Бұрғылау сұйықтары

Пән: Мұнай, Газ
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 15 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Қазақстан Республикасының индустриалды-иновациялық даму стратегиясына сәйкес мемлекетіміздегі мұнай өндіру көлемін 2003-2015жылдар арасында 150-200млн. тоннаға жеткізу көзделген және осы көрсеткішті 25-30жыл бойы бір қалыпты ұстап тұру жоспарланған.

Осыған орай бүгінгі күні мемлекетіміздің экономикалық деңгейінің өсуіне анағұрлым әсер ететін көмірсутегі өнімдерін барлау, бұрғылау және өндіру қарқынды дамуда. Елбасының алдымызға қойған мақсатын жүзеге асыру үшін, барлау және пайдалану ұңғыларын бұрғылау кезінде қолданылатын әр алуан құрылғылар мен бақылау-өлшеу құралдарының жұмыс жасау ринциптерін және өлшеу тәсілдерін жетік мегеру әр студенттің міндеті болып табылады.

Ұсынылып отырған әдістемелік нұсқау «Мұнай және газ ұңғыларын бұрғылау негіздері» пәнінен оқу-әдістемелік кешенінде қарастырылған барлық зерітханалық жұмыстарды орындауға арналған.

Зерітханалық жұмыстарды орындау мақсаты болып: студенттерді тау жыныстарының механикалық қасиеттерін және энергетикалық көрсеткіштерін цилиндірлік мөрді батыру әдісі арқылы анықтау, тау жыныстарын бұзушы аспаптардың констукциялық ерекшеліктерімен таныстыру, бұрғылау құбырлар тізбегінің элементтерімен таныстыру, жуу сұйықтарын дайындау технологиясы мен олардың параметірлерін анықтауға арналған құрғылармен жұмыс жасап үйрету, тампонажды материалдар мен цемент ерітінділерінің параметірлерін анықтауды меңгеру және шегендеуші құбырларды жабдықтауға арналған элементтерді толық үрету болып табылады.

БҰРҒЫЛАУ СҰЙЫҚТАРЫ

Жұмыстың мақсаты: Бұрғылау сұйықтарын дайындау және олрдың негізгі параметірлерін анықтайтын құрылғылармен танысу.

Жуу сұйықтарының атқаратын қызыметі және оларға қойылатын басты талаптар:

Ұңғы түбін бұрғыланған тау жынысының қалдықтарынан толық тазалап, оны жер бетіне алып шығару;
Ұңғы қабырғасына сырттан келетін сұйықтар мен газдардың енуін болдырмайтындай қысым түсіріп тұру;
жуу сұйығының айналым жүйесі тоқтаған кезде, бұрғыланған тау жыныстарының қалдықтарын ұңғы түбіне тез шөгуін болдырай, оларды қалқыған жағдайда ұзақ уақыт ұстап қалу;
Қашауларды, түптік қозғалтқыштарды және кез келген үйкеліске түсетін беттерді майлап және қызып кетуден сақтау;
Ұңғы қабырғасындағы опырылғыш тау жыныстарының ұңғы ішіне құлап кетуін болдырмау;
Өнімді қабатты ашу кезінде оның коллекторлық қасиетін сақтау;

Жуу сұйығы төмендегідей қасиеттерге ие болуы тиіс:

Тиксотропты болуы керек;
Тығыздығын кең диапозонда реттеуге мүмкіндік беру керек;
Ұңғы қабырғасындағы қуыстар мен жарықшақтарды бітегіш;
Майлаушы қасиетке ие болуы керек;
Құны небарынша арзан материалдардан болуы тиіс.

Бұрғылау сұйықтарының қасиеттерінің классификациясы

Технологиялық принцип бойынша бұрғылау сұықтары негізгі бес топқа бөлінеді:

физика-механикалық;
Сүзілу көрсеткіші мен тұрақтылығы;
Фрикционды;
Ластану көрсеткіші;
Компонентті және химиялық құрамы.

Жуу сұықтарының бақылауды қажет ететін негізгі параметірлері болып: тығыздық, шартты тұтқырлық, статикалық ығысу кернеуі, сүзілу көрсеткіші, ұңғы қабырғасына жиналған саз қабыршағының қалыңдығы, құрамындағы құм және газ мөлшері болып табылады.

Бұрғылау сұйықтарының физика-механикалық қасиеттерін өлшеу

Тығыздық

Жуу сұйығының көлем бірлігіндегі массасын оның тығыздығы деп атаймыз (кг/м ³ ) . Тығыздықты ( p ) білу арқылы ұңғы сағасы ашық тұрған кезде оның қабырғасына түсіретін қысымды анықтайды. Бұрғылау сұығының ұңғы қабырғасы мен түбіне түсіретін қысымын гидростатикалық қысым деп атаймыз.

Гидростатикалық қысым (Р _гс ) мен қабат қысымы (P _қ ) арасындағы қатынасты қауіпсіздік көрсеткіші деп атайды. Осы көрсеткіш жоғары болған сайын, ұңғының атып кету қауіпі азаяды. Бұрғылау сұйығының тығыздығы артқан сайын ұңғы қабырғасының тұрақтылығы да артады. Ұңғының гидрожарылу қысымы әрдайым гидростатикалық қысымнан жоғары болуы керек. Бұрғылау сұйығының тығыздығы төмендегідей қатынаста болуы тиіс.

P _қ ≤ Р _гс ≤ Р _гж (4. 1)

Р _гс = ρ gh (4. 2)

Мұндағы: ρ- бұрғылау сұйығының тығыздығы кг/м ³ ;

g- еркін түсу үдеуі м/сек

h- қарастырылып отырған тереңдік м;

Жуу сұйығының тығыздығы жеңілдетілген - 0, 7 кг/м ³ және ауырлатылған - 2400 кг/м ³ дейін болуы мүмкін. Ұңғы тереңдігі өскен сайын, оның гидростатикалық қысымын қабат қысымына сәйкестендіріп реттеп отыруымыз керек.

Бұрғылау сұйығының тығыздығын АГ-1ПП, АГ-2ПП, АГ-3ПП ареометірлерімен немесе рычагты салмақ арқылы тығыздық өлшегіш ВРП-1 пикнометірімен де анықтауға болады. Олардың арасында жие қолданылатыны АГ-3ПП ареометірі (4. 1-сурет) болғандықтан осы зерітханалық жұмыста оның жұмыс жасау принціпін қарастырамыз . Бұл ареометір төмендегідей негізгі бөліктерден тұрады: 1-алынбалы жүк, 2-өлшегіш стақан, 3- қалқыма, 4- шкаласы бар негіз.

алынбалы жүк; 2- өлшегіш стақан; 3- қалқыма; 4- шкаласы бар негіз; 5- шелек; 6- негізгі шкала; 7- қосымша шкала; 8- шелектің қақпағы.
4. 1-Сурет. Ареометр АГ-3ПП

Ареометірмен жұмыс жасау реті

Бұрғылау сұйығының тығыздығын өлшеместен бұрын оның дұрыс жұмыс істеп тұрғанына көзімізді жеткізуіміз керек. Ол үшін біз тұщы су тығыздығын анықтаймыз. Ол негізгі шкала бойынша 1, 0 көрсетуі тиіс.

Бұрғылау сұйығының тығыздығын анықтау үшін оны өлшеуші стақанға құйып, қалқымамен жалғастырамыз да шелектегі тұщы суға саламыз. Сол кезде сұйық тығыздығы 0, 9 кг/м ³ -1, 7 кг/м ³ аралығында болса, негізгі шкала бойынша суға бату деңгейін қараймыз, ал сұйық тығыздығы 1, 6 кг/м ³ -2, 4 кг/м ³ аралығында болса алынбалы жүкті алып тастап, қосымша шкала бойынша анықтаймыз.

Рычагты салмақ арқылы тығыздық өлшегіш ВРП-1 пикнометірімен

жұмыс жасау реті

Бұл қырылғының көмегімен сұйық тығыздығын анықтау белгілі көлемдегі салмақты өлшеу арқылы анықтауға негізделген. Жұмыс істеу реті төмендегідей: бірінші таза, құрғақ пикнометрді өлшеп аламыз (P ₁ ), сонан соң оны бұрғылау сұйығымен толтырып қайта өлшейміз (Р ₂ ) . Көрсеткіштерін алып, төмендегі формулаға қою арқылы сұйықтың тығыздығын анықтаймыз.

p=( P ₁ -Р ₂ ) / V _n , кг/м ³ (4. 3)

Мұндағы: V _n - пикнометр көлемі, кг/м ³

Шартты тұтқырлық

Тұтқырлық дегеніміз − сұйық қабаттарының бір-біріне ығысуына қарсылық қабілетін айтамыз. Бұрғылау жұмыстарында тұтқырлықтың шартты тұтқырлық түсінігі пайдалынылады. Оны СПВ-5 визкозиметрінің (4. 2-сурет) көмегімен анықтайды. . Шартты тұтқырлық дегеніміз − сыйымдылығы 700см ³ варонка, ұзындығы 100мм, шығу тесігі 5мм түтіктен 500см ³ сұйықтың ағып өту жылдамдығын айтамыз. Мысалы су осы воронкадан 15секунтта ағып өтеді, ал жуу сұығы тығыздығына байланысты сәйкесінше жәйырақ ағады. Қалыпты жағдайда жуу сұйығының тығыздығы 25-30 с тең. Егер сұйық тығыздығы 40-45 с дейін өссе, онда ұңғыда жұтылу процессінің болып жатқандығының белгісі, ал 20 с төмендесе онда ұңғыда су білінуінің болып жатқандығы, яғни ұңғыдағы бұрғылау сұйығына қабат немесе артезиян суларының араласып жатқандығы. Бұрғылау сұйығының тұтқырлық көрсеткішіне қойылатын талапт біреу ақ, ол оның ең аз мөлшерін сақтап тұру. Сұйықтың тұтқырлығының аз болуымен бұрғылау көрсеткіштері жақсарады. Мысалы: айналым жүйесіне кететін энергетикалық шығын азаяды, қашау астындағы сұйық алмасудың жылдам болуына байланысты ұңғы түбі жақсы тазарады, қашауда үлкен гидравликалық қуат пайда болуын қамтамассыз етеді, сақиналы кеңістікте қысым жоғалуы азаяды.

түтік; 2- варонка; 3- өлшеу ыдысы; 4-сүзгі.

4. 2-сурет. СПВ-5 визкозиметірі. (стандартты дала визкозиметірі)

СПВ-5 визкозиметірімен жұмыс істеу реті

Жұмысты екі студенттен бөлініп жүргіземіз. Бірінші аспаптың дұрыс жұмыс жасап тұрғанын тексеріп алуымыз керек. Ол үшін біз судың шартты тұтқырлығын анықтаймыз ол 15с тең болуы керек. Содан соң бірінші студент варонканың шығу тесігін саусақпен басып тұрып, ішіне анықтауымыз қажет сұйықтың 700см ³ мөлшерін сүзгі арқылы құйяды. Ал екінші студент секундамерді қосып сұйықтың өлшеу ыдысына толғанын қадағалайды. Сұйықтың 500см ³ көлемінің варонкадан ағып өту уақыты Т сек оның шартты тұтқырлығы болып саналады. Әр өлшеуден кейін ыдыс жақсылап жуылып, кептірілуі тиіс.

Статикалық ығысу кернеуі

Статикалық ығысу керн. еуін СНС-2 немесе ВСН-3 рататциялы визкозиметрдің көмегімен анықтауға болады. Ол саз ерітіндісімен толтырылған, жәй айналып тұратын, бір өстің бойында орналасқан екі паралель цилиндірлердің беттерінде пайда болатын қарсылық күштерін өлшеуге негізделген. СНС-2 аспабы 4. 3- суретте көрсетілген.

1- болат сым; 2- қозғалмайтын белгі; 3- ішкі цилиндр; 4- қадауша; 5 - айналмалы цилиндр түбі; 6 - редукторлы ЭД-3 типті электр қозғалтқышы; 7 - сыртқы цилиндр; 8 - қорғаушы түтік; 9 - өлшеуші диск.

4. 3-сурет. СНС-2 ( статикалық ығысу кернеуін ) анықтауға арналған құрылғы.

СНС-2 құрылғысымен жұмыс істеу реті

Сыртқы цилиндр 7 алдын ала жақсы араластырылған бұрғылау ерітіндісінің 120см ³ көлемін құйямыз. Сұйық деңгейі екі цилиндірдің де жоғарғы қырымен бетпе-бет болып тұруы тиіс. Қозғалмайтын белгі 2 өлшеуші диск 9 0-белгісінің тұсына келтіреміз. Екі цилиндр арасындағы сұйықты бір минут тыныштық күйде қалдырамыз. Сұйық сәл қоюланып, золь жағдайынан гель жағдайына ауыса бастайды. Осы кезде электр қозғалтқышты 6 іске қосып, сыртқы цилиндірді 7 ременді беріліс арқылы ақырындап айналдыра бастайды. Ішкі целиндр қабырғасы мен сұйық арасындағы өзара байланыс нәтижесінде, ол сұйықпен бірге болат сымның кедергі күшін жойғанға дейін айналады да кейін кетеді. Бұл екі қарама-қарсы бағытталған күштердің теңелуі нәтижесінде болған тоқтау. Осы кезде біз өлшеуші цилиндрден оның қанша градусқа бұралғанын жазып, дәптерге түсіреміз. Бұдан біз белгілі уақыт ішінде сұйық структурасын бұзуға жұмсалған күштің шамасын анықтауға мүмкіндік аламыз. Өлшеуді жуу сұйығын 10 минут тыныштықта қалдырып, қайта жүргіземіз. Өлшеу нәтижесінде алынған көрсеткіштер градуспен берілгендіктен, құрылғының паспортында берілген болат сымның кедергі күшін біле отырып паскальға айналдыруға болады. Осылайша біз бұрғылау ерітіндісінің статикалық ығысу кернеуін, төмендегі формулаларды пайдалана отырып жеңіл анықтаймыз.

Q _{1, 10} =A ^. φ _{1, 10} (4. 1)

Мұндағы: А - құрылғының паспортында берілген болат сымның кедергі күшіне байланысты алынатын коэффициент;

φ- өлшеуші цилиндрдің бұралу бұрышы.

Бұрғылау сұйығының динамикалық ығысу кернеуін рататциялық визкозиметр көмегімен статционарлы зерітханалық жағдайда анықтауға болады.

Сүзілу көрсеткіші

Сүзілу көрсеткіші деп − қысым градиентінің әсерінен бұрғылау сұйығының сұйық фазасының кеуекті тау жыныстарына сүзіліп кету қасиетін айтамыз. Сұйықтың бұндай қасиеті әсіресе сазды және тұзды қабаттарды бұрғылағанда қауіпті. Сазды қабаттар каогуляцияға ұшырайды, яғни сұйықты өз бойна сіңіріп, ісініп, тұрақтылығын жоғалтады. Нәтижесінде ұңғы қабырғасы опырылып, бұрғылау тізбегін қысып, ұстап қалуы мүмкін. Бұл өз кезегінде ұлкен апаттарға ұласып кетуі әбден мүмкін. Ұңғы қабырғасын түзіп тұрған өткізгіш тау жыныстарында саз ерітіндісінің дисперстік фазасы сүзіліп, қабық түрінде жиналып қалады. Ол саз қабығының қалыңдығы жуу сұйығының сүзілу көрсеткіші қанша жоғары болса, сонша қалың және борпылдақ болады. Бұндай саз қабығы ұңғы қабырғасындағы жарықшақтар мен қуыстарды бітеп, жуу сұйығының сұйық фазасының кеуекті тау жыныстарына өтіп кетуден сақтап тұрады. Бірақ саз қабығының қалыңдығы өте қалың болса, ол ұңғы оқпанын тарылтып, бұрғылау тізбегінің қозғалысына кері әсерін тигізеді және өнімді қабаттарды бұрғылағанда оның коллекторлық қасиетін нашарлатады. Осындай жағдайлардың алдын алу үшін біз бұрғылау сұйығының сүзілу көрсеткішін әрдайым қадағалап, реттеп отыруымыз қажет. Сүзілу көрсеткішін төмендету үшін жуу сұйықтарын біз БАЗ (беттік актив заттар) өңдеп отыруымыз қажет немесе мұнай негізіндегі бұрғылау сұықтарын пайдаланғанымыз дұрыс. Қалыпты жағдайда саз қабығының қалыңдығы 4-6мм ден аспауы керек.

Сүзілу көрсеткішін ВМ-6 аспабының көмегімен анықтауға болады. Ол аспап төмендегі 4. 4-суретте көрсетілген.

Сүзілу көрсеткішін ВМ-6 аспабының көмегімен анықтау реті

Сынамаға алынған ерітінді торда 6 сүзгісі бар және қақпағы 4 жабылған сүзгі стаканына құйылады, қақпақты ашпағанша сүзілу үрдісі басталмайды. Сүзгі стаканына цилиндр 9 бектіліген, цилиндрда 0, 1 МПа қысым тудыратын жүк-шкаласы 10 бар плунжер 11 орналасқан. Сүзілу көрсеткішін анықтағаннан кейін, аспаптың шкаласын нөлге орнату үшін және цилиндрден майды түсіру үшін, цилиндрдің төменгі бөлігінде инемен жабылып 8 тұратын саңылау бар. Қысым пайда болғаннан кейін, қақпақ ашылып, сүзілу басталады. Сүзілу стаканында ерітінді

1 - сүзгіге арналған табақ; 2 - кронштейн; 3 - винт; 4 - қақпақ; 5 - подлон; 6 - тор; 7 - сүзгі стаканы; 8 - ине; 9 - цилиндр; 10 - шкалалы жүк; 11 - плунжер

4. 4-сурет. ВМ- 6 (сүзілу көрсеткішін анықтауға арналған) аспабы

4. 5-сурет. Логорифдік қағаз бойынша сүзілу көрсеткішін есептеу

сынамасының мөлшері сүзілу жағдайында ерітіндінің сүзілген мөлшерінен төмендейді және плунжер жүктемесінің әсерінен төмендейді. Сүзілген ерітіндінің мөлшерін см ³ бөлінген шкала бойынша, плунжердің орнын алмастыру арқылы анықтайды.

Сүзілу көрсеткішін температура 10 ⁰ шамасында анықтау қажет, себебі төмен температурада сазды ерітіндінің сүзілуі төмендейді. Аспаптың жинағына логарифмдік қағаздар кіреді (4. 5-сурет) . Логарифмдік қағаз бойынша сүзілу көрсеткішінің уақытқа тәуелділігі түзу сызық түрінде беріледі, сондықтанда су бергіш көрсеткішін 3 . . . 5 және 10 . . . 15 минутта өлшеу қажет, кейін өлшеулерді тоқтатады. Логарифмдік қағаз бойынша, белгілі уақыт аралағында су бергіш көрсеткіштеріне сәйкес, екі нүкте белгілейді. Екі нүктені түзу сызықпен қосады. Бұл сызықтың 30 мин тең сызықпен қиылысу нүктесі, бұл уақыттағы су бергіштің көрсеткішіне тең болады. Осы әдіс бойынша су бергіш көрсеткішін анықтау уақыты қысқарады.

Бұрғылау тереңдігі тереңдеген сайын жоғары температураларда сазды ерітіндінің сүзілу көрсеткішін анықтау қажеттігі туады. Ол үшін ФП-200 сүзгі-қысымы қолданылады, ол термоөңдеу және сүзілудің статикалық және динамикалық көрсеткішінің өлшеу үшін арналған.

Саз қабығының қалыңдығы екі әдіспен өлшенеді. ВМ-6 аспабынан алынған сүзгіні шыны пластинаның үстіне орналастырып, сызғыштың көмегімен, қабықшаның қалындығын өлшейді. Бұл әдісті дала жағдайларында қолданады.

Жуу сұйықтарының стационарлы зертханаларында қабықшаның қалыңдығын Вика аспабының көмегімен анықтайды (4. 6-сурет) . Бұл аспап станинада 9 бекітілген және втулка 5 бойынша қозғалатын цилиндрлік стерженнен 1 құралған. Стерженнің өсі станинаның 9 тақтасына 5 перпендикулярлы. Белгілі биіктікте стерженді бекіту үшін серпімді ысырма 6 қолданылады. Стерженде бағдарша 3, ал станинада - 0 . . . 40 дейін бөлінген шкала 4 бекітілген. Стерженде бағдаршаның орны стяжной винтпен 2 бекітіледі. Стерженнің төменгі бөлігінде оймаға диаметрі 10 мм болатын Тетмайер ұшы-пестик бұралған. Саз қабықшасы бар шыны пластинканы плитаға 8 орналастырады. Өлшеу алдында аспаптың бағдаршасын 3 нөлге орнатады, кейін стерженді қолмен ұстап тұрып, қабықшаның қалындығын өзара препендикулярлы бағыт бойынша, алты нүктеден өлшейді. Өлшенген алты нүкте бойынша милиметрмен қабықшаның орташа қалындығын анықтаймыз.

1 - стержень; 2 - винт; 3 - белгі; 4 - шкала; 5 - втулка; 6 - ысырма; 7 - ұшы; 8 - тақта; 9 - станина

4. 6- сурет. Сүзілу қабығының қалыңдығын анықтауға арналған Вика аспабы

Бұрғылау сұйығының құрамындағы құм мөлшерін анықтау

«Құм» деп − бұрғылау сұйығының құрамындағы барлық ірі бөлшектерді айтамыз. Құм мөлшерінің шамадан тыс көп болуы

екі типті тұндырғышты қолдану арқылы анықтайды: металды (ОМ-2) немесе шыны (Лысенко мензуркасы) .

Металды тұндырғыштың ОМ-2 (4. 7 сурет) төмен бөлігі түтікшеге айналатын және ішінде 0, 1 мм-мен бөлінген және көлемі 10 мл тең ауыспалы пробирка орналасқан цилиндрлік сосуд болып келеді. Тұтындырғыштың жоғарғы бөлігінде 500 мл мөлшерге сәйкес келетін деңгейде, суды құю үшін саңылау 2 орналасқан. Сосудтың мойнына қақпақ 1 кигізіледі, ол бұрғылау ерітіндісін өлшеуге арналады (сосудты толтырған кезінде оның мөлшері 50 мл тең болады) .

Лысенконың шыны мензуркасы ОМ-2 тұндырғышқа ұқсас болып келеді. Құмның мөлшері келесі әдіспен анықталады. Тұндырғыштың жартысын тұщы сумен толтырады және оған қақпақпен өлшенген бұрғылау ерітіндісінің 50 мл құйылады. Ерітіндінің қалдығын тік орналастырылған қақпақтан, шамалы сумен тұндырғыштың ішіне қарай шаяды. Кейін аспапты толығымен толтырады. Тұндырғышты қақпақпен мықты бекітіп, оны көлденең күйге орналастырымыз да, 50 с уақыт бойы шайқаймыз. Шайқау кезінде саңылау жабық тұру қажет. Уақыт өткеннен кейін тұндырғышты тік күйінде орналастырып, 1 минут бойы (секундомер бойынша) тыныштық күйінде қалдырады, кейін аспаптың пробиркасында құмның тұнба мөлшерін өлшейді.

Құмның жалпы құрамын келесі формуламен анықтайды: