Параметры бурового раствора

Параметры бурового раствора 

Буровой раствор представляет собой сложную многокомпонентную смесь суспензионных, аэрированных и эмульсионных жидкостей, которые используются для промывки скважин в ходе бурения. Качество строительства скважин, в том числе и качество вскрытия продуктивного пласта, зависит от используемого бурового раствора. Поэтому так важно правильно рассчитать плотность и компоненты бурового раствора. Также потребуется расчет вязкости, показателей фильтрации, статического напряжения сдвига, стабильности, суточного отстоя, содержания песка и водородного показателя.

Плотность

Рассматривая параметры бурового раствора, следует начать с показателя плотности. Данный параметр является отношением массы бурового раствора к его объему. Существует кажущаяся и истинная плотность. Первый параметр необходим, чтобы охарактеризовать раствор, который выходит из скважины и содержит газообразную фазу. Второй параметр характеризует раствор без газовой фазы. Чтобы измерить плотность, могут использоваться пикнометры, электронные плотномеры, рычажные весы и ареометры.

Остается добавить, что данный показатель может быть совершенно разным:

у растворов на нефтяной основе – 890-980 кг/м³;

у малоглинистых растворов – 1050-1060 кг/м³;

у утяжеленных буровых растворов – 2200 кг/м³ и более.

Вязкость

Вязкость бурового раствора – это параметр, который определяется временем течения из традиционной воронки определенного объема данной жидкости. Этот показатель характеризует гидравлическое сопротивление течению. Другими словами, данный параметр характеризует подвижность бурового раствора.

Для определения вязкости применяется вискозиметр Марша, состоящий из воронки, сетки и мерной кружки. Перед началом измерений выполняется промывка воронки и мерной кружки. Далее отверстие трубки нужно закрыть пальцем и налить в воронку используемый раствор. Под трубку нужно обязательно подставить мерную кружку. После этого следует убрать палец и засечь сколько времени понадобится для наполнения кружки. После того, как кружка будет заполнена, отверстие трубки нужно закрыть пальцем. Полученный результат и будет показателем условной вязкости.

Показатель фильтрации

Применение буровых растворов также предусматривает определение показателя фильтрации. Под данным параметром подразумевается способность раствора отдавать воду пористым породам. Чем больше свободной воды в растворе и меньше глинистых частичек, тем больший объем воды проникает в пласт.

Показатель фильтрации определяется с помощью фильтр-пресса. Необходимо залить исследуемый раствор в ячейку фильтр-пресса, предварительно установив в нее фильтровальную бумагу. Затем установить ячейку в раму фильтр-пресса и перекрыть предохранительный клапан сброса давления. После чего поставить емкость под сливную трубку фильтр-пресса и подать давление 0,1 МПа. За показатель фильтрации (водоотдачи) принимается количество жидкости отфильтровавшееся при данных условиях за 30 минут.

Статистическое напряжение сдвига

Приготовление буровых растворов также предусматривает учет такого параметра, как статическое напряжение сдвига. Этот параметр характеризует усилие, требующееся для вывода раствора из состояния покоя. Для определения данного показателя применяется ротационный вискозиметр. Его принцип действия основан на замерах сдвиговых напряжений в контролируемой среде. Мера сдвиговых напряжений – крутящий момент на внутреннем цилиндре при вращении наружного цилиндра с постоянной угловой скоростью.

Стабильность

Данный показатель характеризует способность бурового раствора удерживать частички во взвешенном состоянии. Для определения стабильности учитывается разность плотностей верхней и нижней половин объема одной пробы после отстоя на протяжении суток. Показатель стабильности для обычных буровых растворов составляет 0,02 г/см³, для утяжеленных – 0,06 г/см³.

Суточный отстой

Этот показатель характеризует объем воды, который выделяется в течение 24 часов из бурового раствора при условии его неподвижного хранения. Если раствор является высокостабильным, то суточный отстой должен быть равен нулю. Для определения этого параметра необходимо из объема мерного цилиндра вычесть положение уровня раздела раствора и отстоявшейся воды.

Содержание песка

Содержание песка – это показатель, который характеризует количество частичек (неразведенных комочков глины), которые не могут раствориться в воде. Для измерения этого параметра учитывают размер осадка, который выпадает из бурового раствора, разбавленного водой, после интенсивного взбалтывания. В хорошем растворе показатель содержания песка не будет превышать 1%.

pH

pH – это водородный показатель, который характеризует щелочность бурового раствора. Если он больше 7, то раствор может считаться щелочным, если равен 7 – нейтральным, если меньше 7 – кислым.