Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Применяемые при бурении скважин буровые растворы должны не толь­ко обеспечивать нормальные, безаварийные условия проводки скважин, но и содействовать повышению буримости и проходки на долото. Необходимые характеристики буровых растворов обеспечиваются введением различных добавок.

ВНИИКРнефть разработал «Методическое руководство по выбору типа бурового раствора» (РД 39-2-772—82) взамен «Методических указаний по проектированию промывки скважин». Методическое руководство предназ­начено для работников научно-исследовательских и проектных институ­тов, ИТР буровых предприятий, занимающихся составлением и совершен­ствованием программ буровых растворов для бурения скважин и вскрытия продуктивных пластов, упорядочением использования реагентов и материа­лов, предупреждением осложнений, связанных с неустойчивостью пород стенок скважин. Методическое руководство регламентирует основные пра­вила выбора типа бурового раствора при проектировании технологии буре­ния скважин и вскрытии продуктивных пластов, ориентировочные доли компонентов бурового раствора, основы оптимизации компонентных соста­вов по всему разрезу скважин.

Эти правила предусматривают научно обоснованное соответствие типов буровых растворов геологическим условиям бурения, при котором исключаются или сводятся к минимуму нарушения устойчивости пород и другие осложнения процессов бурения:

выбор рецептур буровых растворов, позволяющих получить широкий диапазон значений показателей их свойств;

достижение соответствия термо — и солестойкости буровых растворов температурам в скважине и минерализации пластовых флюидов;

обеспечение условий вскрытия продуктивных пластов, при котором сводятся к минимуму процессы, приводящие к необратимой блокаде прони­цаемости приствольной зоны скважины.

В руководстве приведены наиболее распространенные компонентные составы буровых растворов, классификации типов горных пород и табли­цы соответствия типов растворов и горных пород.

Для обеспечения заданных свойств буровых растворов необходимо определить следующие основные характеристики: плотность, вязкость, водоотдачу, статическое напряжение сдвига, содержание песка, водород­ный показатель, газосодержание. Наряду с приведенными для более глу­бокого исследования реологических свойств буровых растворов определяют и ряд других характеристик на специальных приборах и установках.

Ареометр АБР-1 предназначен для измерения плотности буровых или любых других растворов, а также жидкостей и пульп, нейтральных к поли­этилену. Принцип работы основан на законе Архимеда. Глубина погруже­ния ареометра пропорциональна плотности раствора, залитого в мерный стакан.

Технические данные АБР-1

Диапазон измерения плотности, г/см3:

с калиброванным грузом…………………………………………………………………………….. 0,8—1,7

без калиброванного груза……………………………………………………………………………. 1,7—2,6

Абсолютная погрешность измерения при температуре окружающей среды 20±2°С, г/см3, и температуре исследуемого раствора:

TOC o "1-5" h z 5—60° С……………………………………………………………………………………………………… ±0,01

60—80° С……………………………………………………………………………………………………. ±0,02

Дополнительная погрешность среды от 20° С на каждые 10° С, г/см3 . . . ±0,003

Плотность воды при погружении в нее ареометра при температуре 20±2° С,

г/см3 ……………………………………………… :……………………………………………………………. 1,0392

Объем стакана, см3……………………………………………………………………………………….. 78,5

Габаритные размеры, мм………………………………………………………………………………….. 150X477

Масса, кг………………………………………………………………………………………………………….. 1,5

Средний срок службы, лет…………………………………………………………………………… ■……… 6

Весы рычажные-плотномер ВРП-1 [14] предназначены для измерения плотности буровых, цементных растворов и жидких химических реагентов.

Технические данные ВРП-1

Пределы измерения плотности, г/см3……………………………………………………….. 0,8—2,6

TOC o "1-5" h z Цена деления, г/см3 . . . ………………………………………………………………… 0,01

Абсолютная погрешность измерения, г/см3………………………………………………………….. ±0,05

Температура, °С:

контролируемой жидкости………………………………………………… 0—50

окружающего воздуха. . …………………………………………………… 5—50

Габаритные размеры, мм………………………………………………………………… ………. 424X112X88

Масса, кг…………………………………………………………………………………………………….. 0,7

Плотномер (рис. 2.1) состоит из стойки 8 и подвижной части, пред­ставляющей собой рычаг 6 с жестко закрепленным на нем мерным стака — 92

Рис. 2.1. Весы рычажные-плотномер ВРП-1

ном 1 с крышкой 2. Подвижная часть весов с помощью одной из призм 5 опирается на подущки 3, укрепленные на стойке 8. На рычаге весов нане­сены две шкалы с разными диапазонами измерения: верхняя шкала 0,8—1,6 г/см3, нижняя 1,6—2,6 г/см3.

Замеры по верхней шкале проводят при установке рычага 6 на правую призму 5 перемещением груза 7, замеры по нижней шкале — при установке рычага 6 на левую призму 5 перемещением груза 7. Подвижная часть весов считается уравновешенной при установлении рычага в горизонтальном положении, определяемом по уровню 4, закрепленному на рычаге 6 (пузы­рек в ампуле уровня должен находиться между двумя центральными рис­ками, нанесенными на ампуле). ‘

В настоящее время достаточно широко продолжает использоваться полевой вискозиметр СПВ-5, который представляет собой воронку с трубкой диаметром 5 мм и длиной 100 м. К вискозиметру прилагаются кружка с двумя отделениями на 200 и 500 см3 и сетка. Раствор заливают круж­кой через сетку в воронку вискозиметра сначала 200 см3, а затем 500 см3, закрыв при этом сливное отверстие пальцем. Подставляют под сливное отверстие кружку, открывают отверстие и засекают время истечения 500 см3 раствора по секундомеру. Полученное число в секундах считают «условной вязкостью» данного бурового раствора. *

Вискозиметр ВБР предназначен для определения условной ‘вязкости глинистых растворов с временем истечения от 15 с до состояния нетекучести.

TOC o "1-5" h z Технические данные ВБР ‘

Постоянная вискозиметра (время истечения 500 см3 воды, ГОСТ 6709—

72) при / = 25 ±5° С, с. …………………………………………………………………………………….. 15

Абсолютная погрешность постоянной вискозиметра, с……………………………………………… ±0,5

Диаметр отверстия трубки, мм………………………………………………………………………………. 5

Объем, см3:

воронки………………………………………………………………………………………… . 70

мерной кружки. . …………………………………………………. ‘…………………………………… 500

Температура окружающей среды, °С……………………………………….. :……………….. —40±+45

Относительная влажность, %……………………………………………………………………… 30—80

Вероятность безотказной работы за 8000 ч…………………………………………………. 0,94

Прибор СНС-2 предназначен для измерения статического напряжения сдвига глинистых растворов. Прибор переносный, может быть использован в полевых условиях на буровой и состоит из измерительной части и приво­да, смонтированных на прямоугольной плите. Измерительная часть имеет два узла: узел внешнего подвижного цилиндра и узел подвесного цилиндра с упругой измерительной системой.

Измерение статического напряжения сдвига основано на принципе вискозиметра с соосными цилиндрами.

На тонкой упругой нити подвешен цилиндр, погруженный в соосный полый цилиндр, заполненный испытуемой жидкостью. При вращении внеш­него цилиндра жидкость, находящаяся в нем, увлекает за собой подвешен­ный цилиндр до тех пор, пока момент сопротивления закрученной нити не станет равным крутящему моменту, определяемому вязкостью используе­мой жидкости и размерами подвесного цилиндра.

С целью уменьшения влияния донной части подвешенного цилиндра на точность измерений, нижняя часть этого цилиндра расточена, благодаря чему при погружении его в раствор в расточке остается воздух, дно цилиндра не имеет контакта с раствором.

Технические данные С НС-2

Диапазон измерения статического предельного напряжения сдвига, Па, для нити

диаметром:

TOC o "1-5" h z 0,3 мм………………………………………………………………………………………….. 0—10

0,4 мм………………………………………………………………………………………….. 0—30

0,5 мм………………………………………………………………………………………….. 0—80

Цена деления, градус……………………………………………………………………………………….. 1

Частота вращения стакана, об/мин………………………………………………………………………. 2

Наружный диаметр измерительного

цилиндра, мм……………………………………………………………………………………. 74—0,35

Высота измерительного цилиндра, мм……………………………………………………… 60—0,4

Максимальный угол отсчета, градус…………………………………………………………………… 300

Питание:

ток……………………………………………………………………………………………………. Переменный,

однофазный

напряжение, В……………………………………………………………………………………….. 220_±зз2

TOC o "1-5" h z частота, Гц………………………………………………………………………………………………. 50±1

Потребляемая мощность, В-А……………………………………………………………………………. 15

Предел допустимой приведенной погрешности измерения, %:

основной…………………………………………………………………………………………………. ±5

дополнительной на каждые 10° С изменения температуры… ±0,5

Габаритные размеры, мм………………………………………………………………………….. 240X160X416

Масса, кг……………………………………………………………………………………………………… 4

Вероятность безотказной работы в течение 1000 ч. . ……………………………………………. 0,91

Средний срок службы, лет………………………………………………………………………………… 6

Внутри специального ящика укреплены: прибор со снятой подвесной системой, пеналом и нитями на различные пределы измерения, градуи­ровочное кольцо, алюминиевое кольцо, шкала и мерная кружка объемом 120 мл.

Условная вязкость, определяемая с помощью СПВ-5, не может ха­рактеризовать вязкопластичные свойства структурированных систем, невоз­можно ее использовать и для каких-либо расчетов, СПВ-5 не позволяет проводить измерения при высоких температурах, а следовательно, эффек­тивно обрабатывать буровые растворы.

В значительной мере сказанное относится и к измерению статичес­кого напряжения сдвига глинистых растворов с помощью прибора СНС-2.

Для определения этих параметров в условиях, приближенных к сква­жинным, служит пластомер ВСН-2, предназначенный для измерения пластичной вязкости, динамического сопротивления сдвигу и статического напряжения сдвига глинистых растворов при высоких давлениях и темпе­ратуре. Прибор можно использовать в лабораторных условиях при темпе­ратуре окружающего воздуха 10—35° С и относительной влажности на всем диапазоне температур до 80%. Принцип действия прибора основан на законах пластического течения жидкости в ротационных вискози­метрах.

Основные элементы прибора (рис. 2. 2) — два цилиндра, расположен­ные концентрично. Внутренний рифленый цилиндр подвешен на упругой нити из прецизионного сплава. Наружный полый цилиндр приводится во вращение от двигателя, частота вращения которого контролируется тахо — генератором. Зазор между цилиндрами заполнен глинистым раствором.

Контроль и регулирование температуры глинистого раствора осуще­ствляют наружным электронагревателем в комплексе с термометром соп­ротивления, введенным внутрь автоклава. Давление в автоклаве создается сжатым инертным газом от баллона.

Все параметры измеряются по углу закручивания упругой нити под действием момента, возникающего на внутреннем, рифленом цилиндре при вращении внешнего цилиндра от двигателей. Углы закручивания нити отсчитывают через кварцевое стекло по шкале, жестко соединенной с ци-

линдром относительно неподвижной стрелки. Реологические параметры (пластическая вязкость, динамическое сопротивление сдвигу) и статичес­кое напряжение сдвига вычисляют по известным константам прибора и результатам измерения при двух или нескольких последовательно сни­жаемых частотах вращения в ламинарной области течения раствора, ис­пользуя известные формулы для ротационных вискозиметров.

Технические данные ВСН-2

Пределы измерения, Па:

динамического сопротивления сдвигу………………………………………………….. О—1,1

0—1,4

статического напряжения сдвига………………………………………………………… 0—0,24

0—0,27

Основная приведенная погрешность измерения, %:

пластической вязкости и динамического сопротивления

TOC o "1-5" h z Сдвигу ±6

статического напряжения сдвига…………………………………………………………………….. ±4

Максимальная рабочая температура, °С………………………………………………………………. 200

Погрешность регулирования температуры, % ±5

Максимальное рабочее давление, МПа………………………………………………………………… 20

Питание:

напряжение, В……………………………………………………………………………………….. 220+11

частота, Гц……………………………………………………………………………………………. 50 ±1

Потребляемая мощность, В-А. 700

Габаритные размеры, мм. . ……………………………………………………………………… 750X580X500

Масса, кг…………………………………………………………………………………………………….. 20

Ротационный вискозиметр ВСН-2М предназначен для измерения дина­мической вязкости ньютоновских жидкостей и определения реологических параметров буровых растворов. Прибор можно применять в лабораториях научно-исследовательских институтов и в промысловых лабораториях управлений буровых работ.

Принцип действия прибора основан на измерении сдвиговых напряже­ний в контролируемой среде, расположенной между вращающимся наруж­ным цилиндром и измерительным элементом, связанным с динамометром- торсином. . .

Технические данные ВСН-2М

Пределы измерения динамической вязкости ньютоновских

TOC o "1-5" h z жидкостей, Па-с 0,001 — 1

Основная приведенная погрешность измерения, %………………………………………… ±5

Диапазон избыточного давления на испытуемую

жидкость, МПа………………………………………………………………………………… 0—15

Температура нагрева, °С………………………………………………………….. 20—200

Питание:

ток………………………………………………………………………………………… ……. Переменный,

* однофазный

напряжение, В………………………………………………………………………………. 220i з1

Потребляемая мощность, В-А …………………………………………………… 800

Габаритные размеры, мм……………………………………………………………….. 670X540X700

Масса, кг. ………………………………….. ^… ….. ………… 125

Ротационный вискозиметр ВСН-3 предназначен для измерения пласти­ческой вязкости, динамического сопротивления сдвигу и статического на — 96 пряжения сдвига бурового раствора при атмосферном давлении. Прибор может быть использован как в промысловых, так и лабораторных условиях.

Ротационный вискозиметр состоит из непосредственно вискозиметра и чемодана, служащего основанием прибора в рабочем положении и мес­том укладки термометра в кожухе, нагревателя и пробоотборника.

Принцип действия прибора основан на измерении момента сил трения, возникающего в кольцевом зазоре при вращении наружной гильзы и за­кручивающего подвесной внутренний стакан на угол, пропорциональный возникающему моменту. Реактивный момент, препятствующий вращению стакана, создается плоскими спиральными прутиками, закрепленными на измерительной оси.

При замере пластической вязкости и динамического сопротивления сдвигу гильза прибора через систему зубчатых передач приводится во вращение от двигателя СЛ-240 с частотой вращения 300 и 600 об/мин, а при замере статического напряжения сдвига — от двигателя ДСД-2 с частотой 0,2 об/мин. Измеряемые параметры отсчитываются по шкале при­бора. Гильза и стаканчик прибора для удобства обращения с ними выпол­нены быстросъемными.

Технические данные ВСН-3

Пределы измерения:

TOC o "1-5" h z пластической вязкости, Па-с…………………………………………………. 0—0,1

динамического сопротивления Сдвигу, Па ……………………………………….. 0—0,5

статического напряжения сдвига, Па………………………………………….. 0—0,3

Максимальная температура нагрева раствора, °С…………………………………………… 80

Приведенная погрешность измерения параметров

раствора, % ■………………………………………………………. ±6

Питание:

ток. . ………………………………………………………………………………………………. Постоянный

напряжение, В………………………………………………………………………. 22 ±2

ток…………………………………………………………………………………………………… Переменный,

однофазный

напряжение,, В………………………………………………………………………………. 220±1з

частота, Гц…………………………………………………………………………………………….. 50 ±1

Габаритные размеры, мм………………………………………………………. 340 X 330 X 300

Масса прибора, кг:

без чемодана…………………………………………………………………………………………… 4,8

с чемоданом……………………………………………………………………………………………… 6,5

Измерению водоотдачи, наиболее важного параметра бурового раство­ра, уделяется большое внимание, что обусловлено: отрицательным влияни­ем фильтрации воды из бурового раствора в пласт, вызывающим уменьше­ние проницаемости продуктивного горизонта; отрицательным влиянием фильтрации на глинистые сланцевые породы во время бурения, которое выражается в набухании и обвале их в ствол скважины; образованием рыхлых толстых глинистых корок, сужающих ствол скважины и нарушаю­щих нормальные условия бурения и цементирования обсадных колонн; влиянием фильтрата на сопротивление, получаемое при электрокаротаже.

В нормальных условиях водоотдача глинистых растворов определяется с помощью приборов ВМ-6 и ФЛР-1.

Показатель водоотдачи глинистых растворов, определяемый прибором типа ВМ-6, равен количеству фильтрата в кубических сантиметрах, вы­делившегося при избыточном давлении 0,1 МПа за 30 мин через фильтр диаметром 75 мм, и характеризует способность глинистого раствора отда­вать свободную воду под давлением через пористую перегородку в пласт и образовывать на этих перегородках глинистую корку. При измерении водо­отдачи раствора одновременно определяют толщину глинистой корки.

Технические данные ВМ-6

Предел измерения водоотдачи за 30 мин >

40 1 ±0,5 0,1 100 53 120X160X360 4

при диаметре фильтра 75 мм, см3 ….

Цена деления шкалы, см3 ………………………………………….

Погрешность измерения, см3 ……………………………………..

Давление фильтрации, МПа………………………………………

Объем пробы раствора, см’3 ……………………………………….

Фактический диаметр фильтра, мм……………………………….

Габаритные размеры, мм…………………………………………..

Масса, кг……………………………………………………………..

Прибор ВМ-6 состоит из кронштейна, напорного цилиндра, фильтра­ционного стакана и принадлежностей.

Общеизвестная конструкция прибора обеспечивает определение момен­та начала фильтрации, измерение количества выделившегося фильтрата за любой промежуток времени, постоянство давления с момента начала фильтрации.

Измерять водоотдачу следует при температуре не ниже 10°С, так как при более низких температурах водоотдача раствора уменьшается.

Зависимость количества выделившегося фильтрата во времени, изоб­раженная в логарифмических координатах, представляет собой прямую линию. Допускается измерять водоотдачу в течение 10—15 мин с после­дующей экстраполяцией по графику; для этого в комплекте прибора пре­дусмотрены бланки с логарифмической шкалой.

Для сопоставления результатов измерения водоотдачи прибором ВМ-6 с другими необходимо применять пересчетный коэффициент. Коэффициент определяется как отношение площадей фильтрации, так как количество выделившегося фильтрата прямо пропорционально этим площадям. Для сравнения результатов определения водоотдачи, например, прибором ВГР или воронкой Бюнхера диаметром 90 мм с результатами определения водоотдачи прибором ВМ-6 первые показания следует умножить на коэф­фициент 0,7 (752;902= 0,689).

Фильтр-пресс ФЛР-1 предназначен для определения водоотдачи гли­нистых растворов в миллилитрах, выделившегося из бурового раствора за 30 мин фильтрата при перепаде давления 0,7 МПа.

Технические данные ФЛР-1

10 ±0,5 0,7 150 53

Предел измерения за 30 мин при диаметре фильтра 75 мм, мл

Погрешность измерения объема фильтрата, мл……………………………………….

Давление фильтрации, МПа………………………………………………………………

Объем пробы раствора, мл…………………………………………………………….. .

Фактический диаметр фильтра, мм………………………………………………………

Габаритные размеры, мм……………………………………………………………………………. 190X155X190

TOC o "1-5" h z Масса, кг ……………………………………………………………………………………………………….. 3

Вероятность безотказной работы за 2000 циклов…………………………………………………….. 0,8

Средний срок службы, лет…………………………………………………………………………………. 6

Температура окружающего воздуха, ° С………………………………………………….. 5—50

Влажность окружающего воздуха во всем диапазоне температур,

% 80

Фильтр-пресс ФЛР-1 (рис. 2.3) состоит из стакана, предназначенного для заливки пробы раствора, редуктора для снижения и регулирования дав­ления от 15 до 0,7 МПа и баллона с инертным газом давлением до 15 МПа.

Газ из баллона поступает в редуктор, в котором давление редуцирует­ся до рабочего, и подается через перепускной клапан в стакан с раствором. Жидкость из раствора под давлением газа отфильтровывается через филь­тровальную бумагу и проволочную сетку и стекает через отверстие в крышке стакана в измерительный цилиндр вместимостью 50 мл. Для сопоставления результатов измерения водоотдачи по ФЛР-1 с приборами, имеющими диаметр фильтра 75 мм, показания должны быть умножены на 2, так как площадь фильтрации ФЛР-1 в 2 раза меньше стандартной.

Измерения, проводимые этими приборами, не дают истинной картины поведения раствора в скважине. Под действием высоких температур в буро­вых растворах происходят изменения, существенно влияющие на их химичес­кие и реологические свойства.

На свойства обычных буровых растворов высокое давление не ока­зывает заметного влияния. Многокомпонентный состав глинистых раство­ров не позволяет однозначно описать изменения, наступающие при термо­обработке.

Водоотдачу глинистых растворов в условиях, приближенных к сква­жинным, измеряют на установке У ИВ-2 (ВНИИКАнефтегаз). Она пред­назначена для определения водоотдачи глинистых растворов при высоких температуре и давлении с перепадом давления на фильтре, равным давлению в автоклаве. —

Рис. 2.3. Фильтр-пресс ФЛР-1:

/ — баллон; 2 — измерительный цилиндр; 3 — крышка с фильтром; 4 — стакан; 5 — перепускной клапан; 6 — вентиль; 7 — металлорукав; 8,9 — ма­нометры низкого и высокого давлений; 10 — редук­тор

Установка может быть использована для промысловых испытаний глинистых растворов в лабораториях буровых предприятий, а также в научно-исследовательских организациях, ведущих работы по исследованию и разработке рецептур глинистых растворов для бурения нефтяных и га­зовых скважин-.

Технические данные У И В-2

TOC o "1-5" h z Диапазон определения водоотдачи, см3 ……………………………………………………. О—80

Максимальное рабочее давление, МПа…………………………………………………………………. 5

Рабочая температура, °С…………………………………. ………………………… ,. ■ . <250

Сходимость измерений результатов определения водоотдачи,

см3 +3

Питание:

ток………………………………………………………………………………………………….. Переменный,

однофазный

напряжение, В………………………………………………………………………………………… 220±зз

TOC o "1-5" h z частота, Гц……………………………………………………………………………………………. 50. ± 1

Потребляемая мощность, кВ-А……………………………………. Г………………………………….. 1

Условия эксплуатации: ‘

температура окружающего воздуха, ° С………………………………………………. . 5—50

относительная влажность на всем диапазоне температур, % . 30—80

Габаритные размеры, мм………………………………………………………………………….. 720X600X620

Масса установки, кг………………………………………………………………………. 125

Средний срок службы, лет……………………………………………………………………… 8

Принцип действия установки основан на определении количества фильтрата, прошедшего за определенное время под действием заданного перепада давления через фиксированную поверхность фильтра, из пробы испытуемого глинистого раствора.

Установка состоит из настольного стенда, в котором размещены авто­клав, печь, холодильник, привод, манометр, манифольд, потенциометр, ре­гулятор напряжения, промежуточный баллон, а также соединительная, коммутационная, сигнальная и запорная арматуры.

Раствор испытывают в автоклаве 8 (рис. 2.4), в котором в течение опыта поддерживаются заданные температура и давление. Фильтровальный материал укрепляют на фильтре 7, вертикально расположенном в авто­клаве. Фильтрат из подфильтрового пространства отводят в измерительную мензурку 19 через змеевик 17 холодильника 18, где он конденсируется и охлаждается циркулирующей водой. Началом фильтрации считается момент — открытия запорного вентиля 20 «фильтрат», сообщающего под — фильтровое пространство с атмосферой. Фильтрат отводится через сталь­ной трубопровод диаметром 2 мм и толщиной стенки 0,5 мм. Объем под­фильтрового пространства, включая трубопровод, составляет около 1,5 см3.

Источником давления служит баллон 30 (в комплект установки не входит) со сжатым газом (например, азотом, углекислым газом или арго­ном). В комплект установки входят подводящий мбдный трубопровод 21 и манифольд 22 с манометром, установленные на баллоне 30. Система соз­дания давления в автоклаве включает в себя промежуточный баллон 23 и манометр 24. Все элементы соединены медными трубопроводами с распределительным манифольдом 25, который имеет четыре запорных вентиля.

Автоклав с пробой испытуемого раствора нагревается печью 5 с электронагревателем 6. Мощность, подаваемая на нагреватель, регули­руется с помощью регулятора напряжения, ток нагревателя контролирует­ся по амперметру.

Автоклав состоит из корпуса //, в котором через резиновое кольцо с помощью резьбовой втулки 13 с рукоятками крепится вставка 12, на которой укреплены фильтр 7, термопара 10 и штуцеры для отвода фильтрата и подвода газа. В автоклав через сальниковое уплотнение 4 в дне корпуса, состоящее из чугунных шайб и фторопластовых прокладок, поджимаемых резьбовой гайкой, введен вал 3. Опорой вала служит ра­диально-упорный шарикоподшипник 16. На верхнем конце вала на резьбе укреплена мешалка 15, выполненная в виде полого цилиндра с проти­воположно направленными винтовыми выступами на внутренней и наруж­ной поверхностях. На наружный конец вала навинчен поводок для сое­динения с муфтой привода.

На корпусе фильтра 7 крепится экран 14, предназначенный для уменьшения газирования пробы раствора при перемешивании. Фильтр состоит из корпуса, в который вложена пластина с 30 отверстиями диа­метром 0,5 мм, и прижимной рамки. Фильтровальный материал уклады­

вают на пластину и закрепляют прижимной рамкой с помощью пово­ротных пружин.

Привод мешалки 1 состоит из электродвигателя типа 4ААЕ56В2 и червячного редуктора 2. Температуру измеряют, регистрируют и регули­руют термопарой 10 и потенциометром 9 типа КСП-1.

Работой установки управляют с помощью вентилей: 26 — автоклав; 27 — сброс; 28 — заполнение; 29 — баллон.

Водоотдача бурового раствора имеет место не только в статических условиях, т. е. во время простоя скважины, но и при непрерывной цир­куляции под влиянием избыточного давления и температуры в каждом из проницаемых участков открытого ствола скважины. В скважине ско­рость отложения глинистой корки и ее характер обусловлены наряду с прочими факторами скоростью омывающего осевого потока.

Для измерения водоотдачи бурового раствора в динамических усло­виях при высоких давлении и температуре разработаны во ВНИИБТ и применяются на практике приборы типа ПВД.

Если статическая водоотдача, являясь величиной, условной, опре­деляется количеством отфильтрованной жидкой фазы раствора в единицу времени (см3 за 30 мин), то динамическая водоотдача, имеющая в систе­ме координат время — водоотдача два периода, связайных с формирова­нием глинистой корки и динамического равновесия водоотдачи и толщины корки, характеризуется тангенсом угла наклона графика второго периода к оси. Для определения динамической водоотдачи наиболее приемлем ПВД-5, выполненный в виде компактного настольного прибора. Он пред­назначен как для лабораторных, так и для промышленных измерений динамической водоотдачи при давлении 0,1 МПа и комнатной темпера­туре. Для измерений в условиях повышенной температуры служит прибор ПВД-6. Оба прибора позволяют определять динамическую водоотдачу и толщину корки при скорости потока бурового раствора в кольцевом пространстве, равной 0,2—2 м/с.

Водоотдачу бурового раствора определяют при замкнутом цикле циркуляции.

Определение водородного показателя pH. Водородным показателем называют величину, характеризующую концентрацию водородных ионов и численно равную отрицательному десятичному логарифму этой кон­центрации. Получаемые значения pH образуют ряд:

Кислотные среды Щелочные среды

pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Информация о величине pH бурового раствора во время бурения дает сведения как о причинах произошедших изменений свойств раство­ров, так и о путях их улучшения. Водородный показатель определяют в лабораторных условиях на приборах типа ЛП-58, ЛПУ-01 и др., а в промысловых условиях — с помощью индикаторной бумаги «Рифан».

Отстойник ОМ-2 предназначен для определения процентного содер­жания песка в пробе глинистого раствора.

Содержание в глинистом растворе твердых частиц разбуренных
пород и нерастворенных комков глины определяется процентным со­держанием песка в пробе раствора, отстоявшегося за 1 мин покоя в отстойнике из пробы, разжиженной водой в отношении 1:9.

Технические данные ОМ-2

Объем, мл:

TOC o "1-5" h z отстойника от крышки до дна……………………………………………………………………….. 600

отстойника от сливного отверстия

до дна…………………………………………………………………………………………………….. 500

крышки……………………………………………………………………………………………………. 50

пробирки…………………………………………………………………………………………………. 10

Габаритные размеры, мм…………………………………………………………………………….. 63X400X92

Масса, кг…………………………………………………………………………………………………….. 0,39

Диапазон определения содержания песка в отстойнике, мл… . 0,5—10

Цена деления пробирки, мл……………………………………………………………………………….. 0,1

Вместимость крышки отстойника, мл……………………………………………………………………. 50

Цилиндр типа ЦС-2 предназначен для определения стабильности бу­ровых растворов. Показатель стабильности определяют как разность плотностей верхней и нижней половин пробы раствора, отстаивавшегося в течение суток.

Технические данные ЦС-2

TOC o "1-5" h z Высота столба раствора в цилиндре, мм……………………………………………………………. 200

Объем цилиндра, см3 ………………………………………………………………. *.. . . . 800

Габаритные размеры, мм…………………………………………………………………………….. 100X210X110

Масса, кг……………………………………………………………………………………………………… 0,5

Пробоотборник ПГР-1 предназначен для отбора проб бурового раст­вора одновременно на трех уровнях резервуара. Пробоотборник выполнен в виде трех цилиндров, закрепленных на трубе.

Цилиндры закрываются крышками, соединенными со стержнем, пере­мещающимся внутри трубы. Пробы сливаются из цилиндров через отвер­стия, закрываемые пробками.

Технические данные ПГР-1

3 650 88 600 1700 5,5

Число цилиндров для отбора пробы

Объем цилиндра, мл…………………………….

Внутренний диаметр цилиндра, мм Расстояние между цилиндрами, мм Общая высота прибора, мм. .

Масса прибора, кг……

Пробы отбирают, опуская ПГР-1 в емкость перпендикулярно к по­верхности раствора. Оттянув рукоятку, поднимают крышки и, произведя забор пробы, нажимают на рукоятку и закрывают крышки. Прибор извлекают из емкости и, отвинтив пробки, сливают пробу из каждого цилиндра.

Установка ТФН-1 предназначена для определения содержания нефти в эмульсионных буровых растворах, а также для оперативного определения процентного содержания твердой фазы, нефти и воды в буровых раство-

Рис. 2.5. Прибор газосодержания ПГР-1:

Рис. 2.6. Химический отсек ОЛР-1 1 — бюретки; 2 — бак для воды; 3 — пи­петки; 4 — штатив; 5 — блок с химической посудой и пикнометром; 6 — блок с химиче­скими реагентами

1 — эластичный разделитель; 2 — жесткий каркас; 3 — корпус; 4 —.сильфом; 5 — шток- шкала; 6 — ходовая гайка; 7—прозрачный колпачок; 8 — манометр; 9—измерительный стакан

pax в полевых лабораторных условиях. Габаритные размеры 190X154 мм, масса прибора 7,8 кг.

Прибор газосодержания ПГР-1 служит для оперативного контроля объемного содержания газовой фазы в буровых растворах (рис. 2.5).

Его используют при бурении скважин на нефть, газ и воду и выпускают для умеренного и тропического климата.

Технические данные ПГР-1

TOC o "1-5" h z Диапазон измерения, % (по объему) …………………………………….. .’……………………………… 1 —10

Основная погрешность измерения, % (по объему)……………………………………………………….. ±0,4

Температура контролируемой жидкости, °С………………………………………. 0—80

Давление в рабочей емкости, Па………………………………………………………………………. 2,9-105

Условия окружающей среды по ГОСТ 15150—69:

температура, °С. . ………………………………………………………………………………….. 5—50

относительная влажность на всем диапазоне температур, %…………………………………. 30—80

Габаритные размеры, мм: ’

высота………………………………………………………………………………………………………. 288

ширина по маховику………………………………………………………………………………………… 120

Масса, кг…………………………………………………………………………………………………………… 1,6

Срок службы, лет……………………………………………………………………………………………….. 6

Химический отсек ОЛР-1 (рис. 2.6) —портативная химическая лабо­ратория — служит для проведения анализа фильтрата буровых растворов на водной основе.

С помощью химотсека можно определить степень минерализации (сумму водорастворимых солей), содержание кальция и магния (как суммарное, так и раздельное) и содержание ронов хлора.

В комплект химотсека ОЛР-1 входят: оборудование и приспособления, весы равноплечие ручные, гири, пикнометр стеклянный вместимостью 10 мл, штатив; химическая посуда, колбы конические на 250 и 100 мл, пипетки на 2 и 10 мл, мерный цилиндр на 50 мл, бюретка на 25 мл, палочки стеклянные титровальные, воронка стеклянная химическая, емкости для химреагентов — две конические колбы на 25 мл, две на 100 мл, одна на 250 мл и три на 500 мл.

Химотсек поставляется заводом-изготовителем без химреагентов. Комплектация химотсека реагентами, определение поправок и. другие вспомогательные операции проводятся потребителем. Перечень хими­ческих реагентов, которыми должен быть укомплектован химотсек, при­веден в табл. 2.1.

Химический отсек ОЛР-1 размещен в ящике, изготовленном из сталь­ного листа. Габариты ящика 250X530X420 мм, масса не более 15 кг.

На передней стенке ящика расположены две дверцы. На внутренней стороне правой дверцы закреплен блок из пенопласта, в котором раз­мещены химическая посуда и пикнометр. Левой дверцей служит бак для дистиллированной воды вместимостью 8 л. Внутри ящика, на задней его стенке, закреплены бюретки, пипетки и штатив. После извлечения штатив устанавливают с помощью резьбового соединения на внутренней стороне нижней стенки ящика. При работе бюретки и пипетки крепятся в зажиме штатива. Весы хранятся в коробке, размещенной в нижней части ящика.

Химреагенты	Содержание		Тара
химреагентов	Вид	Объем, мл
Вода дистиллированная	8 л	Бак	—
Аммиачный буферный раствор	150 мл	Колба	250
Индикатор кислотный (хром темно-синий или хромоген чер­ный)	10 г		25
Трилон Б (раствор)	1 л	Две колбы	500 каждая
Раствор щелочи 10%-ный	50 мл	Колба	100
Мурексид (перпурат аммония) Хромат калия 5%-ный	10 г	»	25
50 мл	Колба	100
Нитрат серебра 0,1%-ный	50 мл	»	500

Резистивиметр ПР-1 предназначен для измерения удельного электри­ческого сопротивления буровых растворов морской воды и других раство­ров в полевых и лабораторных условиях.

Исполнение обыкновенное, экспортное и тропическое. Конструкция прибора обеспечивает его нормальную работу непосредственно в полевых условиях.

Технические данные ПР-1

Диапазон измеряемых удельных сопротивлений, Ом-м…………………………………. 0,03—50

TOC o "1-5" h z Погрешность измерений, %………………………………………………………………………………… ±5

Питание…………………………………………………………………………………………… От.. 6 элементов

типа «Сатурн» или «Марс»

Потребляемая мощность, В*А……………………………………………………………………………. 0,5

Рабочий диапазон температур, °С…………………………………………………………… 10—40

Температура окружающей среды, °С………………………………………………………. 10—40

Относительная влажность, % 80

Габаритные размеры, мм…………………………………………………………………………….. 360X230X170

Масса прибора с комплектом питания, кг………………………………………………………………… 5

Резистивиметр термостойкий РТ-65 предназначен для измерения удельного электрического сопротивления бурового раствора в скважинах диаметром более 85 мм. Исполнение обыкновенное, экспортное и тро­пическое.

TOC o "1-5" h z Технические данные РТ-65 .

Диапазон измерений, Ом-м………………………………………………………………………… 0,035—10

Погрешность измерений, % ±5

Допустимое внешнее гидростатическое давление, МПа………………………………. 60

Габаритные размеры, мм:

длина………………………………………………………………………………………………………. 2700

диаметр без вытеснителей………………………………………………………………………. 110

с вытеснителями для зондов дефектора и……………………………………. толщиномера 132

Масса, кг……………………………………………………………………………………………………… 120

Из рассмотренных приборов и устройств комплектуются различные виды стационарных, переносных и самоходных лабораторий.

Лаборатория глинистых растворов ЛГР-3 представляет собой дере­вянный укладочный ящик с укрепленными в нем приборами, предназначена для оперативного контроля параметров глинистого раствора и может использоваться как в помещении, так и на открытом воздухе под навесом.

В комплект переносной лаборатории ЛГР-3 входят: ареометр АБР-1, прибор измерения водоотдачи’ ВМ-6, отстойник ОМ-2, вискозиметр типа ВБР-1, цилиндр стабильности ЦС-2, пробоотборник типа ПГР-1, секундо­мер, термометр, цилиндр измерительный 1 —100, стакан фильтрационный, кружка мерная.

Контролируемые параметры: плотность 0,8—2,6 г/см3; условная вяз­кость 15—0 с, содержание песка 0,5—10 мл, водоотдача до 40 см3. Габа­ритные размеры 630X540X161 мм, масса не более 15 кг. Вероятность безотказной работы 0,9, полный технический ресурс 1000 ч, средний срок службы 6 лет.

Буровой комплект приборов контроля глинистого раствора БКР-1 (рис. 2.7) предназначен для определения персоналом буровой бригады трех основных параметров бурового раствора: плотности, условной вяз-

Рис. 2.7. Комплект буровой БКР-1: 1 — верхняя крышка; 2 — вискозиметр ВБР-1; 3 — секундомер; 4 — ареометр АБР-1; 5 — термометр; 6 — кружка для отбора пробы раствора; 7 — измерительная кружка’; 8 — бачок для воды

Рис. 2.8. Комплект измерительных приборов KJ1P-1: 1 — фильтр-пресс ФЛР-1; 2 — прибор газосодержания ПГР-1; 3 — весы рычажные-плотномер ВРП-1; 4 — термометр; 5 — секундомер; 6 — вискозиметр ВБР-1; 7 — индикаторная бумага «Рифан»; 8 — отстой­ник ОМ-2 .

кости и температуры. Комплект выполнен в виде единого блока, в корпусе которого устанавливаются все три прибора; корпус одновременно служит транспортной тарой. Этот комплект состоит и5 вискозиметра ВБР-1, ареометра АБР-1, термометра с диапазоном измерения 0—100°С с погрешностью ±1°С, габаритные размеры комплекта в транспортном положении 340X250X585 мм, масса 12 кг.

Комплект лаборанта КЛР-1 (рис. 2.8) предназначен для контроля параметров бурового раствора на буровых со сложными геологическими условиями, в штате которых предусмотрен лаборант по растворам. Комп­лект может быть использован в лабораториях буровых растворов буровых предприятий и нефтедобывающих объединений, а также научно-иссле­довательских организаций.

В комплект лаборанта КЛР-1 входят также ротационный вискозиметр ВСН-3 и химический отсек ОЛР-1.

Габаритные размеры, мм:

комплекта измерительных приборов…………………………………………………………. 542X176X460

вискозиметра ВСН-3 …………………………………………………………………………… 285X205X470

химического отсека ОЛР-1…………………………………………………………………….. 530X250X420

Масса, кг:

TOC o "1-5" h z комплекта измерительных приборов — . . . . 16,5

вискозиметра ВСН-3……………………………………………………………………………………. 18

химического отсека ОЛР-1……………………………………………………………………………. 15

Лаборатория глинистых растворов ЛГР-69 предназначена для опера­тивного обслуживания буровых с целью контроля качества бурового и цементного растворов, подбора рецептуры и режима химической обра­ботки и утяжеления растворов. Оборудование лаборатории позволяет измерять параметры глинистых растворов (плотность, вязкость, водоот­дачу, статическое напряжение сдвига, стабильность, процентное содержа­ние песка, толщину глинистой корки, степень загрязнения емкостей), параметры цементных растворов (растекаемость, сроки схватывания, плотность), приготовлять пробы химически обработанных растворов (взвешивание и смешивание растворов).

Лаборатория ЛГР-69 выпускается на шасси ГАЗ-66 в кузове ОГК-66-02 или в автобусе КАВЗ-685. В ней размещены: лабораторный стол, диван, кресло оператора, ареометр АБР-1, вискозиметр ВБР-1, отстойник ОМ-2, цилиндр стабильности ЦС-2, приборы ВМ-6, СНС-2, ИВ-2, конус АзНИИ Кр-1, пробоотборник ПГР-1, комплект химической лаборатории.

TOC o "1-5" h z Технические данные ЛГР-69 _ ■

Параметры бурового раствора:

плотность, г/см3 . …………………………………………………………………….. 0,8—2,6

условная вязкость, с………………………………………………………………… 0—15

водоотдача, мл…………………………………………………………………………. 0—120

предельное статическое напряжение сдвига, Па………………………………….. 0—80

содержание песка в 500 мл раствора, мл…………………………….. 0,5—10

температура, “С……………………………………………………………………….. 0—100

толщина глинистой корки, мм…………………………………………………. 0—40

Параметры цементных растворов:

растекаемость, мм……………………………………………………………………. 100—250

плотность, г/см3 ……………………………………………………………………….. 0,8—2,6

Габаритные размеры, мм: ~

кузова С ГК-66-02 . . . 5980X2380X3000

автобуса КАВЗ-685………………………………………………………………………………………………….. 6600X2405X2385

Масса лаборатории, кг:

в кузове СГК-66-02…………………………………………………………………………………………….. 5100

в автобусе КАВЗ-685 ……………………………………………………………………………… 4280

В лабораторию включены приборы для определения параметров цементных растворов.

■Прибор Вика ИВ-2 предназначен для определения в лабораторных условиях густоты и сроков схватывания цементного раствора и толщины глинистой корки; габаритные размеры 200X145X255; масса прибора 4,9 кг.

Конус АзНИИ КР-1 предназначен для определения растекаемости цементного раствора. Габаритные размеры 425X380X80 мм, масса прибора 5 кг.

В СПКБ «Промавтоматика» разработан комплекс технических средств для определения показателей качества буровых растворов, входящих в состав стационарной лаборатории «Раствор-1».

Реологические характеристики (эффективная вязкость, статическое напряжение сдвига), непосредственно влияющие на выполнение обя­зательных технологических функций бурового раствора, Определяются с помощью ротационных вискозиметров ВСН-3 и ВСН-2М.

Смазочная способность бурового раствора, в значительной мере определяющая надежность работы бурового оборудования и инструмента, исследуется с помощью прибора СР1. Метод измерения основан на опре­делении момента трения в шариковом узле, заполненном буровым раство­ром, под действием заданной осевой нагрузки.

Прибор НК1 предназначен для определения напряжения сдвига гли­нистой корки при перепадах давления. Разработана методика исполь­зования прибора НК1 для предотвращения и выбора путей ликвидации прихватов бурильной колонны, обусловленных «липкостью» фильтра­ционной корки бурового раствора.

Характерной тенденцией при разработке рецептур буровых растворов в мировой практике является стремление к уменьшению содержания в них твердой фазы, что позволяет существенно повысить технико-экономические показатели бурения. Контроль указанного параметра, а также содержание нефти осуществляется с помощью установки ТФН1.

Контроль комплекса показателей качества буровых растворов можно проводить как в нормальных условиях, так и после предварительной термообработки в установке УТ1, которая обеспечивает возможность термостатирования 1600 см3 бурового раствора при температуре до 250° С.

Самоходная контрольная лаборатория СКЛ-1 предназначена для оперативного контроля показателей бурового раствора непосредственно на бурящейся скважине. Эти показатели контролируют с помощью приборов, которыми оснащена лаборатория.

TOC o "1-5" h z Технические данные СКЛ-1 . . ^

Плотность, г/см3……………………………………………………………………………. 0,8—2,6

Вязкость условная, с……………………………………………………………………………………. 15

Вязкость динамическая, Па-с……………………………………………………………. 0,001—0,4

Предельное статическое напряжение сдвига, Па………………………………………….. 0—90

Водоотдача, см3 …………………………………………………………………………… 2—100

Содержание песка, газа, твердой фазы и нефти, %…………………………………. 0—100

Стабильность обратных эмульсий, В………………………………………………….. 0—600

Концентрация водородных ионов, pH……………………………………………….. 7—14

Температура, °С…………………………………………………………………………… 0—80

Питание:

ток………………………………………………………………………… Переменный,…………….. одно­’ фазный

напряжение, В……………………………………………………………………………………… 220±§з

TOC o "1-5" h z частота, Гц……………………………………………………………………………………………. 50+1

Габаритные размеры, мм……………………………………………………………. 6900X2405X2910

Масса, кг…………………………………………………………………………………… 4300

Средний срок службы, лет…………………………………………………………………………………. 6

Температура окружающего воздуха, °С………………………………………………. —40++45

Относительная влажность при 25° С, % 100

Приборы и оборудование лаборатории располагаются в салоне автобуса КАВЗ-685.

В лабораторию входят: вискозиметр ротационный ВСН-3, комплект
лаборанта типа КЛР-1, испытатель гидрофобно-эмульсионных растворов типа ИГЭР-1, установка для определения твердой фазы и нефти типа ТФН-1, лабораторная мешалка типа ЛМР-1, электронная вычислительная машина,, весы технические с разновесом, плитка электрическая, шкаф сушильный, катушка с кабелем, заземление с проводом, шланг для под­вода воды, огнетушитель, радиоприемник, два шпателя № 1, универсаль­ная аптечка, эксикатор диаметром 140 мм, две кружки фарфоровые по 1 л, ступка фарфоровая с пестиком, два цилиндра мерных объемом 25 см3, два объемом 100 см3, три ведра объемом Зли одно на 10 л.

Для измерения и регистрации плотности бурового раствора на входе насосов используется автоматический весовой плотномер АВП-1. Плотно­мер снабжен сигнализатором об отклонении от заданных значений плот­ности.

Технические данные АВП-1 ,

1—2,5 ± 0,015 — 30 ± + 50 95 5—80

Диапазон измерения плотности, г/см3 …………………………………….

Основйая погрешность измерения, г/см3 …………………………………

Температура окружающего воздуха, °С………………………………….

Относительная влажность при 25°С, %

Диапазон изменения температуры контролируемой

жидкости, °С………………………………………………………………………..

Переменный, однофазный 220+Ц 50 ± 1 Переменный, трехфазный 380 ±1! 50 ± 1 695X360X280 416X380X272 330X424X287 800 X 600 X 1400 255X255X585 414X208X365 80 150 30

Питание первичного преобразователя, усилителя и вторичного прибора:

ток…………………………………………………………………………………..

напряжение, В………………………………………………………………….

частота, Гц……………………………………………………………………….

Питание электронасоса: ток…………………………………………………..

напряжение, В………………………………………………………………….

частота, Гц……………………………………………………………………….

Габаритные размеры, мм:

первичного преобразователя…………………………………………………….

усилителя……………………………………………………………….

вторичного прибора………………………………………………

шкафа……………………………………………………………………………………..

электронасоса………………………………………………………………………….

фильтра

Масса, кг:

первичного преобразователя и вторичного прибора.

шкафа………………………………………………………………………………

электронасоса с фильтром …………………………………………………

СПКБ «Нефтегазавтоматика» на базе плотномера АВП-1 разработало плотномер АВП-1 М, позволяющий измерять плотность бурового раствора в диапазоне от 0,8 до 2,6 г/см3, с основной погрешностью измерения ±0,15 г/см3. Плотномер создан на новой элементной базе с применением микросхем и не имеет недостатков, присущих плотномеру АВП-1. Плотно­мер АВП-1М применяется как самостоятельное средство измерения, так и в составе НИС (например, станции сбора и отображения технологической и геологической информации в процессе бурения скважин «Гелиус» на базе КТС ЛИУС-2).

Комментарии запрещены.