Свойства плотности бурового раствора

Перед тем как приступить к вычислениям плотности буровых растворов, необходимо сначала дать определение этому понятию. Плотность бурового раствора подразумевает под собой соотношение веса к объему. Стандартная единица измерения выражается в граммах на кубический сантиметр или килограммах на кубический метр (г/см³, кг/м³). Для измерения данного параметра служат пикнометры и весы рычажных плотномеров. А в более серьезном бурении применяют специальные ареометры АГ-ЗПП.

Схема приготовления бурового раствора.

Этот аппарат имеет такие составляющие: мерный стакан, поплавок со стрежнем, съемный груз. Измерения производят посредством прикрепленного штифтами стакана к поплавку. Стержень имеет две измерительных шкалы: первая – основная, вторая – поправочная. Вспомогательная шкала используется в том случае, когда работы ведутся с минерализованной водой.

Основной прибор имеет два деления: первое для плотности бурового раствора в диапазоне 900-1700 кг/м³, а второе – 1600-2400 кг/м³. Причем в первом случае груз находится на мерном стакане, а во втором он снят.

Читайте также:

Что такое дололто и как им пользоваться.

В чем особенности конструкции скважины.

Об обезжелезивании воды читайте здесь.

Способ контролировать структуру и свойства бурового раствора

Во время бурения возникает необходимость определения плотности буровых растворов. Для этого уже давно разработан ряд способов и формул.

Схема простейшего приготовления бурового раствора.

Перечень методологий можно найти в РД 39-2-645-81 «Методика контроля параметров буровых раствором» (отечественная регламентация), также можно ориентироваться на разработки американского нефтяного института (API). Но все же во время процесса бурения больше придерживаются и ориентируются на зарубежные стандарты.

Существует два вида исследования составов и свойств бурового раствора: физический и химический. Буровой раствор с физическими показателями – именно плотность относится к этой категории. Для осуществления такой задачи можно применять любую технику, которая имеет измерительную точность вплоть до 0,01 г/см³. Это могут быть и рычажные весы.

Согласно стандартам API, плотность самого бурового раствора измеряют в фунтах на галлон. Популярность применения весов обусловлена тем, что они дают достаточно точные данные и на них никак не сказывается температура окружающей среды. Их погрешность составляет всего 0,9-2,4. г/см³.

Измерительные работы бурового раствора выглядят следующим образом:

1. Чашка закрывается плотно крышкой, после чего аккуратно заворачивается. В крышке есть специальное отверстие, из которого может выйти излишек раствора.
2. Далее весы ставят на призму, методом сдвигания бегунка по коромыслу с разметкой достигают равновесия между чашкой и водоноском.
3. Полученный результат необходимо записать. Причем округлять значения нельзя, параметры следует записывать в точности до последнего грамма. Система измерений будет в виде г/см³.

Калибровка весов: особенности

Схемы промывки с выходом бурового раствора на поверхность.

Для того чтобы буровой раствор имел точный показатель, весы для него необходимо калибровать пресной водой. Стандартный показатель плотности воды – 1 г/см³ при температуре в 210°С. Чтобы достичь его, следует свинцовую дробь, которая находится на конце коромысла, прибавить или отнять. Вместо этого можно воспользоваться регулировкой винта, который расположен там же.

Плотность изготовляемого бурового раствора необходимо подбирать, ориентируясь на условия предотвращения потери стабильности горных пород, кристаллизующихся стенок скважины и гидроразрывов. Именно измерение такого параметра обусловливает контроль давления в скважине.

Свойства бурового раствора

Есть пять основных моментов, по которым составляется характеристика раствора:

• по вязкости;
• по плотности;
• по водоотдаче;
• по химическим свойствам;
• по содержанию твердых фаз.

Первый показатель влияет на очистку ствола скважины и поддержание барита и твердой фазы во время СПО. Но при высокой вязкости могут возникнуть некоторые проблемы:

Схема оптимизации состава буровых растворов.

• снизится темп бурения, соответственно, понадобится больше времени, чтобы окончить работу;
• давление насоса будет повышенным, что приведет к сильным пульсациям в давлении и поршневанию во время СПО;
• оборудование, которое должно контролировать твердую фазу, может начать давать сбои, что способно привести к поломкам, значит, есть риск потерять время и финансы на ремонт.

От качества вязкости будет зависеть вид потока: ламинарный или турбулентный. Второй момент – плотность бурового раствора.

Контроль удельного веса помогает наблюдать давление пластовых флюидов.

Если это значение будет повышенным, то могут возникнуть неприятности, а именно:

• снизится скорость проходки;
• возрастет возможность дифференциального прихвата;
• может произойти разрыв пласта, значит, потеряется циркуляция во время обсаживания скважины;
• увеличится цена бурового раствора.

Если присутствует эквивалентная плотность шлама, то проблем с очисткой ствола скважины не возникнет.

Параметр водоотдачи в первую очередь важен для того, чтобы была возможность предотвратить образование корки на фильтрах, что приводит к снижению дифференциального захвата. Для того чтобы он не нарушался, коллекторские свойства пластов желательно контролировать, чтобы показатель водоотдачи в продуктивных слоях оставался при низких значениях.

Дополнительные моменты

Схема блока очистки бурового раствора.

Очень важно помнить и о градиентах величин. При бурении скважины обращают внимание на виды давления (поровое, пластовое, давление гидроразрывов, геостатическое и т.д.), температуру окружающей среды и внутри ствола скважины, минерализацию, электросопротивление и пр. Чтобы все вышеперечисленные параметры удобно было сравнивать, ввели такое понятие, как градиент величины. Он обозначает величину за каждый метр проходки бура.

Современные бригады очень часто сталкиваются с такой проблемой, как путаница величин. Как упоминалось выше, отечественное измерение принято считать 1 г на 1 см³ (кг/м³), а за границей параметры обозначаются в фунтах на галлон. Поэтому при произведении вычислительных соотношений можно очень сильно запутаться.

В буровой деятельности есть такое понятие, как эквивалентная плотность. Оно учитывает дополнительные давления, которые обязательно возникают во время циркуляции бурового раствора или если есть устьевое давление. Более конкретно оно обозначает, какое давление действует в определенной точке потока и каково его соотношение к глубине.

Итак, специфических формул для вычисления плотности бурового раствора не существует. Для облегчения и решения такой задачи есть специальные инструменты. Но при солидных работах об этом всегда заботятся заранее.