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

смотря на набухание глин, давление в этом объеме уменьшится благодаря контракционному эффекту.

Связанная вода обладает рядом свойств (в том числе повышенной плотностью), чем она и отличается от свободной. Повышение плотности объясняется тем, что адсорбционный слой воды благодаря молекулярным силам находится в очень сжатом состоянии. Согласно данным различных исследователей, плотность связанной воды колеблется в пределах 1,32,4 г/см3. Количество связанной воды зависит от многих факторов (в частности, от типа глины), оно возрастает с увеличением удельной поверхности дисперсной фазы. Для связанной воды характерна пониженная растворяющая способность, вплоть до полного исчезновения этого свойства.

Уменьшение суммарного объема системы за счет перехода свободной воды в связанную, т.е. контракция, в ряде случаев может иметь вполне ощутимое значение. Так, если количество воды в процентах, связанное одним граммом глины, обозначить через А, то при соединении воды и 100 г глины произойдет заметное уменьшение суммарного объема А У

(табл. 4.4).

Само по себе явление контракции буровых глинистых растворов не может стать причиной газопроявлений; однако в сочетании со структурообразованием бурового раствора уменьшение объема в процессе контракции может привести к перераспределению давления между скважиной и пластом, вызвать подсос газа и служить причиной различных осложнений.

Явление контракции может происходить во время всего цикла бурения.

В процессе циркуляции раствора контракция обычно не влияет на подсос газа, так как в движущемся растворе нет условий для возникновения пустот (вакуума). При остановке

Т а б л и ц а 4.4

Уменьшение объема системы глина - вода в зависимости от типа глины

циркуляции в статических условиях могут возникнуть условия, как это описано выше, при которых давление в некоторой части скважины снизится, если структурно-механические свойства раствора позволят ему хотя бы частично "зависнуть" над частью глинистого раствора, объем которого уменьшается в результате контракции. Если не происходит "зависания", то такое уменьшение объема будет компенсировано понижением уровня раствора в скважине.

Оценим возможное значение уменьшения единицы объема бурового раствора в скважине в результате контракции. Будем полагать, что изменение объема раствора обусловлено (остальные факторы пока исключим): а) распусканием глино-порошка; б) набуханием шлама из глинистых пород; в) раз-моканием вновь образовавшейся стенки скважины на забое.

Примем: глубина забоя 3000 м; диаметр скважины 25,4 см; объем раствора в скважине 1 50 м3; скорость проходки 2 м/ч; время циркуляции 2 ч; в 20 м интервала скважины содержится 1 м3 раствора. Объем поглощенного газа будем рассчитывать при атмосферном давлении, полагая, что пластовое давление газа на забое равно гидростатическому (30,0 МПа). Естественно, что вследствие увеличения пластового давления соответственно возрастает объем газа при атмосферном давлении.

В табл. 4.5 приведены значения изменения объема 1 м3 раствора, приготовленного из порошка различных глин с вязкостью по ПВ-5, равной 50 с. Значение А для бентонита принято как среднее для глин этого типа. Малоколлоидная хабльская глина приравнена по значению А к глуховецкому каолину. Как и ранее, плотность связанной воды принята минимальной - 1 ,3 г/см3.

Естественно, что в скважину глинопорошок поступает в виде суспензии. Однако, как показывает опыт, процессы диспергирования продолжаются еще и в скважине, где они

Т а б л и ц а 4.5

Изменение объемов 1 м3 глинистых растворов

интенсифицируются вследствие механического перемешивания, действия температуры и давления, а также наличия химических пептизаторов. Следовательно, если принять, что в скважину с раствором попадает только 1 % нераспустившегося глинопорошка, то и в этом случае объем газа, содержащегося в 1 м3 раствора при атмосферном давлении, составит для раствора из бентонитового порошка 1 4,7 л. В действительности процент нераспустившегося глинопорошка, вероятно, выше в несколько раз, особенно для глин низкого качества. Диспергирование раствора даже в условиях скважины является длительным процессом: часто требуются значительные внешние воздействия (перемешивание, высокая температура и т.д.) и время, чтобы раствор стал практически стабильным. Буровой раствор в условиях скважины после добавления в него глинопорошка только после нескольких циклов циркуляции выравнивает и стабилизирует свои свойства. Так как на многих буровых в скважину добавляют сухой глинопоро-шок, то объем поглощенного 1 м3 раствора газа может составлять при этом сотни литров.

При распускании глинопорошка, как, впрочем, и любых глинистых материалов, наряду с контракционным эффектом наблюдается загустевание раствора, возрастание его структурно-механических свойств, т.е. увеличение вероятности "зависания" раствора. Можно полагать, что чем значительней контракционный эффект при взаимодействии глины с водой, тем интенсивнее происходит рост вязкости и предельного статического напряжения сдвига (обратное утверждение не всегда правомерно, так как загустевание растворов может быть вызвано различными причинами).

В табл. 4.6 сопоставлено время диспергирования в центробежном диспергаторе с промысловыми параметрами исследуемой суспензии.

Как показывает опыт, лишь после 4 ч интенсивного непрерывного диспергирования свойства суспензии перестали значительно изменяться.

Т а б л и ц а 4.6

Изменение свойств бурового раствора в зависимости от времени