Что такое снс бурового раствора

Структурные свойства БПЖ и методы их регулирования и определения. Влияние СНС на качество промывки скважин

Структурно-механические свойства БПЖ – это механические свойства буровых растворов (пластичность, упругость, эластичность и прочность), которые определяются их внутренней структурой.

По мех. св-вам гетерогенные (многофазные) буровые растворы могут быть: бесструктурными (свободнодисперсными), структурированными (связнодисперсными). В бесструктурных системах (золях) частицы дисперсной фазы не взаимодействуют друг с другом и не способны создавать какую-либо пространственную сетку – структуру. Мех. св-ва этих систем аналогичны механическим свойствам их дисперсионной среды и одинаковы в покое и при течении. В структурированных системах (гелях) частицы дисперсной фазы связаны между собой и образуют пространственную

структуру имеющую определенную механическую прочность.

В покое гели упрочняются, а попавшие в ячейки структуры дисперсионная среда (свободная вода) теряет свою подвижность. Однако перемешивание или нагревание системы нарушает структуру и возвращает ей свойства золя. Явление перехода геля в золь и обратно – тиксотропия.

Для возвращения структурированной системе свойств жидкости структуру необходимо разрушить, приложив некоторое усилие. Величина этого усилия зависит от силы сцепления между частицами дисперсной фазы бурового раствора, т.е. от прочности образовавшейся структуры и характеризуется статическим напряжением сдвига.

СНС – это усилие, при котором начинается разрушение структуры, отнесенное к единице площади. СНС принято выражать в дПа. Величина СНС определяет возможность удержания во взвешенном состоянии частиц шлама и утяжелителя при остановках циркуляции бурового раствора. Очевидно, что для обеспечения этой возможности величина СНС должна превышать величину усилия, создаваемого весом частиц выбуренной породы или утяжелителя. В противном случае эти частицы при отсутствии циркуляции бурового раствора будут оседать в призабойную часть скважины, что в конечном итоге может привести к прихвату бурового снаряда шламом.

Однако с увеличением СНС ухудшаются условия самоочистки бурового раствора от шлама на поверхности, а также возрастает величина импульсов давления на забой и стенки скважины при инициировании течения бурового раствора (при пуске насоса) и при проведении СПО. Это повышает вероятность флюидопроявлений, нарушений устойчивости стенок скважин, гидроразрывов пластов и поглощений бурового раствора.

Таким образом, величина СНС должна быть минимальной, но достаточной для удержания во взвешенном состоянии в покоящемся буровом растворе частиц выбуренных пород и утяжелителя. Для измерения величины СНС используют прибор СНС-2, а также ротационные вискозиметры ВСН-3, ВСН-2М и вискозиметр FANN. Для оценки характера нарастания прочности структуры во времени измерения делают через 1 мин (СНС1) и 10 мин (СНС10) покоя.

Кроме названных показателей структурно-механические свойства буровых растворов характеризуют и коэффициентом тиксотропии:

10 Фильтрационные свойства буровых промывочных жидкостей

1) Статическая фильтрация протекающая при отсутствии циркуляции бурового раствора в скважине.

В условиях статической фильтрации, когда буровой раствор неподвижен, скорость фильтрации снижается, а толщина фильтрационной корки- увеличивается со скоростью, затухающей во времени.

2) Динамическая фильтрация, происходящая в условиях циркуляции бурового растовора.

В условиях динамической фильтрации рост фильтрационной корки ограничен эрозионным воздействием восходящего потока бурового раствора. Степень эрозии корки зависит от режима течения бурового раствора в кольцевом пространстве.

3) Мгновенная фильтрация в момент скола породы долотом.

В момент вскрытия пласта скорость фильтрации высока и фильтрационная корка быстро растет. После того, как скорость роста корки становиться равной скорости ее эрозии, толщина корки и скорость фильтрации стабилизируется.

-определение показателя фильтрации промывочных жидкостей на приборе ВМ-6

-определение показателя фильтрации промывочных жидкостей на приборе Фильтр-пресс ФЛР-1

-определение показателя фильтрации на фильтр-прессе API

-определение фильтрации при повышенных температурах и давлениях

Источник

Показатели свойств буровых растворов

Ареометр АГ-ЗПП (рисунок 26) состоит из мерного стакана 5, поплавка 4 со стержнем 3 и съемного грузика 6; стакан крепится к поплавку при помощи штифтов. На стержне имеется две шкалы: основная 1, по которой определяется плотность раствора, и поправочная, используемая при применении минерализованной воды.

Рисунок 26. Ареометр АГ-ЗПП

2- ведерко для воды

Вязкость. Условная вязкость определяется стандартным полевым вискозиметром.

Время вытекания определенного объема глинистого раствора из ВП характеризует вязкость раствора. Чем вязче раствор, тем больше времени потребуется для его вытекания.

Рисунок 27. Стандартный вискозиметр СПВ-5

Рисунок 28. Прибор для определения показателя

11-чашка для фильтра

Водоотдача – это способность бурового раствора отдавать воду пористым породам под действием перепада давления. Единица измерения водоотдачи – см 3 /30 мин. Определяется водоотдача с помощью прибора ВМ-6 (рисунок 28).

Испытуемый раствор наливается в фильтрационный стакан 5 с фильтром на решетке 6, закрытой клапаном 8, до его открытия фильтрация не может начаться. На фильтрационный стакан навинчен цилиндр.

В цилиндр 3 входит плунжер 1 с грузом-шкалой 2, создающей давление 0,1 МПа.

Для установки шкалы прибора на нуль и спуска масла из цилиндра после определения показателя фильтрации в нижней части цилиндра имеется отверстие, перекрываемое иглой 4. После создания давления открывается канал 8 и начинается фильтрация. Объем пробы раствора в фильтрационном стакане по мере фильтрации уменьшается на количество выделившегося фильтрата, и плунжер под действием груза опускается. Количество выделившегося фильтрата определяют по перемещениям плунжера по шкале, градуированной в кубических сантиметрах.

Толщина корки. Существует два метода измерения толщины корки. При первом методе вынутый из прибора для определения водоотдачи фильтр с коркой глины помещают на стеклянную пластинку и толщину корки замеряют помощью стальной линейки. Этим методом пользуются в полевых условиях.

В условиях лаборатории для определения толщины корки пользуются прибором Вика. Прибор Вика (рисунок 29) состоит из цилиндрического стержня 1, свободно перемещающегося во втулке 5 и укрепленного на станине 8. Ось стержня перпендикулярна к плите 9 станины 8. Для закрепления стержня на желаемой высоте служит пружинная защелка 6. На стержне укреплен указатель 3, а на станине—шкала 4 с делениями от 0 до 40 мм. Положение указателя на стержне регулируется стяжным винтом 2. В нижнюю часть стержня ввинчен на резьбе наконечник-пестик Тетмайера диаметром 10 мм.

Рисунок 29. Прибор Вика для определения

толщины фильтрационной корки

Стеклянную пластинку с помещенной на ней фильтром с коркой глины кладут на плиту 9. Перед тем как провести замер, указатель прибора 3 устанавливают на нуль и затем, придерживая стержень рукой, измеряют толщину корки в шести точках во взаимно перпендикулярных направлениях. По полученным шести замерам определяют среднюю толщину корки в миллиметрах.

Для определения статического напряжения сдвига пользуются специальным прибором СНС-2 (рисунок 30), основанным на измерении усилия, возникающего на поверхности цилиндра, который погружен в соосный медленно вращающийся цилиндр, заполненный испытуемым глинистым раствором.

Рисунок 30. Прибор СНС-2 для измерения

статического напряжения сдвига:

4-трубка для защиты проволоки;

5 – электродвигатель с редуктором;

В стакан 3 заливают 120 см 3 предварительно хорошо перемешанного глинистого раствора. При этом надо следить, чтобы уровень раствора в стакане совпадал с верхним основанием цилиндра 2 после его погружения в раствор. Нулевое деление калибровочного диска 6 устанавливают против указателя 8. Затем раствор оставляют в покое в течение 1 мин, после чего включают электродвигатель 5, который через передачу медленно вращает столик 7 и установленный на нем стакан 3 с глинистым раствором. Вследствие взаимодействия между стенками цилиндра и жидкостью подвесной цилиндр 2 вращается вместе с жидкостью, а стальная проволока, на которой подвешен цилиндр, закручивается и оказывает сопротивление его вращению. Когда сила сопротивления, стремящаяся вернуть проволоку в исходное положение, будет равна предельному статическому напряжению сдвига, умноженному на величину соприкасающейся с жидкостью поверхности цилиндра, наступает равновесие двух противоположно направленных сил и вращение цилиндра прекращается.

Содержание песка. Металлический отстойник ОМ-2 (рисунок 31) представляет собой цилиндрический сосуд 3, оканчивающийся внизу трубкой, внутри которой помещена градуированная сменная пробирка 4 объемом 10 мл с ценой деления 0,1 мм. В верхней части отстойника на уровне, соответствующем объему 500 мл, имеется отверстие для слива воды 2. На горловину сосуда надевается крышка 1, которая служит одновременно для отмеривания бурового раствора (при заполнении до краев объем ее составляет 50 мл).

Рисунок 31. Отстойник ОМ-2

4 – сменная пробирка

Значение рН определяют либо колориметрическим путем (но окраске индикатора), либо электрическим путем.

Сущность колориметрического метода заключается в изменении цвета лакмусовой бумаги с красного на фиолетовый, а затем на синий по мере роста рН от 5 до 9. Применение колориметрического метода затруднительно вследствие непрозрачности глинистых растворов. Точные измерения рН следует проводить электрическим методом.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Обеспечивать снижение веса колонны бурильных и обсадных труб, в связи с чем уменьшается нагрузка на талевую систему буровой.

Плотность промывочной жидкости, содержащей газ, называют кажущейся, а плотность жидкости, не содержащей газа, истинной. Процесс измерения плотности основан на определении гидростатического давления на дно измерительного сосуда. Перед измерением промывочную жидкость пропускают через сетку вискозиметра ВБР-1.

Прибор АБР-1. В комплект входит собственно ареометр и удлиненный металлический футляр в виде ведерка с крышкой, служащей пробоотборником для раствора (рис. 6.2.).

Прибор состоит из мерного стакана, донышка, поплавка, стержня и съемного калибровочного груза.

Кроме ареометра поплавкого типа для определения плотности бурового раствора может быть использован рычажный плотномер (рис 6.3.).

СТАБИЛЬНОСТЬ И СУТОЧНЫЙ ОТСТОЙ

Эти параметры используются в качестве технологических показателей устойчивости промывочной жидкости как дисперсной системы.

Показатель стабильности С измеряется с помощью прибора ЦС-2 (рис. 6.4.), представляющего собой металлический цилиндр объемом 800 см 3 со сливным отверстием в середине. При измерении отверстие перекрывают резиновой пробкой, цилиндр заливают испытываем раствором, закрывают стеклом и оставляют в покое на 24 ч. По истечении этого срока отверстие открывают и верхнюю половину раствора сливают в отдельную емкость. 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.

Эти параметры следует измерять при температурах, соответствующих температуре раствора в скважине.

· Вязкость – прокачиваемость, обусловленная внутренним трением в растворе

— Высокая вязкость – плохая очистка, рост давления

— Основное требование – низкая вязкость

— Измерение – воронка (сек), ротационный вискозиметр (Па*с)

· СНС и ДНС – характеристики прочности структуры раствора

— СНС – в покое, ДНС – в движении

— Основное требование – держать СНС в строгих пределах

· Фильтрация или водоотдача – способность проникновения фильтрата раствора в пласт и образования корки

— Высокая фильтрация – ухудшение проницаемости пласта, снижение устойчивости стенок

— Основное требование – снижение фильтрации, тонкая прочная корка

— Измерение прибором ВМ-6, ВГ-1М (см 3 /30мин)

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БУРОВОГО РАСТВОРА

Наиболее широко используемые в настоящее время буровые растворы представляют собой жидкости, содержащие дисперсную фазу. Как и обычные жидкости, они обладают подвижностью, т.е. способностью течь. При этом первоначальное расположение частиц жидкости изменяется, происходит деформация. Наука о деформации и течении тел называется реологией, а свойства тел, связанные с течением и деформацией, называются реологическими. Они характеризуются определенными величинами, не зависящими от условий их измерения и конструкции измерительных приборов. Такие величины называют реологическими константами.

Реологические свойства буровых растворов оказывают превалирующее влияние:

· на степень очистки забоя скважины от шлама и охлаждения породоразрушающего инструмента

· транспортирующую способность потока

· величину гидравлических сопротивлений во всех звеньях циркуляционной системы скважины

· величину гидродинамического давления на ее стенки и забой в процессе бурения

· амплитуду колебаний давления при пуске и остановке насосов, выполнении СПО и проработке скважины с расхаживанием бурильной колонны

· интенсивность обогащения бурового раствора шламом

· скорость эрозии стенок скважин и др.

Изучение реологических свойств дисперсных систем основано на выявлении закономерностей связи между силами (напряжениями), вызывающими течение жидкости, и получаемыми при этом скоростями течения (деформациями).

Перечень основных и производных от них показателей, характеризующих реологические свойства буровых растворов, определяется выбором реологической модели.

t₀ — динамическое напряжение сдвига ДНС, дПа;

С помощью величин реологических характеристик можно определять коллоидно-химические свойства дисперсных систем, что очень важно для оценки качества промывочных жидкостей и выбора методов регулирования их свойств.

Дата добавления: 2015-04-15 ; просмотров: 3125 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Что такое снс бурового раствора

Понятие «Статическое напряжение сдвига»:
Статическое напряжение сдвига (прочность геля) – один из параметров пластической реологической модели Бингама – это один из наиболее важных параметров бурового раствора в бурении. Он указывает на скорость формирования и прочность геля, который образуется в растворе в состоянии покоя. Чем выше статическое напряжение сдвига – тем больше размер частиц, которые находятся во взвешенном состоянии в растворе и которые не осядут на забой скважины. Твердая фаза не будет оставаться во взвешенном состоянии без достаточного уровня прочности геля, определяющегося статическим напряжением сдвига. Напряжение сдвига измеряется при низкой скорости сдвига после того, как раствор отстоялся в течение некоторого периода времени. По стандартной процедуре API – это 10 секунд и 10 минут, хотя можно проводить измерения после 30 минут или 16 часов.

Исследование бурового раствора:
Измерение статического напряжения сдвига – это процедура проведения испытания. Существует два способа определения СНС:

1. Предписывает использовать прибор для определения СНС и набор гирь для измерения СНС бурового раствора (фунт/100 квадратных футов, либо кПа). Данная процедура обычно используется для оценки подвергнутого статическому старению образца бурового раствора, оставленного при высокой температуре на несколько часов. Прибор для определения СНС помещают на поверхность огеленного бурового раствора и добавляют гири до тех пор, пока прибор не погрузится до отмеченной глубины. Приложенный вес будет означать СНС данного образца бурового раствора.

2. Применение вискозиметра с прямыми показаниями. Данный инструмент называется так потому, что на заданной скорости, показания его шкалы отображают истинную вязкость в сантипуазах. Вычисление статического напряжения сдвига, как реологической модели Бингама, происходит по показаниям вискозиметра. СНС непосредственно считывается в виде показаний шкалы (фунт/100 квадратных футов).

Источник

Обязательные параметры

Лекция 4. Параметры бурового раствора и методы их контроля.

Параметры (показатели) бурового раствора, подлежащие контролю, можно разделить на 3 группы:

1. Параметры, контроль которых обязателен для всех скважин:

• Условная вязкость (УВ);

• Статическое напряжение сдвига (СНС);

• Показатель фильтрации (Ф);

• Толщина фильтрационной корки;

• Концентрация водородных ионов (рН);

• Концентрация твердых примесей (песка).

В случае использования специальных буровых растворов (ингибирующих, эмульсионных) необходимо контролировать:

• Состав фильтрата бурового раствора;

• Напряжение электропробоя (для эмульсионных растворов);

• Концентрацию твердой фазы (общую и глинистую).

2. Специальные параметры, контроль которых обязателен для скважин с осложненными геологическими условиями (поглощения, нефте- газопроявления, высокая минерализация пластовых вод и др.). Эта группа включает:

• Фильтрацию при повышенных температурах (Ф);

• Динамическое напряжение сдвига (ДНС);

• Пластическую вязкость (η_пл.);

• Содержание и состав твердой фазы;

• Напряжение электропробоя (для эмульсионных растворов).

3. Факультативные параметры, дающие дополнительную информацию о свойствах бурового раствора. Это:

• Динамическое напряжение сдвига (ДНС) и пластическая вязкость (η_пл.) при повышенной температуре;

• Коэффициент трения корки (КТК).

По технологическому принципу свойства буровых растворов можно разделить на 5 групп:

• Условная вязкость (УВ);

• Статическое напряжение сдвига (СНС);

• Динамическое напряжение сдвига (ДНС);

• Пластическая вязкость (η_пл.).

2. Показатели фильтрации и стабильности:

• Толщина фильтрационной корки;

• Напряжение электропробоя (для эмульсионных растворов).

• Смазочная способность (коэффициент трения пары сталь-сталь);

• Коэффициент трения корки (КТК);

4. Показатели загрязнения:

5. Компонентный и химический состав:

• Содержание компонентов (глины, воды, утяжелителя, смазочных веществ и др.), а также различных ионов солей, общая минерализация и т. д.

Для измерения плотности могут быть использованы:

• Плотномер электронный ПЭ-1(принцип работы основан на измерении выталкивающей силы, действующей на погруженный в жидкость поплавок)

• Постоянная вискозиметра (время истечения 500 см 3 воды при температуре (20±5) °С,) с 15;

• Погрешность постоянной вискозиметра, с ±0,5;

• Объем воронки вискозиметра, см 3 700;

• Объем мерной кружки, см 3 500;

В воронку заливают 700 см 3 бурового раствора, измеряют время истечения 500 см 3 в секундах.

помощью ротационных вискозиметров ВСН-3; ВСН-2М, ф. FANN. Она не имеет определенного физического смысла, ее нельзя непосредственно измерить с помощью приборов, определяют расчетным путем. Пластическая вязкость зависит от вязкости дисперсионной среды и суммарного объема твёрдой фазы.

Для измерения используется резистивиметр РВ-1.

Содержание песка характеризует степень загрязнения бурового раствора грубодисперсными фракциями различного минералогического состава.

Песком (П,%) считают все грубодисперсные частицы независимо от их происхождения (в том числе комочки нераспустившейся глины).

Отмытым песком (ОП,%) являются собственно песчаные частицы, неспособные размокать (распускаться) в воде.

Для определения содержания песка используется металлический отстойник ОМ-2.

Общее содержание песка определяют по формуле: N=2V₀,

Наиболее удобен для работы комплект для определения содержания песка ф. FANN.

Источник