Юлия Лысенко Инженер по подготовке кадров
Ознакомиться с комплектацией стандартной полевой лаборатории Понимать принцип работы лабораторного оборудования Выполнять замер физических и химических параметров бурового раствора После изучения данной темы Вы сможете:
Контроль давления в скважине Обеспечение на выходе из насадок долота кинетической энергии потока Обеспечение устойчивости ствола скважины в интервалах с высоким поровым и горным давлениями Эффективность удаления выбуренной породы из скважины Способность раствора удерживать во взвешенном состоянии шлам и утяжелитель Возможность осуществлять очистку раствора от шлама и газа на поверхности Физические свойства раствора оказывают значительное влияние на ряд важных факторов: Физические свойства бурового раствора необходимо контролировать для оптимизации процесса бурения.
Руководящий документ – стандарт API 13B ( ISO 10414-1 ) При тестировании буровых растворов на водной основе используются методики и приборы, указанные в ста н дарте API 13 B ( аналог ISO 10414-1 «Полевые испытания буровых растворов Часть 1: Растворы на водной основе»
Лабораторный перемешиватель, для приготовления пилотных и лабораторных растворов.
Температура проведения замера Растворы на водной основе Место отбора пробы: на желобе / в емкостях Реология при ( 49°С ) и комнатной Водоотдача AНИ (комнатная температура) HTHP (ВТВД)- 149°С рН методом прямого замера или замера Pm, Pf, Mf Хлориды МВТ Растворы на нефтяной основе Место отбора пробы: на желобе / в емкостях Реология только при (65°С) Водоотдача АНИ – не замеряется HTHP (ВТВД) -149°С рН не замеряется, щелочность определяется методом замера избыточной извести в растворе через щелочность по фенолфталеину раствора на нефтяной основе Рom. Избыток извести ( ppb ) = Рom х 1.3 Водного Фильтрата нет
Плотность – масса единицы объема Единицы Измерения г/см 3 кг/м 3 фунт /галлон Плотность пресной воды: 1 г/см 3 ; 1000 кг/м 3 ; 8,35 фунт/галлон Плотность
Рычажные весы, измеряющие плотность под давлением Цель измерения – минимизация погрешности, возникающей из-за присутствия газа или воздуха. При повышении давления в чаше с образцом достигается значительное снижение объема вовлеченного воздуха или газа до пренебрежительно малой величины. Это обеспечивает повышение точности измерения, а также приближает условия эксперимента к внутрискважинным.
Вязкость по воронке Марша – время истечения из воронки одной кварты (946 мл) или около одного литра раствора в секундах. Процедура измерения: Заполнить воронку раствором 1500 мл Раствор заливать в воронку только через сетку. Замерить время истечения одной кварты (946 мл) через трубочку с внутренним диаметром 3/16 ” Записать результат Калибровка воронки Марша осуществляется пресной водой: Скорость истечения одной кварты (946 мл) должна составлять 26 секунд (+/- 0,5 секунд) Вязкость по воронке Марша
Воронка Марша имеет простую конструкцию. Ее необходимо иметь на буровой, чтобы периодически контролировать консистенцию бурового раствора.
В России измерение условной вязкости проводят на вискозиметре (комплект: кружка сетка и воронка) ВВ-1 Вязкость воды=15 сек +/- 0.5 сек. Объем истечения = 500 см 3
Визкозиметр ФАНН Модель 800 ( 6 – c коростной ) Поместить пробу только что перемешанного раствора в стакан Нагреть / охладить пробу до 120° F (49 ° C) при постоянном перемешивании Снять показания
Визкозиметр OFITE 900 (9 – c коростной) Мы получаем PV и YP, используя показания вискозиметра при сдвига из показаний визкозиметра при 600 и 300 об/мин Пластическая вязкость Динамическое напряжение сдвига
Вискозиметр « Брукфильд » используется только при бурении на растворе «Фло-Про » Оснащается блоком питания с 220 вольт на 12 вольт или же работает напрямую от 12 вольт или 220 вольт, термостаканом для пробы раствора. Имеется набор сменных шпинделей с номерами от 1 до 4. (№1 – для LSRV до 20000сп, №2-для LSRV до 100000сп, №3 –для LSRV до 400000сп и №4-для LSRV до 2000000сп)
Набор шпинделей Шпиндель для замера = 2L Обороты при замере 0.3 об/мин Замер ведут после включения вращения через 1 мин, 2 мин и 3 мин Замер максимальный из трех показаний
Фильтр-пресс Давление = 100 фунт/ кв.д (7 кг/см 2 ) Время = 30 минут Фильтрующая среда: Площадь = 7.5 кв.д, тип – ватман № 50 Комнатная температура Водоотдача равна объему собранного фильтрата в мл Бумага имеет размер пор = 2,5 -2,7 мкм Сетка 24 меш.
Учебный пример для сравнения содержания твердой фазы в растворе
мл собранного фильтрата X 2 30 минут 149°С Площадь фильтрации = 3.75 кв. дюймов Фильтрующая среда – бумага (ватман №50) 500 фунт/ кв.д (35 кг/см2) – Дифференциальное давление 600 фунт/ кв.д - верхний регулятор давления 100 фунт/ кв.д – нижний регулятор давления High temperature & high pressure
Реторта-дистиллятор % Нефть замеряется % Вода замеряется % Твердая фаза рассчитывается: Твердая Фаза = 100% - %нефти - %воды
2 мл бурового раствора 10 мл дистиллированной воды 15 мл 3%-ного раствора перекиси водорода 0,5 мл – 5 N серной кислоты Методика проведения работы: Кипятить на медленном огне 10 минут Довести объем после кипячения до 50 мл внести в колбу Эрленмейера Титровать раствором метиленовой сини по 0,5-1,0 мл – до появления голубого ореола
Электронный рН-метр и индикаторная бумага Электронный рН метр – более предпочтительный! Особенно, когда раствор или его фильтрат окрашены. Очень удобный метод, но иногда ненадежный.
Mf и Pf – щелочности фильтрата (f – filtrate) Pm – щелочность бурового раствора ( m – mud) Данные, полученные по результатам теста на щелочность, используются для определения концентрации гидрооксид [OH - ] ионов карбонат [CO 3 -2 ] ионов концентрации ионов зависят от уровня рН раствора бикарбонат [HCO 3 - ] ионов Щелочность – кислото-нейтрализующие свойства бурового раствора
1 мл фильтрата 2-3 капли фенолфталеина Методика проведения работы: Проба не окрасилась в розовый цвет: Гидрооксильных ионов нет Pf = 0 Проба окрасилась в розовый цвет: Титровать 0,02 N H 2 SO 4 – до исчезновения розовой окраски Pf = V H 2 SO 4 ( мл) Уровень рН точки титрования = 8,3
Образец после Pf 2-3 капли метилоранжа Проба окрасилась в желтый цвет Титровать 0,02 N H 2 SO 4 – до изменения окраски с желтой в розовую Mf = ∑V H 2 SO 4 ( мл) – т.е. суммарное количество серной кислоты, пошедшей на Pf и Mf Уровень рН точки титрования = 4,3 Методика проведения работы:
Отношение объема Pf и Mf Концентрация, мг/мл OH - CO 3 -2 HCO 3 - Pf = 0 0 0 1 220 Mf 2 Pf < Mf 0 1 200 Pf 1 220 (Mf – 2 Pf) 2 Pf = Mf 0 1 200 Pf 0 2 Pf > Mf 340 (2 Pf – Mf) 1 200 (Mf – Pf) 0 Pf = Mf 340 Mf 0 0
1 мл бурового раствора 2-3 капли фенолфталеина Добавить 5-10 мл дистиллированной воды Титровать 0,02 N H 2 SO 4 – до исчезновения розовой окраски Pm = H H 2 SO 4 ( мл) Уровень рН точки титрования = 8,3 Методика проведения работы: Содержание извести:
1 мл фильтрата бурового раствора 2-3 капли фенолфталеина Если индикатор окрасился в розовый – титровать 0,02 N H 2 SO 4 – до исчезновения розовой окраски 50 мл дистиллированной воды 4-6 капель раствора хромата калия Титровать 0,282 N / 0,0282 N раствором AgNO 3 до изменения окраски с желтой в оранжево-красную Методика проведения работы:
1 мл фильтрата бурового раствора 50 мл дистиллированной воды 2 мл (20 капель) аммиачного буферного раствора ( Versenate hardness buffer solution ) 3-4 крупинки сухого порошка индикатора ЭХЧ-Т / Solochrome Black T ( Versenare hardness indicator solution) В присутствии Ca 2+ и Mg 2+ раствор приобретает винно-красную окраску При перемешивании титруйте раствором Трилон Б (ЭДТА или Versenate hardness titration solution) до изменения цвета с винно-красного на голубой Методика проведения работы:
1 мл фильтрата бурового раствора 50 мл дистиллированной воды 2 мл (20 капель) 8 N NaOH 2 - 3 крупинки сухого порошка индикатора Мурексид ( Calcon или Calver II) H аствор приобретает винно-красную окраску При перемешивании титруйте раствором Трилон Б (ЭДТА или Versenate hardness titration solution) до изменения цвета с винно-красного на голубой Методика проведения работы:
Набор для определения калия и хлористого калия ( центрифужный метод) Методика: 7 мл фильтрата 3 мл перхлората натрия Центрифугировать 1 минуту Замерить объем осадка Определить концентрацию по эталонным кривым
Определение концентрации CaCO 3 Процедура: С помощью 10 мл пипетки вылить на дно чашки кальциметра необходимое количество бурового раствора (5 мл или 10 мл) Налить соляную кислоту (5мм до верха) в специальную емкость Аккуратно опустить емкость на дно чашки Открыть клапан на крышке кальциметра Смазать прокладку силиконовой смазкой
CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2 ↑ Аккуратно закрутить крышку, убедиться, что кислота не вылилась из емкости. Закрыть клапан Наклонить кальциметр, так чтобы кислота полностью вылилась из емкости Дождаться окончания реакции По показанию манометра, с помощью графика определить содержание карбоната кальция.
Определение коэффициента трения корки Фильтрационная корка помещается на подвижную платформу Сверху на нее кладут цилиндр Платформу поднимают вращением винта Фиксируют угол, при котором цилиндр начинает соскальзывать с фильтрационной корки Определяют коэффициент трения корки = тангенс угла наклона платформы
Конечно, мы рассмотрели далеко не все приборы для контроля параметров буровых растворов Но ограничились наиболее важными из них! Своевременная диагностика негативных изменений, происходящих в буровом растворе, – ключ к выполнению качественного растворного сервиса
