способ определения количества реагента для обработки бурового раствора
Классы МПК: | |
Автор(ы): | Резниченко Иван Никитович, Пеньков Александр Иванович |
Патентообладатель(и): | Резниченко Иван Никитович, Пеньков Александр Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-07-08 публикация патента:
15.05.1994 |
Использование: бурение нефтяных скважин. Способ определения количества реагента для обработки бурового раствора осуществляют следующим образом. В процессе бурения отбирают пробы разбуриваемой породы. Определяют активность разбуриваемых пород, скорость их увлажнения в дистиллированной воде. Рассчитывают количество реагента-стабилизатора по формуле . Для определения количества электролита рассчитывают произведение CpKp , сравнивают его с заданной величиной, равной 3,0 0,5. Электролит вводят при условии CpKp>3,0 0,5 . Его количество рассчитывают из условия , где Cp - количество реагента-стабилизатора в буровом растворе, % ; Kp - коэффициент активности реагента-стабилизатора с учетом минерализации водной фазы бурового раствора; M - объемное содержание твердой фазы в буровом растворе в долях единицы; Vп - скорость увлажнения разбуриваемых пород в дистиллированной воде, м/ч; - минерализация поровой воды, моль/л; Z - валентность катионов поровой воды; Cк - объемное содержание коллоидной глинистой составляющей в буровом растворе, % ; Vo - требуемая скорость увлажнения разбуриваемых пород, м/ч; - требуемая минерализация водной фазы бурового раствора, моль/л; Z - валентность катионов водной фазы бурового раствора.
Формула изобретения
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА, включающий отбор проб в процессе бурения, определение активности разбуриваемых пород и скорости их увлажнения в дистиллированной воде и определение количества реагента-стабилизатора, отличающийся тем, что количество реагента-стабилизатора Cp определяют по формулеCp= (1-M) + C Z - Cк
и дополнительно определяют количество электролита, при этом рассчитывают произведение CрKр, сравнивают его с заданной величиной 3,0 0,5 и вводят электролит при CрKр > 3,0 0,5 в количестве, рассчитанном из условия
C Z = (1-M) + C Z-2Cк,
где Cр - количество реагента-стабилизатора в буровом растворе, % ;
Kр - коэффициент активности реагента-стабилизатора с учетом минерализации водной фазы бурового раствора;
M - объемное содержание твердой фазы в буровом растворе, доли единицы;
Vп - скорость увлажнения разбуриваемых пород в дистиллированной воде, м/ч;
Cэл - минерализация поровой воды, моль/л;
Zэл - валентность катионов поровой воды;
Cк - объемное содержание коллоидной глинистой составляющей в буровом растворе, % ;
Cэл - требуемая минерализация водной фазы бурового раствора, моль/л;
Zэл - валентность катионов водной фазы бурового раствора;
Vо - требуемая скорость увлажнения разбуриваемых пород, м/ч.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для повышения устойчивости стенок скважин при разбуривании глинистых пород. Известно, что повысить устойчивость стенок скважин можно применением ингибированных буровых растворов, обработанных различными электролитами (NaCl, KCl, CaCl2, CaSO4 и др. ) и стабилизированных реагентами-стабилизаторами [1] . Для повышения устойчивости стенок скважин важно определить требуемую концентрацию в буровом растворе как реагента-стабилизатора, так и электролита, а также поддерживать требуемую концентрацию их в растворе в процессе разбуривания неустойчивых отложений. Известен способ определения количества реагента-стабилизатора для обработки бурового раствора, включающий отбор проб в процессе бурения, определение коллоидной глинистой составляющей в буровом растворе и коэффициента активности исследуемого реагента и оптимальной его концентрации в буровом растворе [2] по формуле:Cp= n , (1) где Ck - требуемое содержание реагента-стабилизатора в буровом растворе, % ;
Ck - объемное содержание коллоидной глинистой составляющей в буровом растворе, % ;
Kp - коэффициент активности реагента-стабилизатора;
n - показатель, характеризующий отношение содержания органического коллоида к неорганическому. Недостатком известного способа является малая точность определения количества реагента для обработки буровых растворов, так как в данном случае не учитываются физико-химические свойства разбуриваемых пород и время их контакта с раствором. Определение количества реагента без учета указанных факторов приводит к перерасходу реагентов или осложнениям ствола скважин (осыпям и обвалам стенок скважин) в результате недостатка реагента в буровом растворе. Кроме того, по данному способу невозможно определить требуемую концентрацию электролита в буровом растворе. Цель - повышение устойчивости стенок скважин путем более точного определения требуемого количества реагентов для обработки бурового раствора. Сущность способа состоит в том, что в процессе бурения отбирают пробы, определяют активность разбуриваемых пород и скорость их увлажнения в дистиллированной воде и определение количества реагента-стабилизатора, отличающийся тем, что количество реагента-стабилизатора определяют по формуле
Cp= (1-M) + CZ - Cк (2) и дополнительно определяют количество электролита, при этом рассчитывают произведение CpKp, сравнивают его с заданной величиной, равной 3,00,5, и вводят электролит при CpKp > 3,00,5 в количестве, рассчитанном из условия:
CZ= (1-M) + CZ-2Cк , (3) где Cр - количество реагента-стабилизатора в буровом растворе, % ;
Kр - коэффициент активности реагента-стабилизатора с учетом минерализации водной фазы бурового раствора;
M - объемное содержание твердой фазы в буровом растворе в долях единицы;
Vп - скорость увлажнения разбуриваемых пород в дистиллированной воде, м/ч;
C - минерализация поровой воды, моль/л;
Z - валентность катионов поровой воды;
Ck - объемное содержание коллоидной глинистой составляющей в буровом растворе, % ;
Vо - требуемая скорость увлажнения разбуриваемых пород, м/ч;
C- требуемая минерализация водной фазы бурового раствора, моль/л;
Z- валентность катионов водной фазы бурового раствора. Определение концентрации реагентов по предлагаемому способу является оптимальным, отвечающим требованиям устойчивости стенок скважин при минимальном расходе реагентов. П р и м е р. Определяют оптимальное количество реагента в буровом растворе при бурении скважины на площади Западный Аладаг ПО "Туркменнефтегаз". Исходные данные: интервал бурение под техническую колонну составляет 320-2400 м, диаметр скважины 0,394 м; время бурения скважины в рассматриваемом интервале t = 140 сут или 3360 ч, плотность бурового раствора p = 1360 кг/м3, пластическая вязкость = 27 ОмП, содержание твердой фазы в буровом растворе в долях единицы M = 0,166. Буровой раствор обрабатывают реагентом-стабилизатором КМЦ-600, имеющим коэффициент коллоидальности Kр= 4,32. В процессе бурения скважины отбирают шлам (керн) и определяют коэффициент активности разбуриваемых пород Kп(Kп = 0,25), градиент порового давления в эквиваленте плотности ( п = 1300 кг/м3) и минерализацию поровой воды (Cэл.""(Cэл."" = 7,5% , в том числе CaCl2 = 0,3% или 0,03 моль/л, NaCl = 7,2% или 1,24 моль/л). Определяют показатели скорости увлажнения разбуриваемых пород в дистиллированной воде:
Vп = VБ Kп, где VБ - константа, равная 0,35;
Kп - коэффициент активности разбуриваемых пород;
Vп = 0,35 0,25 = 0,0875 м/ч. Определяют требуемое значение показателя скорости увлажнения разбуриваемых пород с учетом времени бурения скважины в интервале 320-2400 м
Vo= где Rс - радиус скважины, м;
p- плотность бурового раствора, кг/м3;
t - требуемое время устойчивого состояния, ч;
п - поровое давление в эквиваленте плотности, кг/м3;
в - коэффициент, равный 198,9. Vo = = 0,0122 м/ч. Определяют фактическое объемное содержание коллоидной глинистой составляющей в буровом растворе по адсорбции метиленовой сини - Cк = 2,32% . Определяют требуемое содержание реагента-стабилизатора в буровом растворе по формуле (2):
+
Определяют произведение CрKр = 1,14 x 4,32 = 4,92, как видно CрKр = 4,92 > 3,00,5, следовательно, буровой раствор обрабатывают как реагентом-стабилизатором, так и электролитом. Определяют требуемое содержание электролита в буровом растворе по формуле (3)
Определяют требуемое содержание реагента-стабилизатора (КМЦ-600) в буровом растворе по формуле (1) с учетом изменения активности КМЦ-600 при расчетной минерализации раствора ( ( CZ= 2.64 моль/л) , т. е. Kр = Kр a, где a - коэффициент, характеризующий изменение активности реагента-стабилизатора, в результате действия электролита. В соответствии с исследованиями, при требуемой концентрации электролита коэффициент a для КМЦ-600 равен a = 0,70, тогда требуемая концентрация КМЦ-600 будет равна:
Таким образом, при бурении скважин в интервале 320-2400 м на площади Западный Аладаг для обеспечения устойчивости стенок скважин в течение t = 140 сут должен использоваться минерализованный буровой раствор со следующими свойствами и составом:
Плотность p = 1360 кг/м3;
Пластическая вязкость = 27,0 мПас;
Содержание коллоидной глинистой составляющей Ck = 2,32% ;
Содержание реагента-стабилизатора (КМЦ-600) - Cр = 0,17%
Содержание электролита - моль/л) . При бурении скважины N 2 Западный Аладаг состав раствора поддерживался в соответствии с расчетом. Так, состав фильтрата бурового раствора был следующим:
Ca2+ - Cэл." = 0,03 моль/л; Z" = 2,0; Cэл."Z" = 0,06;
SO42- - Cэл." = 0,11 моль/л; Z" = 2,0; Cэл."Z" = 0,22;
Cl- - Cэл." = 0,46 моль/л; Z" = 11,0; Cэл."Z" = 0,46;
HCO3- - Cэл." = 0,50 моль/л; Z" = 1,0; Сэл."Z" = 0,50;
Na++K+ - Cэл. " = 1,13 моль/л; Z" = 1,0; Cэл."Z" = 1,13
Всего солей CZ"= 2,37моль/л, что близко к данным, определенным по предлагаемому способу. (56) Городнов В. Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. - М. : Недра, 1984. Резниченко И. Н. Приготовление, обработка и очистка буровых растворов. - М. : Недра, 1982, с. 67, 71. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА, включающий отбор проб в процессе бурения, определение активности разбуриваемых пород и скорости их увлажнения в дистиллированной воде и определение количества реагента-стабилизатора, отличающийся тем, что количество реагента-стабилизатора Cp определяют по формуле
Cp= (1-M) + C Z - Cк
и дополнительно определяют количество электролита, при этом рассчитывают произведение CрKр, сравнивают его с заданной величиной 3,0 0,5 и вводят электролит при CрKр > 3,0 0,5 в количестве, рассчитанном из условия
C Z = (1-M) + C Z-2Cк,
где Cр - количество реагента-стабилизатора в буровом растворе, % ;
Kр - коэффициент активности реагента-стабилизатора с учетом минерализации водной фазы бурового раствора;
M - объемное содержание твердой фазы в буровом растворе, доли единицы;
Vп - скорость увлажнения разбуриваемых пород в дистиллированной воде, м/ч;
Cэл - минерализация поровой воды, моль/л;
Zэл - валентность катионов поровой воды;
Cк - объемное содержание коллоидной глинистой составляющей в буровом растворе, % ;
Cэл - требуемая минерализация водной фазы бурового раствора, моль/л;
Zэл - валентность катионов водной фазы бурового раствора;
Vо - требуемая скорость увлажнения разбуриваемых пород, м/ч.