Что такое плотность бурового раствора

Плотность буровых растворов

В статье мы рассмотрим следующие темы касающиеся плотности или удельного веса бурового раствора:

Как измерить плотность бурового раствора

Я знаю 2 способа замера: ареометр и весы Вестфаля. В этом видео показан способ замера ареометром(смотреть с 10:07):

Правда там без объяснения, но в целом так: наливаем в чашку ареометра раствор, закрываем и бросаем ареометр в воду. На шкале ареометра будет показана плотность.

Вот видео по весам Вестфаля(на английском, но что есть), смотрим с 0:20:

Я ареометром не пользовался, мне ближе весы Вестфаля, выглядят они так(боевая фотка с полей):

Конечно весы могут отличаться по фирме производителя, виду, цвету.

Тарирование весов Вестфаля

Если показания вас сильно смущают, то не поленитесь и оттарируйте весы, даже если вы недавно их тарировали. На своем опыте обжигался, когда обнаруживал заметный рост и не мог понять причину, а виной был намерзший кусочек льда).

На что обратить внимание при замере плотности промывочной жидкости:

Как рассчитать количество утяжелителя

Плотность мерить умеем. Теперь нам нужно уметь рассчитывать количество утяжелителя для получения нужной плотности.

Для этого мы воспользуемся экселевским файлом с забитыми формулами. В этом файлике выбираем лист «Расчет утяжелителя» и там, кроме таблицы основного расчета будет таблица плотностей утяжелителей, выглядит она так:

Здесь мы видим плотности самых популярных утяжелителей и максимальную плотность, до которой можно утяжелится используя их.

Расчет смешивания растворов

Тут я напишу формулу и посчитаю сам:

ρ_{смешанного}=1,183 г/см 3

Используем экселевский файл выбираем лист смешивание(снизу)

Забиваем все белые ячейки, для нашего варианта получается так:

Как мы видим плотность и там и там одинакова, используйте удобный для вас способ.

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

Основные свойства буровых растворов

Свойства бурового раствора могут быть распределены на пять основных категорий:

Вязкость

Высокая вязкость требуется для:

Однако, если вязкость слишком высокая, то это вызывает следующие эффекты:

Плотность

Плотность бурового раствора (удельный вес) устанавливается для контроля за давлением пластовых флюидов. Некоторые пласты, такие как соли или сланцы, могут также требовать установления плотности бурового раствора для предотвращения выпучивания в скважину.

Если удельный вес бурового раствора слишком высок, то это может привести к обратным эффектам:

Водоотдача

Прежде всего водоотдача контролируется для предотвращения нарастания фильтрационной корки и снижения вероятности дифференциального прихвата. Таким образом необходимость регулировать водоотдачу связана с удельным весом бурового раствора.

Поддержание низких значений водоотдачи в продуктивных пластах для минимизации проникновения твердой фазы и фильтрата и тем самым минимизировать нарушения коллекторских свойств пласта, является общепринятой практикой.

Химические свойства

Химические свойства влияют на:

Состав бурового раствора (нефть, вода, соленость, тип катионов и т.д.) оказывает влияние на гидратацию и дисперсность глин.

Химический состав также определяет будут ли разбуриваемые соленосные отложения (например ангидриды, галиты) растворяться.

Во многих системах, химические свойства должны быть контролируемы должным образом для того, чтобы быть уверенными в эффективном использовании продуктов.

Бентонит : Негативное влияние солей;
Полимеры : Негативное влияние pH и кальция;
Диспергаторы : Негативное влияние pH и солей;

Усиливается содержанием солей, pH и наличием растворенных газов таких как кислород, углекислый газ и сероводород.

Измерения (химические анализы фильтрата):

pH, Pf/Mf (щелочность по фенолфталеину — до 8,3/ щелочность по метилоранжу — до 4), Рм (общая щелочность для бурового раствора), общая жесткость и т.д.

Содержание твердой фазы

Твердая фаза часто квалифицируется как твердая фаза высокой плотности (HGS), или как твердая фаза низкой плотности (LGS).

Барит (или другие утяжелители) относятся к твердой фазе высокой плоскости. Глины и выбуренная твердая фаза относятся к твердой фазе низкой плотности.

Количество и тип твердой фазы содержащейся в буровом растворе будут влиять на:

Высокое содержание твердой фазы будет увеличивать пластическую вязкость и СНС. Глинистая твердая фаза (LGS) имеет большее воздействие, чем инертная твердая фаза, такая как барит.

Буровые растворы с высоким содержанием твердой фазы имеют более толстые фильтрационные корки и контроль за водоотдачей становится более дорогостоящим.

Высокое содержание твердой фазы снижает скорость проходки.

Крупные частицы кварца (песка) делают буровой раствор абразивным, например: для цилиндровых втулок насоса, центробежных насосов и т.д.

Измерительные приборы и измерения:

Заполнение журнала по буровому раствору

Форма журнала заполняется данными по свойствам бурового раствора, по объему, по гидравлике, используемым химреагентам на основании ежедневных анализов.

© 2014-2021 Все права на материалы, находящиеся на сайте, охраняются в соответствии с законодательством РФ.

Источник

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.

Что такое дололто и как им пользоваться.

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:

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:

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.

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:

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.

Источник

Блог «Альянс ПРО»

О переводах, обучении переводчиков и копирайтинге

Блог » ШКОЛА » Полезности » Нефтегаз » Свойства плотности бурового раствора (адаптировано)

Свойства плотности бурового раствора (адаптировано)

Схема приготовления бурового раствора.

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

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.

Измерительные работы [measurement] бурового раствора выглядят следующим образом:

Калибровка весов [ balance calibration] : особенности

Свойства бурового раствора

Есть пять основных моментов, по которым составляется характеристика раствора:

Схема оптимизации состава буровых растворов.

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

Механизм возникновения дифференциального прихвата во время бурения

Если присутствует эквивалентная плотность [equivalent weight] шлама, то проблем с очисткой ствола скважины не возникнет.

Дополнительные моменты

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.

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.

Источник