Буровые растворы для нефтяных и газовых скважин на синтетической основе
Компания «АКРОС» предоставляет услуги сервисного сопровождения буровых растворов при промывке скважин. При проведении работ используется современная техника и сертифицированные материалы для изготовления промывочных составов. Работы выполняются с соблюдением договорных сроков, требований безопасности и технологических норм. Штат сотрудников состоит из высококвалифицированных инженеров, которые проходят обучение и курсы повышения квалификации в собственном учебном центре.
Цели промывки скважин
Основными функциями буровых растворов являются:
- удаление выбуренной породы из-под долота, ее транспортировка вверх по спиральным поверхностям бурильной колонны, отделение шлама от колонны после его поднятия на поверхность;
- удержание выбуренной породы во взвешенном состоянии в случае приостановки циркуляции бурового раствора;
- эффективное охлаждение рабочих частей долота;
- повышение скорости дробления выбуриваемой породы в призабойной зоне;
- создание необходимого давления на внутренние поверхности скважины для их уплотнения и защиты от попадания грунтовых вод, нефти, газов и др.
; - уплотнение стенок скважин для защиты от их обрушения;
- передача механической энергии забойному гидравлическому двигателю;
- обеспечение необходимой проницаемости пластов при их последующем вскрытии.
;Разновидности буровых растворов
Полимерные. Такие составы получили широкое распространение за счет высоких очистных, транспортирующих и удерживающих свойств. Полимеры с длинноцепочной молекулярной структурой также способны уменьшать гидравлическое сопротивление в турбулентных потоках. Также полимерные растворы препятствуют проникновению жидкого фильтрата в поры обрабатываемых пород.
Газожидкостные (ГЖС). В данную категорию промывочных жидкостей входят пены и аэрированные составы. Последние производятся методом аэрации жидкой смеси и насыщения ее молекулами воздуха или других газообразных веществ. Пены и аэрированные смеси обладают высокой несущей способностью и очистными свойствами, отличаются низкой теплопроводностью (актуально при работе в условиях холодного климата), а их свойства можно регулировать путем изменения степени аэрации.
Инвертные эмульсионные (ИЭР). ИЭР – это гидрофобно-эмульсионно-суспензионные составы, в которых дисперсионной средой является дизельное горючее или разгазированная нефть. Промывочные смеси этого типа отличаются увеличенным содержанием технической воды, что обусловливает их доступность и востребованность в нефтегазовой промышленности. При использовании ИЭР обязательно учитывается, что такие составы являются пожароопасными.
На углеводородной основе (РУО). Такие растворы изготавливаются на основе дизельного топлива, нефти или углеводородорастворимых ПАВ, используемых в качестве дисперсионной среды. Основными достоинствами таких составов являются возможность продолжительного использования без потери первоначальных свойств, высокие антикоррозионные характеристики, термостойкость и отсутствие негативных воздействий на нефтяные пласты со стороны фильтрата. Чаще всего РУО применяются при бурении скважин в породах с низким пластовым давлением.
С конденсированной твердой фазой.
При производстве промывочных жидкостей данного типа применяется технология, основанная на получении коллоидных составов из перенасыщенных электролитов. Наиболее распространенным материалом, относящимся к этой группе растворов, является гидрогель магния. Для его изготовления используются рассолы магнийсодержащих солей. Основными преимуществами являются устойчивость к воздействию пластовых вод и способность создавать фильтрационную корку, растворимую в сероводородной кислоте.
Соленасыщенные. Промывочные растворы с повышенной концентрацией солей разработаны для бурения скважин в породах, в которых присутствует значительное количество солевых отложений, чередующихся с глинистыми пластами. Помимо основного компонента (карналлитовой или натриевой соли), в состав входит минерализованная вода, солеустойчивая глина, стабилизаторы, разжижители и смазочные примеси. Растворы данного типа имеют ограниченную сферу применения из-за их коррозионной активности и экологической вредности.
Ингибирующие. Ингибирующие смеси успешно применяются при бурении скважин в глинистых породах, способных терять устойчивость при контакте с дисперсионными веществами, которые входят в состав буровых растворов на водной основе. Отличительной особенностью является наличие реагента-ингибитора, необходимого для замедления процессов набухания, гидратации и диспергирования глин. В зависимости от состава ингибирующие растворы делятся на несколько подвидов: известковые, гипсокалиевые, хлоркалиевые и др.
Технологии промывки
Прямая. Промывка скважин прямым методом осуществляется при помощи насосно-компрессорных труб (НКТ). Мощный насос нагнетает в НКТ промывочную жидкость, которая циркулирует в скважине, захватывая и вынося на поверхность частицы шлама через колонну. Главное преимущество метода – высокая скорость промывки.
Обратная. Технология обратной промывки отличается от предыдущей направлением циркуляции промывочной жидкости: раствор подается в колонну и выходит наружу вместе с частицами шлама через насосно-компрессорные трубы.
Данный метод используется при недостаточной мощности насосного оборудования и при значительном внутреннем диаметре скважины.
Ключевые свойства буровых растворов
Ингибирующая способность. Данное свойство определяет способность промывочной жидкости предотвращать или замедлять процессы деформации стенок скважины. Применение растворов с высокими ингибирующими характеристиками позволяет избежать нежелательного сужения ствола, появления каверн и других поверхностных дефектов. В частности, такие составы используются при проведении буровых работ на месторождениях, где преобладают гидратирующиеся и набухающие глинистые породы.
Триботехнические характеристики. От триботехнических свойств бурового раствора, используемого при промывке скважин, зависит величина сил трения между контактирующими поверхностями: стенками скважины и наружными поверхностями труб, керном и керноприемной трубой, цилиндром буровой насосной установки и плунжером и т. д. Использование промывочных жидкостей, способных снижать трение, позволяет замедлить износ буровых инструментов и предотвратить осыпание породы внутри скважины.
Электрохимические свойства. Электрохимические характеристики промывочных жидкостей непосредственно зависят от концентрации солей, утяжелителей и других компонентов в их составе. Основными свойствами являются водородный показатель рН (определяет активность ионов водорода в материале) и удельное электрическое сопротивление (влияет на электропроводность раствора).
Фильтрационно-коркообразующие свойства. Данный показатель определяется по двум характеристикам бурового раствора – по толщине фильтрационной корки, создаваемой промывочной жидкостью на стенках скважины, и по показателю фильтрации. Последняя величина обозначает объем фильтрата, проходящего сквозь корку заданного диаметра в течение 30 минут при фиксированном перепаде давления.
7 ответов на вопросы по теме: «Промывка скважины»
Вопрос 1. Чем отличается промывка скважин от продувки?
Ответ. В процессе бурения в скважине непрерывно осуществляют замкнутую циркуляцию через скважину технологического (циркуляционного) агента — жидкости или газа.
При использовании жидкости технологический процесс ее циркуляции через скважину называется промывкой, а при использовании газа — продувкой. Как правило, применяется промывка скважин. Технологическую жидкость, прокачиваемую через скважину, называют промывочной (ПЖ) или буровым раствором (БР).
Вопрос 2. Какая промывочная жидкость является является наиболее доступной и недорогой?
Ответ. Техническая вода, используемая в качестве бурового раствора, является наиболее доступной и недорогой промывочной жидкостью.
Имея малую вязкость, она легко прокачивается, хорошо удаляет шлам с забоя скважины и лучше, чем другие жидкости, охлаждает долото.
Однако она плохо удерживает частицы выбуренной породы (особенно при прекращении циркуляции), не образует упрочняющей корки на стенке скважины, хорошо поглощается низконапорными пластами, вызывает набухание глинистых пород, ухудшает проницаемость коллекторов нефти и газа.
Вопрос 3. Чем отличается эмульсия от суспензии?
Ответ.
Естественный буровой раствор — это водная суспензия, образующаяся в скважине в результате диспергирования шлама ГО, разбуриваемых на воде.
У эмульсионных буровых растворов дисперсионной средой является эмульсия типа «вода в нефти», а дисперсной фазой — глина.
Вопрос 4. Какие буровые растворы получили наибольшее распространение при бурении скважин?
Ответ. Глинистые буровые растворы получили наибольшее распространение при бурении скважин. Для бурового дела наибольший интерес представляют три группы глинистых минералов: бентонитовые, каолиновые и гидрослюдистые.
Наилучшими качествами с точки зрения приготовления бурового раствора обладают монтмориллонит и другие бентонитовые минералы. Так, из 1 т бентонитовой глины можно получить около 15 м³ высококачественного глинистого раствора, тогда как из глины среднего качества — 4-8 м³ а из низкосортных глин — менее 3 м³.
Глинистые растворы глинизируют стенки скважины, образуя тонкую плотную корку, которая препятствует проникновению фильтрата в пласты.
Их плотность и вязкость таковы, что растворы удерживают шлам разбуренной породы даже в покое, предотвращая его оседание на забой при перерывах в промывке. Утяжеленные глинистые растворы, создавая большое противодавление на пласты, предупреждают проникновение пластовых вод, нефти и газа в скважину и открытое фонтанирование при бурении.
Однако по этим же причинам затруднено отделение частиц породы в циркуляционной системе бурового раствора.
Вопрос 5. Какими преимуществами обладают буровые растворы на углеводородной основе?
Ответ. Буровые растворы на углеводородной основе представляют собой многокомпонентную систему, в которой дисперсионной (несущей) средой является нефть или жидкие нефтепродукты (обычно дизельное топливо), а дисперсной (взвешенной) фазой — окисленный битум, асфальт или специально обработанная глина (гидрофобизированный бентонит).
Буровые растворы на углеводородной основе не оказывают отрицательного влияния на свойства коллекторов нефти и газа, обладают смазывающей способностью: при их использовании уменьшается расход мощности на холостое вращение бурильной колонны в стволе скважины и снижается износ бурильных труб и долот.
Однако стоимость приготовления таких буровых растворов довольно высока, они пожароопасны, трудно удаляются с инструмента и оборудования.
Применяют буровые растворы на углеводородной основе для повышения эффективности бурения в породах-коллекторах и сохранения их нефтегазоотдачи на исходном уровне, а также для проводки скважин в сложных условиях при разбуривании мощных пачек набухающих глин и растворимых солей.
Вопрос 6. За счет каких факторов получается большой экономический эффект при использовании газообразных агентов в качестве продувочных агентов?
Ответ. Применение газообразных агентов позволяет получить большой экономический эффект: увеличивается механическая скорость (в 10-12 раз) и проходка на долото (в 10 раз и более). Благодаря высоким скоростям восходящего потока в затрубном пространстве, ускоряется вынос выбуренных частиц породы. Использование газообразных агентов облегчает проведение гидрогеологических наблюдений в скважинах. Кроме того, увеличивается коэффициент нефтегазоотдачи пласта.
Вопрос 7. Как осуществлять выбор плотности бурового раствора, в зависимости от условий бурения?
Ответ. Плотность бурового раствора (ρб.р.) может быть различной: у растворов на нефтяной основе она составляет 890-980 кг/м³, у малоглинистых растворов — 1050-1060 кг/м³, у утяжеленных буровых растворов — до 2200 кг/м³ и более.
Плотность бурового раствора ρб.р. выбирается исходя из условий создания противодавления, препятствующего притоку в скважину пластовых флюидов, и предотвращения гидроразрыва наиболее слабых пластов.
При вскрытии газонефтенасыщенных пластов значение ρб.р. должно определяться для горизонта с максимальным градиентом пластового давления в интервале совместимых условий.
Величину ρб.р. необходимую для создания противодавления на пласт, можно вычислить из выражения:
ρб.р.=(pпл+ΔpΣ)/gH,
где ΔpΣ — суммарная репрессия на пласт.
Источник: Бурение нефтяных и газовых скважин: учебное пособие / К.А. Карпов
Поделитесь с друзьями:
Опубликовано Автор adminРубрики Вопросы и ответы
Различные типы промывки маслом в перерабатывающей промышленности
Термин «промывка маслом» широко используется в технологической отопительной промышленности для обозначения очистки труб и технологического оборудования. Типичные приложения используют погружные или циркуляционные нагреватели, которые нагревают масло для циркуляции через систему до желаемого числа Рейнольдса. Вязкость и температура играют решающую роль в такой обычной промывке маслом. Во многих технологических процессах обычная промывка маслом не подходит для достижения желаемой чистоты. Необходимы дополнительные действия для повышения уровня чистоты. Кроме того, существует выгодное преимущество, когда промывка маслом выполняется для работающей системы. Заказчику не нужно останавливать технологическую систему.
Это экономит драгоценное время и, следовательно, деньги. Однако во всех этих методах используются погружные или циркуляционные масляные нагреватели для нагревания масла (см. рисунок ниже) до желаемой температуры.
Импульсная волновая промывка маслом
Масло, используемое при фактической промывке, подвергается воздействию импульсов, создающих звуковые волны. Масло становится очень турбулентным из-за звуковых волн. Эта турбулентность помогает сбить загрязнения с внутренней части труб. Затем масло вымывает загрязнения в фильтр. Качество очистки при таком виде промывки маслом очень высокое.
Наведенные волны с использованием импульсов, управляемых ПЛК
Этот метод идеально применим там, где трудно добиться турбулентного течения (например, охладители). Промышленность обнаружила, что эти импульсы, управляемые ПЛК, очень эффективны при удалении металлической стружки из сетки с мелкими ячейками. Этот метод промывки маслом также очистит труднодоступные компоненты.
И охладители, и теплообменники являются целевым оборудованием для таких импульсов, управляемых ПЛК, с конечным результатом высокого уровня чистоты.
Промывка маслом для систем под напряжением
Активные системы продолжают работать после выполнения очистки. Этот метод очень технологичен. Например, этот тип промывки маслом рекомендуется для систем аварийного отключения или ПАЗ и гидравлического оборудования на морских нефтегазовых платформах. Для последних добыча продолжается, когда осуществляется промывка нефтью. В денежном выражении это очень привлекательно для бизнеса, так как этот тип промывки маслом сокращает количество остановов, снижая стоимость остановленного производства. Тем не менее, регулярное техническое обслуживание сохраняется. Обратите внимание, что благодаря технологии импульсно-индуцированной волны скважины значительно сократили время закрытия.
Промывка маслом шлангокабеля и линии управления
Для промывки маслом для очистки шлангокабеля и линии управления требуется совершенно другая стратегия.
Эти линии имеют небольшой диаметр (около 4 мм) и достаточно длинные, чтобы покрыть большое расстояние (до 3 км). Нужна инженерная смекалка высшей пробы. Инженер должен тщательно подбирать масло (например, маловязкое).
Роль погружных и круговых нагревателей
Эти нагреватели нагревают масло. Как погружные, так и циркулярные нагреватели играют центральную роль во всех вышеперечисленных применениях. Во время промывки маслом инженер или техник должен внимательно следить за вязкостью масла. Определение правильной вязкости имеет решающее значение для выполнения промывки маслом в перерабатывающей промышленности.
Выбор нагревателей для промывки маслом
В перерабатывающей промышленности для промывки маслом подходят как погружные, так и циркуляционные нагреватели. В этих нагревателях используется высокоэффективный метод теплопередачи, при котором тепло передается маслу.
Оба этих типа нагревателей оснащены устройствами и схемами для контроля температуры.
Узнайте цену на погружной или циркуляционный нагреватель уже сегодня! Узнайте больше о других наших продуктах, таких как панели управления и инфракрасные обогреватели, посетив страницы продуктов WATTCO.
4 типа масляных промывок и когда их следует использовать
Есть много способов определить, что представляет собой масляная промывка. Если вы обсуждаете промывку маслом с подрядчиками, производителями оборудования или обслуживающим персоналом, важно использовать одну и ту же терминологию, чтобы избежать путаницы. В этой статье промывка маслом разбита на четыре отдельные категории и указано, когда каждое действие уместно.
Циркуляционная фильтрация
Этот процесс может иметь место, когда система работает и насосы системы работают в нормальном режиме потока. Обычно это включает внешнюю фильтрацию, циркулирующую в резервуаре. Многие обслуживающий персонал называют это промывкой маслом из-за достижения уровня чистоты ниже нормального или эксплуатационных спецификаций производителя.
Этот процесс подходит для выполнения ежегодного технического обслуживания, которое ограничено по объему и времени, т. е. для очистки резервуара, замены фильтра/смазочного материала (если они одного типа) и т. д. Не используйте этот процесс, если простои включают разрывы трубопроводов или открытие корпусов подшипников. . Для проверки количества частиц и определения завершения можно использовать сторонние лабораторные или полевые комплекты.
Промывка/продувка
Этот процесс используется при заполнении системы нейтральной жидкостью или новой заправкой масла. Шаги включают слив системы, повторное наполнение резервуара до минимального уровня циркуляции и использование системных насосов, циркулирующих по нормальному пути потока.
Как правило, эта процедура используется при полной замене смазочного материала во время переоборудования или замещении моющих или чистящих средств, используемых при удалении лака. Уровень чистоты часто проверяется только количеством частиц.
При выполнении удаления лака вы также можете привлечь стороннюю лабораторию или наборы для полевых испытаний.
Промывка системы
Сброс системы — это так, как это звучит. Этот тип промывки происходит при использовании «системных насосов». Это требует установки байпасов (шлангов-перемычек) вокруг всех важных компонентов, таких как подшипники и регулирующие клапаны, а также удаления всех дроссельных шайб и заглушения аккумуляторов или любых предметов, которые могут быть повреждены при промывке. Для проверки чистоты наряду с подсчетом частиц используются инспекционные экраны или среды.
Этот процесс можно использовать для легкого технического обслуживания, т. е. замены клапана регулирования температуры, или для некритических систем, таких как резервные питательные насосы котла. Избегайте этого процесса, если модуль является критическим и может стать фактором контроля сроков во время капитального ремонта. Имейте в виду, что использование системных насосов для вымывания посторонних материалов займет больше времени, чем использование внешнего насоса для увеличения потока.
Высокоскоростная масляная промывка
Многие люди считают, что высокая скорость возникает, когда вы достигаете турбулентного потока. Турбулентный поток возникает при высоких числах Рейнольдса и в нем преобладают силы инерции, которые имеют тенденцию создавать хаотические водовороты, вихри и другие неустойчивости потока. С точки зрения непрофессионала, нефть быстро меняет направление и отскакивает от внутренних частей трубы. Это помогает отламывать материал на стенках и верхних сторонах внутренней части трубы.
Если необходимая скорость не достигнута, масло движется ламинарно (по прямой линии), следуя по пути наименьшего сопротивления и оставляя после себя материал, который может повредить вашу систему. Число Рейнольдса, равное 4000, — это минимальная скорость потока, при которой ваша жидкость может стать агрессивной или «турбулентной» внутри трубопровода. Однако в 9В 9 процентах случаев этой турбулентности недостаточно для захвата и удаления твердых частиц.
При выполнении высокоскоростной промывки маслом старайтесь как минимум в два-три раза превышать нормальную скорость потока в системе и, если возможно, стремитесь к числу Рейнольдса 20 000.
Доступны несколько приложений и веб-сайтов калькулятора Рейнольдса. Если вы сомневаетесь, проверьте свои цифры с помощью одного из этих инструментов, чтобы проверить скорость потока.
Процесс высокоскоростной промывки маслом включает обход системных насосов и использование внешнего блока. Как и промывка системы, она включает в себя установку байпасов (шлангов-перемычек) вокруг всех важных компонентов, таких как подшипники и регулирующие клапаны, а также удаление всех дроссельных шайб и закрытие аккумуляторов или любых предметов, которые могут быть повреждены при промывке.
Для проверки чистоты наряду с подсчетом частиц используются инспекционные экраны или среды. Этот процесс следует использовать во время всех основных процедур технического обслуживания, при сбоях системы или при попадании большого количества посторонних материалов.
Об авторе
Ларри Джордан работает с промышленными смазочными материалами 29 лет и является экспертом в области промывки высокоскоростных масел и подготовки масла.