Презентация на тему Фильтрационные свойства буровых растворов

гидростатическое давление, которое, как правило, превышает давление пластовых флюидов,

находящихся в порах горных пород. Поскольку все горные породы в той или иной мере проницаемы, то при вскрытии их бурением под воздействием перепада давления происходит проникновение дисперсионной среды бурового раствора в околоствольное пространство.
Поток дисперсионной среды перемещает частицы твердой фазы в направлении стенок скважины и если эти частицы имеют критический размер (примерно равный 1/3 размера пор), то они застревают в суженных горловинах входа в поры и закупоривают их.
Основной функцией бурового раствора является изоляция проницаемых пород и регулирование фильтрации.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

поровом пространстве задерживаются и самые мелкие частицы твердой фазы,

которые откладываются на стенках скважины, образуя фильтрационную корку, через которую в околоствольное пространство поступает только фильтрат.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ (ксантановая смола)

ПОНИЗИТЕЛЬ ФИЛЬТРАЦИИ (модифицированный крахмал, ПАЦ НВ)

ВЫБУРЕННАЯ

ПОРОДА
ДРУГИЕ ДОБАВКИ

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

«Фильтрационные свойства буровых растворов»
»
Объем собранного ФИЛЬТРАТА в Сm3х2,
(в

статическом состоянии) при 100 psi (7 кг/см2) 30 мин температуре окружающей среды
3,75 кв.дюймов площадь. Лист ватмана #50

Объем собранного ФИЛЬТРАТА в Сm3,
(в статическом состоянии) при 100 psi ( 7 кг/см2) 30 мин температуре окружающей среды
7,5 кв.дюймов площадь. Лист ватмана #50

«Фильтрационные свойства буровых растворов»
»
АНИ (стандарт) НРНТ
Объем собранного ФИЛЬТРАТА в

См3 Х 2, (в статическом состоянии) при 30 минут
149°С
3,75 кв.дюймов. Лист ватмана #50
500 psi ( 35 кг/см2)– Перепад давления
600 psi – верхний регулятор давления
100 psi - нижний регулятор давления

«Фильтрационные свойства буровых растворов»
»
Фильтр-пресс ВТВД с керамическими дисками

корки:
 
Сужения ствола, ведущие к увеличению затяжек
Увеличение поршневания и свабирования

за счет снижения кольцевого зазора
Дифференциальный прихват бурильной колонны, происходящий в результате увеличения зоны контакта и быстрого развития сил, ведущих к прилипанию и дальнейшему прихвату бурильной колонны, вызываемых возможным ростом фильтрации
Первичные осложнения при цементировании в связи с недостаточным вытеснением бурового и цементных растворов за счет высокопроницаемой фильтрационной корки.
Затруднения при спуске обсадной колонны.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

вида фильтрации:
статическая, протекающая при отсутствии циркуляции бурового раствора

в скважине;
динамическая, происходящая в условиях циркуляции бурового раствора.
В условиях статической фильтрации, когда буровой раствор неподвижен, скорость фильтрации (объем фильтрата, поступающего на единицу площади пласта в единицу времени) снижается, а толщина фильтрационной корки - увеличивается со скоростью, затухающей во времени.
В условиях динамической фильтрации рост фильтрационной корки ограничен эрозионным (разрушающим) воздействием восходящего потока бурового раствора. Степень эрозии корки зависит от режима течения бурового раствора в кольцевом пространстве (ламинарный, турбулентный) и других факторов.
В момент вскрытия (обнажения) пласта скорость фильтрации высока и фильтрационная корка быстро растет. После того, как скорость роста корки становится равной скорости ее эрозии (разрушения), толщина корки и скорость фильтрации сохраняются постоянными.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

на водной основе практически невозможно, их можно только минимизировать.

Это достигается:
увеличением в буровом растворе доли прочносвязанной воды, которая настолько прочно удерживается частицами твердой фазы, что не может быть удалена из бурового раствора даже при огромных давлениях;
снижением проницаемости образующейся на стенках скважин фильтрационной корки;
повышением вязкости фильтрата и, соответственно, повышением сопротивления его движению в поровом пространстве и др.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

раствор неподвижен, скорость фильтрации (объем фильтрата, поступающего на единицу

площади пласта в единицу времени) снижается, а толщина фильтрационной корки - увеличивается со скоростью, затухающей во времени.
В условиях динамической фильтрации рост фильтрационной корки ограничен эрозионным (разрушающим) воздействием восходящего потока бурового раствора. Степень эрозии корки зависит от режима течения бурового раствора в кольцевом пространстве (ламинарный, турбулентный) и других факторов.
В момент вскрытия (обнажения) пласта скорость фильтрации высока и фильтрационная корка быстро растет. После того, как скорость роста корки становится равной скорости ее эрозии (разрушения), толщина корки и скорость фильтрации сохраняются постоянными.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

фильтрации (полимеров):

уменьшение свободного пространства между твердыми частицами в

фильтрационной корке, которое занимают молекулы полимера, имеющие достаточно большие размеры;

повышение вязкости фильтрата;

уменьшение объема свободной дисперсионной среды (воды) за счет присоединения её молекулами полимера, несущими собственные гидратные оболочки.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

мкм2, а глинистой корки всего +/- 1 нм2
Объем

динамической фильтрации примерно в 19 раз больше статической за тот же промежуток времени.
Так, при 20 град. Цельсия и статической фильтрации = 4 см3/30 мин динамическая фильтрация будет равна 76 см3/30 мин (Лит.данные).

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

через фильтр, прежде чем произойдет закупоривание его пор при

времени фильтрации близкому к «0» (1-2 секунды). При бурении мгновенная фильтрация будет весьма большой, особенно в проницаемых породах, и при отсутствии в растворе мельчайших частиц может произойти прихват инструмента.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

фазы в растворе:
Тип
Гидратация
Дефлокуляция и дисперсия
Пористость, проницаемость породы
Гранулометрический

состав кольматанта

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

в фильтрацию / за 30 минут
Для перевода величины

фильтрации за (Х) мин в фильтрацию за 30 минут (по стандарту АНИ) необходимо воспользоваться данной формулой.
Пример: 4,8 cм3 за 7,5 мин, какова фильтрация за 30 мин

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

глин за счет:
изменения ионного окружения глинистой частицы,
увеличения растворимости

примесей
Физико-химические изменения составляющих бурового раствор
Давление
Усиление процесса осаждения на корку глинистых частиц
Сжимаемость фильтрационной корки
Пористость
Объемная доля пласта, незаполненная твердой фазой.
Пористость бывает двух видов:
Абсолютная - объем породы, свободный от твердых частиц.
Эффективная – сообщающиеся поровые пространства
Проницаемость
Способность пласта пропускать раствор через сообщающиеся поровые пространства

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

«Фильтрационные свойства буровых растворов»
»
16,8%

10,4% 3,0%
Тверд.фаза Тверд.фаза Тверд. фаза

AНИ = 560 см3 44 см3 15,6 см3
125,0 см3 22,0 см3 9,0 см3

соответствии с которым соотношение выбуренная порода/бентонит не должна превышать

2:1, т.е. на каждый кг бентонита должно приходиться не более 2 кг выбуренных твердых частиц.

Определяют количество Твердой фазы с помощью показателя MBT (по метиленовому синему)

Утяжелители чаще всего благоприятно влияют на процесс снижения фильтрации БР. Утяжелители не повышают сжимаемость корки, но часто, в силу особенностей гранулометрического состава, они способствуют первичному образованию мостиковых связей и закупорке проницаемых пород.

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

растворе путем разбавления бурового раствора.
При бурении верхних интервалов допустимо

содержание ТФ =до 15%:
При бурении под технические колонны ТФ=10%
При бурении под эксплуатационную колонну ТФ=6%
При вскрытии продуктивного пласта ТФ=2-4%

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

скважины диаметром 444,5 мм пробурен до глубины 1000 м=

155 м3
Диаметр ствола 311мм - 1000 до 3000 м = 152 м3
Диаметр ствола 250,8мм - 3000 до 5000 м = 98 м3
ИТОГО = 405 м3 необходимо удалить!

Плотность твердой фазы принимается за 2,6 г/см3 или 2600 кг/м3

Из этого:
(2600 кг/м3) X (405 м3) = 1053000 кг (1053 тн) выбуренной породы

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

выбуренные частицы









Материалы, подавляющие гидратацию глин



Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция

4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

пространств в глинистой корке и породе
Придание вязкости фильтрату
Капсулирование (создание

пленки на поверхности ствола скважины)

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

частиц
Диспергирование



Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых

растворов»
»

учитывать:
Можно ли использовать данные материалы в присутствии КАЛЬЦИЯ?
Можно ли

их использовать при высокой минерализации раствора?
Устойчивы ли они к воздействию существующей или ожидаемой ТЕМПЕРАТУРЫ?
Нуждается ли раствор в дополнительной обработке реагентами, предотвращающими гидролиз или био-разложение?

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

ВЯЗКОСТИ?

Улучшают ли они седиментационные характеристики раствора?

Не слишком ли велика

СТОИМОСТЬ материала для использования в данном конкретном случае?

Является ли продукт НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫМ при данных обстоятельствах?

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»

ВЯЗКОСТИ?

Улучшают ли они седиментационные характеристики раствора?

Не слишком ли велика

СТОИМОСТЬ материала для использования в данном конкретном случае?

Является ли продукт НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫМ при данных обстоятельствах?

Курс «Буровые технологические жидкости»
Лекция 4 «Фильтрационные свойства буровых растворов»
»