Расчеты при приготовлении эмульсионных, полимерных

и полимербентонитовых растворов»

Расчет необходимого количества эмульсиола (m_э) для приготовления эмульсионного раствора:

, кг (7.1)

где К_Э – заданная концентрация эмульсии в растворе, %;

V_Р – объем приготовленного эмульсионного раствора, м³.

Масса (m_ЭПР, кг) составляющих (нигрола и ПАВ) для приготовления эмульсионного промывочного раствора (ЭПР):

, кг (7.2)

где К – необходимая концентрация эмульгатора или нигрола, %; М_Э- масса приготовляемой эмульсии, кг.

Содержание ПАВ (ОП-10 или ОП-7) в ЭПР должна быть в пределах 0,4-0,5 %, а нигрола – 1-4%.

Концентрированный полимерный раствор с заданной концентрацией приготавливается из товарного полиакриламида (ПАА), необходимое количество которого определяется по формуле:

, кг (7.3)

где К₁ – концентрация полимера в концентрированном растворе, %; К₂ – концентрация чистого полимера в товарном продукте, %; М_ПР – количество приготавливаемого концентрированного раствора, необходимое для приготовления полимерного раствора, подсчитывается по формуле:

, кг (7.4)

где М – количество приготавливаемого полимерного раствора, кг; К₃ – требуемая концентрация полимера в приготавливаемом полимерном растворе, %.

Количество технического едкого натра (NaOH), необходимое для качественного гидролиза, согласно рекомендациям ВИТР вычисляется из выражения:

, кг (7.5)

где С – отношение количества едкого натра к количеству полимера в ПАА (К_с = 0,6-1,2); К – коэффициент, зависящий от качества едкого натра (численно равен процентному содержанию едкого натра в техническом продукте).

Масса глинопорошка необходимая для получения полимербентонитового раствора (ПБР) заданной концентрации, вычисляется по формуле:

, кг (7.6)

где К_Г – заданная концентрация бентонита (или глины) в растворе, %; М_ПБР – масса приготовляемого ПБР, кг.

Объем глинистого раствора, необходимый для приготовления ПБР:

, м³ (7.7)

где V_ПБР – необходимый объем ПБР, м³; V_Г.Р. – потребный объем глинистого раствора плотностью , м³; - плотность ПБР, кг/м³.

Плотность эмульсионного глинистого раствора, полученного после долива нефти:

, кг/м³ (7.8)

где V_Н – объем добавляемой нефти, м³; -плотность нефти, кг/м³.

Пример 7.1.Необходимо приготовить эмульсионный раствор плотностью ρ_б.р.=1000 кг/м³ в объеме М_э (м³). Содержание нигрола К_н (%) и ОП-10 К_оп-10 (%). Определить потребное количество нигрола и ОП-10.

Таблица 7.1 – Данные для различных вариантов задач

Параметры	Варианты
Мэ (м3)
Кн (%)	1,5				1,5
Коп-10 (%)	0,4	0,45	0,5	0,4	0,45	0,5	0,4	0,45	0,5

Пример 7.2.Определить потребный объем эмульсионного раствора и потребное количество эмульсола для скважины глубиной L, м диаметром D, мм, если количество замен раствора n₃, а по данным лабораторных исследований оптимальная концентрация эмульсола в растворе К_Э, %.

Таблица 7.2 – Данные для различных вариантов задач

Параметры	Варианты
L, м
D, мм
n3
КЭ, %.

Необходимый объем эмульсионного раствора:

V_ЭР=2V_С+ n₃2V_{С ,} м³ (7.9)

где 2V_С – объем эмульсионного раствора на заполнение всей циркуляционной системы, м³; n₃2V_С – потери раствора, связанные с заменой раствора, м³.

Пример 7.3.Рассчитать потребное количество полимера и кальцинированной соды, необходимое для приготовления полимерного раствора на основе ПАА для следующих условий: диаметр скважины D (мм) с использованием полимерного раствора в интервале L (м), концентрация ПАА К₃ (%), концентрация активной кальцинированной соды для обработки раствора с целью уменьшения коррозионной активности К_с (%); полимерный раствор приготавливается на основе концентрированного полимерного раствора с концентрацией К₁ (%); количество замен раствора n₃; концентрация чистого полимера в товарном продукте К₂ (%); плотность раствора 1000 кг/м³; потребный объем полимерного раствора V_ПР=4V_С.

Таблица 7.3 – Данные для различных вариантов задач

Параметры	Варианты
L, м
D, мм
n3
К1, %	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9
К2, %
К3, %	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
Кс, %	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1

Пример 7.4. Дано: концентрация кальцинированной соды в растворе ПБР К_Na2CO3 (%); объем приготавливаемого раствора V, м³ плотностью ρ_ПБР (кг/м³); К₁ (%), К₃ (%); плотность глинистого раствора ρ_ГР (кг/м³); плотность глины ρ_Г (кг/м³); процентное содержание едкого натра в техническом продукте К_NaOH (%). Определить объем глинистого раствора, необходимого для приготовления ПБР, потребное количество глины и полимерного раствора, потребное количество товарного ПАА, количество едкого натра для качественного гидролиза и потребное количество кальцинированной соды для обработки раствора.

Таблица 7.4 – Данные для различных вариантов задач

Параметры	Варианты
ρПБР, кг/м3
ρГР, кг/м3
ρГ (кг/м3);
VПБР, м3	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0	11,0	12,0	13,0	14,0
КNa2CO3, %	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
К1, %	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9
К3, %	0,4	0,6	0,5	0,3	0,2	0,5	0,4	0,6	0,4	0,3
КNaOH, %
К2, %	8,1	8,2	8,3	8,4	8,5	8,6	8,7	8,8	8,9
С (отнош. кол-ва едкого натра к кол-ву ПАА)	0,6	0,7	0,8	0,9		1,1	1,2	0,8	0,9	0,6

Пример 7.5.Следует приготовить эмульсионный раствор путем добавления Vн (м³) нефти плотностью ρ_Н (кг/м³) к 25 м³ исходного глинистого раствора плотностью ρ_ГР (кг/м³). Сколько требуется добавить утяжелителя (барита с плотностью ρ_Б=4300 кг/м³); что бы после долива нефти плотность раствора оставалась на том же уровне?

Таблица 7.5 – Данные для различных вариантов задач

Параметры	Варианты
Vн (м3)	1,5		2,5		3,5		4,5
ρГР, кг/м3
ΡН (кг/м3);

Литература

1. Р.А. Ганджумян, А.Г. Калинин, Н.И. Сердюк. Расчеты в бурении. Справочное пособие. Под редакцией А.Г. Калинина, -М.:РГГРУ, 2007. -668с.

2. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности (ПБ 08-624-03). Серия 08. Вы пуск 4 / Колл. авт. – М.: Государственное унитарное предприятие «Научно – технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003.-312с.