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

затруднено. Такие растворы, как правило, нестабильны, легко разделяются на твердую и жидкую фазы.

С целью улучшения свойств получаемых растворов в качестве противоморозных добавок были испытаны Na2Br4O7, Na2CO3 и Na2NO3 (табл. 6.4). Во всех случаях в качестве полимерного реагента-стабилизатора использовали КМЦ-500; в растворах применялся глинопорошок первого сорта ильского завода "Утяжелитель".

Низкотемпературостойкие растворы ПАА могут быть получены при введении в них солей NaCl или КС1 (табл. 6.5).

Видно, что при увеличении в растворе ПАА от 0,3 до 1 ,5 % при постоянном содержании КС1, равном 4 %, пластическая вязкость растет. Вязкие полимеркалиевые растворы могут быть рекомендованы для бурения мерзлых гравийных отложений. Полимеркалиевые растворы рационально также применять при бурении мерзлых глинистых пород.

Для определения количества неэлектролитов, обеспечивающего понижение температуры до требуемых значений, можно с достаточной для практических целей точностью пользоваться формулой

y = 0,53AtMG,

где 0,53 - размерный коэффициент, 1/(кг-с); At - желаемое понижение температуры замерзания воды; М - молекулярная масса добавки, кг; G - масса воды, кг.

Определенный интерес представляет водогипановый раствор в полимерном и полимерсолевом вариантах для бурения пород с отрицательными температурами (табл. 6.6).

Т а б л и ц а 6.5

Параметры низкотемпературостойких полимерсолевых жидкостей

Концентрация

ПАА, %

(сухого вещества)

0,3 0,5

Добавка КС1, %

4 8 16

8 16 4

П, Па-с

0,0030 0,0022 0,0052 0,0060 0,0060 0,0052

0,0125

0,0240 0,0177 0,0177 0,0360

Р, 1 03 кг/м3

1 ,024 1 ,048 1 ,003 1 ,026 1 ,052 1 , 1 02 1 ,004 1 ,011 1,055 1 , 1 00 1 ,041

6,93 7,06 6,95 7,03 7,05 7,18 6,84 7,05 7,15 7,31 6,91

Температура замерзания,

°С

-2,3 -3,4

-2,4 -3,5 -7,5

-7,7

Т а б л и ц а 6.6

Температура замерзания раствора, °С

(по данным А.М. Коломийца, Е.В. Шанкова, Е.В. Шенникова)

Дальнейшее повышение эффективности использования промывочных жидкостей и снижения их стоимости может быть достигнуто за счет регенерации и повторного применения дорогостоящих компонентов растворов, например с помощью распылительных сушилок, предложенных М.Р. Мав-лютовым, Р.Г. Ягафаровым, В.Р. Абдуллиным.

6.5. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ БУРЯЩЕЙСЯ СКВАЖИНЫ

Под температурным режимом бурящейся скважины понимают распределение температуры циркулирующей промывочной жидкости в канале бурильной колонны и кольцевом пространстве, зависящее от скорости потоков, теплофизических свойств веществ в системе и времени.

Нисходящий поток промывочной среды в бурильных трубах обменивается теплотой с восходящим по кольцевому каналу потоком, который, в свою очередь, контактируя с окружающими породами (непосредственно или через обсадные трубы), обменивается теплотой с горными породами.

Естественная температура горных пород, как правило, с увеличением глубины закономерно возрастает. В результате теплообмена с циркулирующей в скважине промывочной жидкостью тепловой баланс в массиве горных пород нарушается, отток теплоты из ствола скважины в окружающий массив (или наоборот) зависит от продолжительности циркуляции и непрерывно изменяется во времени. При этом изменяется и температура самих пород на стенке скважины.

В призабойной зоне скважины промывочная среда воспринимает теплоту, в1деляющуюся в результате механической работы породоразрушающего инструмента. Местный источник энергии в зоне забоя (долото) осложняет картину

теплообмена в скважине, влияя не только на температуру восходящего потока, но и вследствие теплообмена через стенки бурильных труб на температуру нисходящего потока.

Энергия, затрачиваемая потоком на преодоление сопротивлений трения в бурильных трубах и кольцевом пространстве, также рассеивается в виде теплоты и оказывает влияние на температуру циркуляционных потоков.

Дополнительно теплота выделяется за счет трения бурильных труб о стенки скважины.

При бурении с продувкой воздухом или газом наряду с процессами теплообмена происходят процессы массообмена, сопровождающиеся изменением влажности воздуха или газа, что существенно влияет на температуру их потоков.

При бурении по многолетнемерзлым породам теплооб-менные процессы осложняются изменениями фазового состояния воды в породах, очень сильно влияющими на интенсивность и направление тепловых потоков.

Температура промывочного агента в любой точке циркуляционной системы скважины в любой момент времени является результатом совместного проявления таких факторов, как расход и начальная температура промывочной среды, скорость движения и турбулентность потока, физические и теплофизические свойства промывочной среды и проходимых скважиной горных пород, естественная температура последних и характер ее изменения по глубине, конструктивные особенности, свойства материала бурильной колонны и обсадных труб, скорость бурения и продолжительность рейса, мощность, развиваемая на забое породоразрушающим инструментом, и др.

Действие большинства этих факторов различно на разных участках скважины.

Задача определения температурного режима бурящейся скважины сложная, и точное ее решение вызывает значительные трудности.

К настоящему времени многими исследователями предложен ряд решений задачи о температурном режиме в целях его прогнозирования. Одни из них - прикладные, построенные в целях облегчения технологических расчетов на эмпирических и полуэмпирических зависимостях или крайне упрощенных аналитических положениях, другие в связи с общей формулировкой условия нестационарности теплообмена циркулирующей среды с окружающим горным массивом и детальным учетом некоторых второстепенных факторов весьма сложны и неудобны для практических расчетов.