Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 [ 120 ] 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

шение пород и сокращают время на вызов притока из продуктивных пластов.

Отечественный и зарубежный опыт позволяет определить область эффективного применения газожидкостных (дисперсных) систем. Так, аэрированные промывочные жидкости и пены используются в основном при вскрытии зон с низким пластовым давлением, представленных проницаемыми трещиноватыми и кавернозными устойчивыми породами. Наиболее рационально применять пены в районах распространения многолетнемерзли пород, безводных и с трудным водоснабжением, в условиях развития карстовых зон.

При бурении по мерзлым породам особенно важно установить максимально допустимую температуру пены. Определить ее можно по формуле Б.Б. Кудряшова:

t =

max .1-

BiFo

где Тп - температура пород; Bi = аЛ0/Хп; Fo = апх/ Хп, ап - тепло- и температуропроводность пород; т - время; R0 - радиус скважины.

Поскольку опытные значения коэффициента теплоотдачи пен отсутствуют, определим а, пользуясь правилом аддитивности, т.е.

а = а1ш1 + а2ш2,

где а1, а2 - коэффициенты теплоотдачи соответственно жидкости и сжатого воздуха; которые рассчитхваются по известным формулам; ш1, ш2 - относительное содержание в пене составляющих компонентов (жидкости и газа), доля

Зная температуру пены на входе в скважину и изменяя скорость ее движения в затрубном пространстве, можно поддерживать такую температуру пены, при которой не произойдет растепление стенок скважины.

Учитывая, что бурение с пеной в настоящее время осуществляется по системе незамкнутой циркуляции, ее начальную температуру в смесителе tн можно определить по правилу Рихмана:

cGt1 + CpG0t2 cG + CpG0

где с, Ср - удельная массовая теплоемкость соответственно жидкости и газа, Дж/(кг-°С); G, G0 - массовый расход соот-

температура соот-

ветственно жидкости и газа, кг/с; t1, t2 ветственно жидкости и газа, °С.

Начальная температура пены в значительной мере зависит от температуры жидкости. Температура воды в районах Крайнего Севера и Северо-Востока в летний период не превышает 6-10 °С. В этих условиях при температуре сжатого воздуха 30 °С, как показали расчеты, температура пены при входе в скважину не превышает 8-15 °С (табл. 6.1).

Из-за малых массовых расходов и особых теплофизичес-ких свойств пена несет малый запас энтальпии. Поэтому при бурении по многолетнемерзлым породам ее температура, начиная с небольшой глубины скважины, приобретает температуру окружающих пород. Охлаждение пены будет происходить тем быстрее, чем ниже ее начальная температура. Таким образом, пена не требует специального предварительного охлаждения в отличие от всех других промывочных агентов, что делает ее наиболее экономичной и технологически эффективной для бурения скважин по многолетнемерзлым породам, цементирующим материалом которых служит лед.

С целью получения однородной стабильной пены используют полиакриламид ПАА, КМЦ-500 и сульфонол НП-1 . В состав пен рекомендуется вводить ПАА как более эффективный и дешевый по сравнению с КМЦ продукт. Это дает возможность одновременно снизить расход дорогостоящего сульфонола до 0,1 %. Состав рекомендуемой композиционной добавки: ПАА - 0,25 % и сульфонол - 0,1 % (по объему). В этом случае расход ПАВ (сульфонола) снижается в 2 раза.

Применением однородных стабильных пен повышена устойчивость стенок скважин при проходке ММП. Выход керна в ненарушенном состоянии в зоне мерзлых пород достигает 100 % против 60 % при бурении с промывкой жидкостями.

Т а б л и ц а 6.1

Начальная температура пены, °С

Температура компонентов пены t1/t2, °С

50/20 50/10 50/5 30/20 30/10 30/5

Применение пены часто позволяет упростить конструкцию скважин и тем самым снизить расход обсадных труб.

Опыт показал, что при бурении многолетнемерзлых пород содержание жидкой фазы в пене следует уменьшить. При подаче сжатого воздуха от 0,026 до 0,035 м3/с количество раствора пенообразователя рекомендуется не более (0,08+ 0,25)-10-3 м3/с.

При бурении в многолетнемерзлых породах ограниченно можно применять пену даже без ввода в нее противомороз-ных добавок. В табл. 6.2 приведены данные о времени полного перемерзания пены в стволе скважины в зависимости от состава пенообразующего раствора и температуры окружающих пород.

Пресные пены при прекращении циркуляции замерзают, сохраняя ячеистую структуру; ее разрушение не представляет особых трудностей.

При бурении в мерзлых породах пена, если она сохраняется между трубами и породой, не приводит к смятию колонны обсадных труб, так как содержит всего 2 % воды.

Пена хорошо вытесняется цементным раствором или буферной жидкостью при цементировании обсадных колонн.

По данным Г. Андерсона, для удаленного района (север Юкона) стоимость 1 ч бурения с пеной была в 1,21 раза выше, чем с промывкой глинистым раствором (с учетом расходов на транспортировку оборудования и простоев по климатическим условиям), однако время бурения сократилось в 2,5-3 раза.

По данным Б.Б. Кудряшова, при бурении с пеной механическая скорость возрастает в 1,4-1,6 раза, а проходка на долото увеличивается в 1,2-1,6 раза. Применение пен позволяет в целом повысить производительность и экономичность буровых работ за счет сокращения затрат времени и материалов на борьбу с поглощениями, а также улучшить условия охраны недр.

Т а б л и ц а 6.2

Время полного перемерзания пены i диаметром 112 мм (в ч)

стволе скважины