ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оценка материалов для буровых растворов из "Состав и свойства буровых агентов" Общеизвестно, что компоненты буровых растворов следует оценивать с точки зрения их поведения в условиях, максимально приближенных к условиям их использования. Многообразие условий и возможность выполнения одним и тем же материалом различных функций чрезвычайно затрудняют стандартизацию методов оценки материалов для буровых растворов. Такие физические свойства, как плотность, влагосодержание и гранулометрический состав, можно измерить обычными методами. Но когда требуется испытать такой компонент, как бентонит, возникает вопрос о цели его введения в раствор — используется ли он для повышения вязкости раствора или для снижения фильтрации. [c.126] Масштабы лабораторных исследований для оценки пригодности различных материалов для буровых растворов обязательно необходимо ограничивать. Они должны быть направлены на исследование конкретных свойств в регулируемых условиях. [c.127] Методы, используемые для стандартных оценок качества материала, не должны быть очень сложными или требовать слишком больших затрат времени. Обычно применяемые методики исследований — самые простые из тех, с помощью которых можно определить качество материала. При стандартных лабораторных исследованиях, например, буровые растворы готовят перемешиванием в течение заданного времени в смесителе фирмы Гамильтон-Бич или в Малтимиксере при комнатной температуре. [c.127] Однако всегда следует обращать внимание на возможность взаимодействия компонентов бурового раствора в фактических условиях применения. Для выявления влияния продолжительного или интенсивного перемешивания, высоких температур или необычных примесей могут потребоваться специальные исследования. [c.127] При любой оценке качества исследуемого материала для бурового раствора большое значение имеет его стоимость. Методики исследований должны быть такими, чтобы можно было сравнивать стоимость опробуемого материала с материалами, которые удовлетворительно вели себя в промысловых условиях. [c.127] лабораторные исследования предлагаемого материала должны обеспечивать возможность экономической оценки выполнения им основных функций в сравнении с приемлемыми, уже используемыми материалами или должны показать, что необычные качества этого материала оправдывают его применение в промысловых условиях. [c.127] Первые технические требования к материалам для буровых растворов были разработаны в 1958—1959 гг. комитетом Ассоциации нефтяных компаний по материалам (АНКМ), в который вошли представители нефтяных компаний США и Западной Европы. К настоящему времени этот комитет разработал технические требования к бариту, бентониту, глине для растворов на минерализованной воде, крахмалу, карбоксиметилцеллюлозе, таннину и лигносульфонатным понизителям вязкости. Эти технические требования пересматриваются через определенные промежутки времени. В настоящее время их выпускает Институт нефти в Лондоне. [c.127] Центральная комиссия по стандартизации Отделения добычи АНИ в 1959 г. основала Комитет 13 по стандартизации материалов для буровых растворов. В первом издании нормативов Технические условия 13А (март 1962 г.) содержались временные стандарты на барит, бентонит и глину для растворов на минерализованной воде. В последующие издания были внесены небольшие изменения. Комитет 13 несет также ответственность за публикацию нормативного документа АНИ RP13B. [c.128] Бентонит и глины для растворов на минерализованной воде. До образования Комитета 13 в сборник Стандартная методика для исследования буровых растворов входило приложение Рекомендуемые методики лабораторных исследований материалов для буровых растворов . В нормативы Технические условия 13А были включены только те методики, на которых базировались технические требования. Единственные исследования поведения буровых растворов (в отличие от изучений физических и химических свойств материалов) проводились только с одной концентрацией бентонита (22,5 г на 350 см дистиллированной воды) и аттапульгита (20 г на 350 см насыщенного раствора хлорида натрия). Эти концентрации эквивалентны выходу раствора 16 и 17,5 м /т соответственно. [c.128] В Технических требованиях АНКМ к рабочим характеристикам бентонита и глин для растворов на минерализованной воде оговорено приготовление трех буровых растворов с такими концентрациями глин, которые позволяют получить эффективные вязкости (соответствующие 50%-ным показаниям при частоте вращения 600 мин ) в пределах 10—20 мПа-с для бентонита в дистиллированной воде или глины в насыщенном растворе хлорида натрия. В полулогарифмическом масштабе строится зависимость эффективной вязкости от концентрации глины затем по этому графику определяется концентрация глины, необходимая для получения эффективной вязкости 15 мПа-с. Выход раствора в м /т определяют по таблицам. По техническим требованиям АНКМ выход раствора бентонита должен составлять минимум 16 м /т, а глины для солевого раствора 12,5 м /т. [c.128] В соответствии с техническими требованиями АНКМ при испытаниях по стандарту АНИ объем фильтрата при концентрации глины в воде 7,5 г/ЮО см должен определяться по графику в полулогарифмическом масштабе зависимости объема фильтрата от концентрации бентонита в приготовленном растворе. Фильтрация, допустимая при этой концентрации (соответствующей выходу раствора 13,7 м /т), составляет 15 см . Технические требования АНИ к бентониту допускают максимальную фильтрацию 13,5 см при концентрации 6,4 г/100 см . [c.128] Варит — единственный минерал, используемый в больших количествах для повышения плотности буровых растворов. Поэтому на протяжении многих лет его интенсивно исследовали с целью разработки необходимых технических требований. [c.129] Для расчета плотности барита необходимо определить объем, занимаемый определенной массой сухого барита. Методика АНИ предусматривает измерение объема керосина, вытесняемого баритом известной массы в колбе Ле Шателье. По методике АНКМ (ОРСРЗ) объем барита вычисляется по массе керосина известной плотности, вытесненного баритом. При использовании обеих методик особое внимание следует уделять полному удалению воздуха из смеси барита с керосином и тщательному поддержанию постоянной температуры. [c.129] АНИ допускает использование воздушнопикнометрического метода с использованием пикнометра Бекмана модели 930. Как АНКМ, так и АНИ требуют, чтобы минимальная плотность барита составляла 4,20 г/см . [c.129] На использование барита в качестве утяжелителя влияет множество факторов. Чистый сульфат бария в буровых растворах никогда не используют. В промышленном барите присутствуют другие минералы, главным образом кварц, кальцит, доломит, сидерит, целестин, флюорит, пирит, сфалерит, галенит и железистые глины. [c.129] От удельной поверхности этого материала зависят реологические свойства утяжеленного бурового раствора. Тонкость помола, определяемая с помощью ситового анализа, не характеризует удельную поверхность частиц, а простые седиментационные методы, как установлено, не позволяют достаточно точно оценить гранулометрический состав барита. Для исследований поведения утяжеленного бурового растйора в качестве исходного требуется использовать стандартную глинистую суспензию. Мнения специалистов о том, какую суспензию считать стандартной, расходятся. АНКМ попыталась обойти эту трудность и предложила готовить суспензию барита в воде (плотность 2,5 г/см ), отмечая влияние гипса на эффективную вязкость этой суспензии. Такая методика оправдывалась тем, что при обработке барита пептизатором (например, полифосфатом натрия) влияние такой обработки выявляется при добавлении гипса. Комитет 13 АНИ продолжает изучать методы лабораторной оценки рабочих характеристик барита. [c.129] Крахмал. АНКМ разработала методику оценки рабочих характеристик крахмала (0РСР-5), в соответствие с которой измеряется влияние крахмала на эффективную вязкость и фильтрацию суспензии глины (40 г/л) в насыщенном растворе хлорида натрия. [c.130] Понизители вязкости. Ни АНКМ, ни АНИ не выдвигают требований к исследованию рабочих характеристик понизителей вязкости. Обычно на поведение понизителя вязкости сильно влияет pH бурового раствора. Одни материалы нужно растворять в растворе гидроксида натрия, в то время как другие растворяются в воде. Перед добавлением в испытуемый буровой раствор понизитель вязкости необходимо растворить. К испытуемому раствору следует добавить такое же количество воды (без понизителя вязкости) и пробу подвергнуть такой же процедуре подготовки, что и раствор, обработанный понизителем вязкости. Помимо оценки влияния понизителя вязкости на реологические характеристики бурового раствора важно определить его влияние на фильтрационные свойства. К другим факторам, заслуживающим внимания при исследовании понизителя вязкости, относятся поглощение воздуха при перемешивании, влияние на него таких примесей, как хлорид натрия, гипс и цемент, а также устойчивость понизителя вязкости при максимальной температуре, которая предположительно будет проявляться в промысловых условиях. Могут быть также проведены дополнительные исследования влияния понизителя вязкости на диспергирование глинистых сланцев и устойчивость ствола скважины, если эти исследования оправданы запланированным применением этого материала. [c.130] Вернуться к основной статье