Промывка нефтяных скважин

 

6.2 Приготовление и очистка  глинистого раствора

 

 Процесс приготовления  глинистого раствора зависит  от применяемых материалов. Если  используют комовые материалы, то  их дробят до размеров частиц  и создают условия для взаимодействия  частиц глины с водой. Раствор  приготовляют в механических  или гидравлических мешалках  на буровой или централизовано  на глинозаводе.

 В механических глиномешалках  можно приготовить растворы из  сырых глин или глинобрикетов. При использовании порошкообразных глин для приготовления глинистого раствора применяют гидравлическую мешалку. В России наиболее распространены гидравлические мешалки типа ГДМ-1.

 Гидравлическая мешалка (рис. 6.1) состоит из воронки / для загрузки порошков, камеры смешения 4 с соплом 5, бака 2 и общей сварной рамы 3. В камере смешения через сопло подводится вода или раствор под давлением 2 — 3 МПа. В камере образуется вакуум, благодаря чему порошок из воронки засасывается в нее и смешивается с жидкостью. Образовавшаяся пульпа поступает в бак и ударяется о специальный башмак, в результате чего комки твердой фазы дополнительно измельчаются и перемешиваются с жидкостью. Поднимаясь вверх, суспензия теряет скорость, из нее выпадают на дно комки глины или утяжелителя. Готовая суспензия сливается через выходную трубу в верхней части бака.

 

 Гидравлические мешалки  аналогичной конструкции, но без  смесительного бака применяются  для приготовления цементных  растворов при цементировании  скважин. В частности, они являются  составной частью цементно-смесительных  машин.

 Глинистый раствор  подается к емкости бурового  насоса и затем поступает в  бурильную колонну. Проходя через  отверстия долота, промывочная жидкость  захватывает частицы разрушенной  породы и поднимает их на  поверхность. Для очистки глинистого  раствора от обломков выбуренной  породы и абразивных частиц  широко используют механические  способы (вибрационные и конвейерные  сита) и гравитационные (осаждение  в амбарах и при малой скорости  течения — в желобах); для удаления  наиболее мелких частиц применяют  гидроциклоны.

 

Рисунок 6.1 - Гидравлическая мешалка эжекторного типа ГДМ-1

 

Вибрационное сито СВ-2 состоит из двух вибрирующих рам, наклоненных под углом 12 — 18° к горизонту и смонтированных на одной общей неподвижной раме, распределительного желоба и двух электродвигателей. Каждая вибрирующая рама имеет на концах два специальных барабана, на которые натягивается сетка, плотно прилегающая к промежуточным опорам. Сетка изготовляется из проволоки (нержавеющая сталь) диаметром 0,25 или 0,34 мм; на 1 см ее длины приходится соответственно 16 или 12 отверстий. На рамах установлены эксцентриковые валы, каждый из которых приво­дится во вращение от электродвигателя.

 Вибрации сетки разрушают  тиксотропную структуру раствора и таким образом уменьшают ее условную вязкость.

 

 Процеживаясь через  сетку и освободившись от обломков  выбуренной породы, раствор направляется  в сборное корыто, а оттуда  через боковой лоток — в  желоб циркуляционной системы  или в емкость бурового насоса. Частицы выбуренной породы под  действием вибраций сползают  по наклонной поверхности сетки  в отвал.

 Эффективным очистным  устройством глинистых растворов  является гидроциклон. Гидроциклон (рис. 6.2) состоит из вертикального цилиндра 1 с тангенциальным подводным патрубком 5, конуса 3, сливной трубы 2 и регулировочного устройства с насадкой 4. Промывочный раствор под избыточным давлением 0,2 — 0,3 МПа по тангенциальному патрубку 5 поступает в цилиндр 1 и приобретает вращательное движение. Под действием центробежной силы более тяжелые частицы отбрасываются у периферии, а наиболее легкие концентрируются в центральных и средних участках гидроциклона. При высокой скорости вращения потока в гидроциклоне вдоль оси образуется воздушный столб, давление в котором ниже атмосферного. Осевая скорость на границе этого столба максимальна и направлена вверх, а на стенках гидроциклона осевая скорость направлена вниз.

 Вследствие такого распределения осевых скоростей в гидроциклоне возникает поверхность, проходящая через точки с нулевой скоростью и отделяющая периферийную часть потока, в которой сконцентрированы наиболее тяжелые частицы твердой фазы и которая опускается по стенке гидроциклона вниз, от центральной, наиболее легкой части потока, движущейся вверх. Опускающиеся по спирали наиболее тяжелые частицы твердой фазы вместе с небольшим количеством жидкости удаляются через насадку 4 в отвал или отстойник. Основной же объем жидкости, содержащей наиболее легкие фракции твердой фазы, направляясь вверх вдоль воздушного столба, удаляется из гидроциклона через сливную трубу 2. Диаметр насадки 4 регулируют в зависимости от наибольшего размера частиц, которые должны быть удалены из промывочной жидкости.

Наиболее быстро изнашивающиеся детали (внутреннюю поверхность вводного патрубка, насадку и внутреннюю облицовку конуса) изготовляют сменными из резины.

 Гидроциклоны рекомендуется  использовать для очистки промывочной  жидкости от мелких фракций  твердых частиц, которые не могут  быть удалены с помощью сит. В связи с этим промышленность  изготовляет специальные ситогидрациклонные установки типа 4СГУ-2.

 В состав такой установки  входят вибрационное сито, батарея  из четырех параллельно смонтированных  гидроциклонов с наружным диаметром  цилиндра 250 мм, шламового насоса  и емкости.

 

Рисунок 6.2 - Гидроциклон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Промывочные жидкости  на водной основе

 

 

 Для разбуривания аргиллитов, сланцевых глин, соленос-ных пород с промывкой скважин жидкостью на водной основе под воздействием отфильтрованной из раствора воды, как правило, происходят осыпи, обвалы пород и растворение соленосных пород. В этих условиях желательно использовать неводные промывочные жидкости. Такие жидкости следует применять и при бурении в продуктивных пластах, так как нельзя допускать загрязнение коллекторов отфильтрованной водой.

 Промывочные жидкости  на неводной основе — сложная  многокомпонентная система, в которой  дисперсионной средой являются  жидкие нефтепродукты, чаще всего  дизельное топливо. Поэтому их  называют растворами на углеводородной  основе (РУО).

 Наиболее распространены  известково-битумные растворы (ИБР), в состав которых входят дизельное  топливо, битум, окись кальция, поверхностно-активное  вещество и небольшое количе­ство воды. Для повышения плотности ИБР, если это необходимо, в раствор добавляют барит, имеющий большую плотность.

 Растворы на углеводородной  основе даже при большом перепаде  давлений являются практически  не фильтрующими жидкую фазу. Выбуренные частицы породы, в  том числе глинистые, в таких  растворах не распускаются, а  частицы соленос-ных пород не влияют на качество раствора. Они не ухудшают проницаемость коллекторов продуктивных горизонтов.

 Однако растворы на  углеводородной основе чувствительны  к температуре и поэтому их  рецептура должна подбираться  с учетом ожидаемой температуры  на забое скважины.

 Бурение с промывкой  скважины растворами на углеводородной  основе заставляет особенно строго  соблюдать все правила противопожарной  безопасности, а в связи с загрязнением  рабочих мест нефтью требования  к мероприятиям по охране труда  рабочих возрастают. При бурении  с промывкой такими растворами  ухудшаются условия проведения  электрометрических работ в скважине. Растворы на углеводородной основе  значительно дороже глинистых.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Продувка скважин воздухом

 

 

 Сущность продувки  скважин воздухом заключается  в том, что для очистки забоя, выноса выбуренной породы на  дневную поверхность, охлаждения  долота вместо промывочной жидкости  в скважину нагнетают газообразные  агенты: сжатый воздух, естественный  газ и выхлопные газы двигателей  внутреннего сгорания.

 Вынос выбуренной породы  при продувке скважин воздухом  осуществляется следующим образом. От компрессора сжатый воздух  или газ по нагнетательному  трубопроводу подается через  буровой шланг и вертлюг в  бурильную колонну и далее  через отверстия в долоте на  забой скважины. Поток воздуха  или газа подхватывает кусочки  выбуренной породы с забоя  и по затрубному пространству поднимается к устью скважины. Затем смесь воздуха или газа с выбуренной породой направляется в выкидную линию, на конце которой установлен шламоуловитель. Устье скважины герметизируют специальным устройством для защиты людей и оборудования от выносимой из скважины пыли. Применение продувки скважины воздухом или газом по сравнению с промывкой жидкостью имеет ряд преимуществ.

1.  Увеличиваются механическая скорость бурения и проходка на долото за счет лучшей очистки забоя скважины от выбуренной породы, отсутствия гидростатического давления столба жидкости и улучшения условий охлаждения долота;

2.  Улучшаются условия бурения скважины в трещиноватых и кавернозных породах, в которые при промывке скважины поглощают промывочную жидкость, вызывая частичную или полную потерю циркуляции;

3.  Облегчаются условия бурения скважины в безводных районах;

4.  Обеспечивается лучшая сохранность продуктивного горизонта (особенно с низким пластовым давлением), так как в данном случае нет отрицательного воздействия промывочной жидкости на поры пласта;

5.  Создаются условия для правильной оценки геологами поднимаемого керна и выносимых частиц породы в связи с отсутствием загрязненности породы промывочной жидкостью;

 Однако продувку скважин  воздухом можно применять не  в любых геологических условиях, что ограничивает возможность  использования этого метода очистки забоя скважины.

 Наибольшие затруднения  возникают при продувке скважины  в процессе бурения в водоносных  горизонтах со значительными водопритоками, когда в связи с увеличением гидростатического давления столба жидкости ухудшаются условия работы компрессоров. Большими трудностями сопровождается также разбуривание вязких пород (типа глин), способных налипать на стенку скважины и образовывать сальники на бурильной колонне.

 При наличии водопритоков и при прохождении обваливающихся и сыпучих пород применяют промывку забоя аэрированными глинистыми растворами (в поток воздуха добавляют воду). Такой способ очистки скважины позволяет довольно легко устанавливать необходимое противодавление на проходимые пласты в целях избежания интенсивного притока воды в скважину и обвалов пород.

 Если в проходимых  породах содержатся горючие газы, то во избежание взрывов и  пожаров целесообразно применять  продувку природным газом. Если  в скважину возможно поступление  метана или другого горючего  газа, помимо природного используют  выхлопные газы от двигателей  внутреннего сгорания. Следует учитывать, что выхлопные газы перед подачей  в компрессоры необходимо пропускать  через холодильники и влагоотделители, а перед нагнетанием в скважину в них следует добавлять ингибиторы для защиты бурильных труб от коррозии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

 

1. В.И. Кудинов., Основы нефтегазопромыслового дела, М-И., 2008
2. К.Ф. Паус Буровые растворы.- М Недра, 1973- 304 с.
3. Советов Г.А. Основы бурения и горного дела / Г.А. Советов, Н.И. Жабин. – М.: Недра, 1991. – 368 с.
4. www.neftandgaz.ru
5. www.Buroviki.ru
6. Волков С.А., Сулакшин С.С., Андреев М.М., Буровое дело, М., 1965;
7. Вадецкий Ю.В., Бурение нефтяных и газовых скважин, М., 1967;