация — один из видов обеззараживания, представляющий собой уничтожение (нейтрализацию) сильно действующих ядовитых веществ (боевых отравляющих веществ) или удаление их с зараженной поверхности, местности, сооружений, одежды и т. д. в целях снижения заражённости до допустимой нормы или полного исчезновения, а также удаление вредных газов в шахтах. Дегазация проводится физическим, химическим и механическим способами. Механический способ предполагает удаление сильно действующих ядовитых веществ с поверхности, территории, отдельных предметов. Физический способ предполагает обработку зараженных предметов и материалов горячим воздухом, водяным паром. При применении этих двух способов сильно действующие ядовитые вещества не разрушаются, а только удаляются. Химический же способ уничтожает (нейтрализует) сильно действующие ядовитые вещества посредством их разложения и перевода в другие, нетоксичные соединения с помощью специальных дегазирующих веществ окислительно-хлорирующего и щелочного действия.

Преподаватель Кудайкулова Г.А.

Заведующий кафедрой Кабдулов С.З.

Содержание билетов утверждено на заседании кафедры протокол № 6 от 7 ноября 2012 г.

 

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: