Плотность БР, ее влияние на основные показатели и процессы бурения скважин. Устройство ареометра АБР-1 и порядок работы с ним.

Плотность бурового раствора - это масса единицы его объема. Величина плотности определяет гидростатическое давление на забой и стенки скважины столба бурового раствора р_гс = r q H, где р_гс - гидростатическое давление, Па;ρ- плотность бурового раствора, кг/м³;q - ускорение свободного падения, м/с²; Н - высота столба бурового раствора, м. Для предупреждения флюидопроявлений гидростатическое давление столба бурового раствора должно превышать пластовое (поровое) давление (р_п). Пластовое (поровое) давление - это давление, создаваемое пластовыми флюидами (нефтью, газом, водой) на стенки пор горной породы. Различают нормальное (р_пн), аномально высокое (р_пАВ) и аномально низкое (р_пАН) пластовое давление. Помимо удержания в пластах жидких и газообразных полезных ископаемых, повышенное давление столба бурового раствора на стенки скважины помогает поддерживать их устойчивость, так как создает противодавление. С ростом гидродинамического давления на забой скважины существенно снижается механическая скорость бурения. По правилам безопасности в нефтяной и газовой промышленности (ПБ) «Плотность бурового раствора при вскрытии газонефтеводонасыщенных пластов должна определяться для горизонта с максимальным градиентом пластового давления в интервале совместимых условий». В интересах обеспечения безопасности проводки скважины стремятся поддерживать плотность промывочной жидкости на уровне, который выше фактически необходимого для удержания флюидов в пласте. Однако это имеет ряд существенных недостатков. Чрезмерная плотность про­мывочной жидкости может привести к такому по­вышению давления на стенки ствола скважины, что под действием растягивающих нагрузок ствол разрушится и буровой раствор проникнет в пласт по образующимся трещинам. Такое разрушение называется гидравлическим разрывом пласта. Плотность бурового раствора должна быть такой, чтобы совместно с другими технологическими факторами и приемами можно было обеспечить достаточное противодавление на проходимые пласты, но в то же время она не должна заметно ухудшать условия работы долота и эксплуатационные характеристики продуктивных горизонтов. Иными словами, в каждом конкретном случае должно выбираться оптимальное значение плотности бурового раствора. Для измерения плотности буровых растворов используют ареометр АБР. Ареометр АБР-1 состоит из следующих основных частей: съемного груза, мерного стакана, поплавка со стержнем (рисунок 4.1). К поплавку крепится мерный стакан с помощью штифтов. На стержне имеются две шкалы: основная, по которой измеряют плотность раствора, и поправочная, по которой определяют поправку по воде. Прибор включает в себя ведерко для воды. Крышка ведерка служит пробоотборником для раствора. Порядок работы:при измерении плотности бурового раствора используют как пресную, так и минерализованную воду; при использовании пресной воды плотностью 1 г/см³ чистый мерный стакан с объемом пробы (78,5±1) см³ заполняют буровым раствором, и соединяют с поплавком поворотом последнего до упора; стакан снаружи тщательно обмывают водой, погружают его в ведро с водой и делают отсчет плотности по основной шкале (по делению, до которого ареометр опустился в воду); при использовании минерализованной воды делают поправку (по поправочной шкале) на ее плотность, для чего заполняют мерный стакан водой и соединяют его с поплавком. Погружают прибор в ведро с водой, деление на поправочной шкале, до которого ареометр погрузился в воду, покажет алгебраическую величину поправки (или «+», или «-»); плотность бурового раствора в случае применения минерализованной воды вычисляют по формуле:r = rосн + Dr, где: r - плотность бурового раствора, кг/м³;rосн - отсчет плотности по основной шкале, кг/м³; Dr - поправка (отсчет плотности по поправочной шкале), кг/м³. Предел допускаемой дополнительной погрешности при изменении температуры испытуемого раствора на каждые 10 ⁰С, начиная с (20±2) ⁰С – не более 2 кг/м³, при влиянии климатических факторов внешней среды на изменение температуры испытуемого раствора на каждые 10 ⁰С, начиная с (20±2) ⁰С – не более 10 кг/м³. Калибруют ареометр чистой пресной (дистиллированной) водой при температуре (20±5) ⁰С. При этом показание прибора должно быть равно 1 г/см³.