Определение потребности в материалах и химических реагентах для приготовления и обработки промывочной жидкости по интервалам бурения и в целом по скважине

После выбора типов буровых растворов устанавливают их рецептуры с целью обеспечения требуемых технологических свойств бурового раствора. Для обеспечения необходимых свойств буровые растворы обрабатывают химическими реагентами. Различают первоначальную обработку бурового раствора, когда его готовят к началу бурения, и дополнительную обработку для поддержания или изменения свойств раствора в процессе бурения скважины.

Обработка химическими реагентами проводится для обеспечения тех или иных качественных показателей, но основное её назначение стабилизация бурового раствора как дисперсной системы либо изменение структурно-механических свойств этой системы. Эти две задачи взаимосвязаны.

Результаты выбора материалов и реагентов сводятся в таблицы 17, 18.

Таблица 17 Результаты выбора материалов и химических реагентов для бурового раствора (вариант 1)

Интервал бурения	Название раствора	Плотность раствора, кг/м3	Смена раство-ра в интервале	Название компонента	Содержание компонента в растворе, кг/м3
от	до
		Полимер глинистый			Г/п ПБМА КМЦ-600 Na2CO3 ФК-2000 НТФ	60,9 0,8 0,35 0,64 0,18
		Полимер глинистый		Да	Г/п ПБМА КМЦ-600 Na2CO3 ФК-2000+ НТФ	114,4 1,5 0,7 1,2 0,18
		Естественный полимер глинистый		Нет	КМЦ-600 Na2CO3 ФК-2000+ НТФ NaHCO3 Стеарат Al	1,27 3,3 0,2 1,2 0,47
		Естественный полимер глинистый		Нет	КМЦ-600 Na2CO3 ФК-2000+ НТФ NaHCO3 Стеарат Al	1,27 3,3 0,2 1,2 0,47
		Естественный полимер глинистый		Нет	КМЦ-600 Na2CO3 ФК-2000+ НТФ NaHCO3 Стеарат Al	1,27 3,3 0,2 1,2 0,47
		Естественный полимер глинистый		Нет	КМЦ-600 Na2CO3 ФК-2000+ НТФ NaHCO3 Стеарат Al	1,27 3,3 0,2 1,2 0,47

Таблица 18.Результаты выбора материалов и химических реагентов для бурового раствора (вариант 2)

Интервал бурения	Название раствора	Плотность раствора, кг/м3	Смена раствора в интервале	Название компонента	Содержание компонента в растворе, кг/м3
от	до
		Известковистый		Да	Бентонит КССБ NaOH Ca(OH)2 Вода
		Гипсоизвестковис-тый		Да	Бентонит ОКЗИЛ СаSO4*2H2O КМЦ-600 NaOH Ca(OH)2 Вода
		Хлоркальциевый		Да	Бентонит КССБ КМЦ-600 Ca(OH)2 CaCl2 Вода
		Хлоркалиевый		Да	Бентонит Крахмальный реагент(МК,ЭКР) KOH KCl Вода
		Полимер-недиспер-гирующий			Бентонит КМЦ-600 ПАА Нефть Вода

Для забуривания скважины следует использовать качественный глинистый раствор из бентонитового глинопорашка с добавками химических реагентов.

Объем бурового раствора для бурения интервала под кондуктор:

(11)

где V_пр- объем раствора, необходимый для заполнения приемных емкостей,м³

V_бур- объем бурового раствора, затрачиваемый непосредственно на

углубление скважины, м³

(12)

где n – норма расхода бурового раствора на 1 м проходки, м³/м;

L – длина интервала, м

Объем бурового раствора, подлежащий химической обработки при бурении интервала ниже кондуктора, в случае смены типа раствора определяется по формуле:

(13)

где V_к- Объем бурового раствора, необходимый для заполнения обсадной

колонны(кондуктора), м³

(14)

где d_вн.к- внутренний диаметр обсадной колонны )кондуктора), м

L_к – глубина спуска колонны(кондуктора), м

Норма расхода бурового раствора на метр проходки в зависимости от диаметра долота

Д_д=0,3937 м n=0,47 м³/м

Д_д=0,2953 м n=0,25 м³/м

Д_д=0,2159 м n=0,15 м³/м

Объем необходимый для заполнения скважины:

(15)

где V_с- объем бурового раствора для заполнения открытого ствола скважины, м³

(16)

где d_{откр.ств}- диаметр открытого ствола скважины (с учетом коэффициента кавернозности), м

L_{откр.ств}- длина открытого ствола скважины, м

Также в открытом стволе V_с умножают на коэффициент запаса: a=1,5 при нормальных условиях, а=2 осложненные условия и продуктивный пласт.

Потребность глинопорошка для бурения данного интервала:

(17)

где -норма расхода глинопорашка, кг/м³;

Расход химического реагента:

(18)

где -норма хим. реагента, кг/м³.

Объем глинистого раствора полученного самозамесом:

(19)

где - плотность глины, кг/м³,

- плотность воды, кг/м³,

- плотность бурового раствора, кг/м³,

М_гл- масса чистой глины, кг

(20)

где П – содержание песка, %

V_гл- объем глины переходящей в буровой раствор, м³

(21)

где L_п- мощность глинистой пачки, м

Количество глины для 1м³ бурового раствора:

(22)

где m_гл- влажность глины 2-5 %

Количество утяжелителя:

(23)

где q_у- количество утяжелителя для 1 м³ бурового раствора, кг/м³

(24)

где - плотность утяжелителя, кг/м³

- плотность утяжеленного бурового раствора, кг/м³

m_ут- влажность утяжелителя, (0,02-0,05).

Рассчитаем объём бурового раствора для:

Вариант №1

I. Интервал (0-50)м D_д=393,7мм

V_бр=0,47(50-0)+50=73,5 м³

II. Интервал (50-675)м D_д=295,3мм

V_бр=0,25(675-50)+50+0,785(0,3069)² ×50+0,785(0,2953 ×1,3)² (50-0) × ×2=215,7м³

III. Интервал (675-950)м D_д=215,9мм

V_к=0,785 0,2267² 675=27,2м³

V_бр=0,15(950-675)+50+27,2=118,5м³

IV. Интервал (950-1700)м D_д=215,9мм

V_бр=0,15(1700-950)+50+27,27+0,785(0,2159 ×1,1)² × (950-675) 2=214,13м³

V. Интервал (1700-2700)м D_д=215,9мм

V_бр=0,15(2700-1700)+50+27,2+0,785(0,2159× 1,1)²× (1700-675)2=318 м³

Таблица 19-Потребность бурового раствора

Интервал	Объём приём-ных емкостей Vпр, м3	Объём раствора, затрачиваемый на данный интервал Vбур, м3	Объём раствора с учётом пробуренного интервала Vбр, м3
0-50		23,5	73,5
50-675		93,75	215,7
675-950		41,25	118,5
950-1700			214,1
1700-2700

Определим необходимое количество материалов и химических реагентов бурового раствора для каждого интервала для двух вариантов:

Вариант №1
1. Интервал (0-50)м Vбур=23,5 м3 Qгп=23,5× 60,9=1431,15кг QКМЦ=23,5 ×0,8=18,8кг QNa2CO3=23,5× 0,35=8,2кг QФК=23,5 ×0,64=15 кг QНТФ=23,5× 0,18=4,2 кг		2. Интервал (50-675)м Vбур=93,75м3 Qгп=93,75 ×114,4=10725кг QКМЦ=93,75× 1,5=140,6кг QNa2CO3=93,75× 0,7=65,6кг QФК=93,75 ×1,2=112,5кг QНТФ=0,18×93,75=16,9кг
3. Интервал (675-950)м Vбур=41,25 м3 QКМЦ=41,25 ×6=247,5 кг QNa2CO3=41,25 × 1,27=52,4 кг QNaHCO3=41,25 × 1,2=49,5 кг QФК=41,25 × 3,3=136 кг QНТФ=41,25 × 0,2=8,25 кг Qст.Al=41,25 ×0,47=19,4 кг Vгл=0,785(0,2159 1,1)2 ×175=7,7м3 Мгл=(1-10/100)1900× 7,7=13167кг		4. Интервал (950-1700)м Vбур=75м3 QКМЦ=75× 6=450кг QNa2CO3=75 ×1,27=95,3кг QNaHCO3=75× 1,2=90кг QФК=75× 3,3=247,5кг QНТФ=75× 0,2=15кг Qст.Al=75× 0,47кг Vгл=0,785(0,2159 1,1)2 ×225=10м3 Мгл=(1-10/100)1900 ×10=17100кг
5. Интервал (1700-2700) Vбур=15м3 QКМЦ=15× 6=90кг QNa2CO3=15 ×1,27=19,1кг QNaHCO3=15 ×1,2=18кг QФК=15 ×3,3=40,5кг QНТФ=15× 0,2=3кг Qст.Al=15× 0,47=7,1кг Глинистые пачки в интервале отсутствуют.
Вариант №2
1. Интервал (0-50)м Vбр=73,5 м3 Qгп=73,5 ×85=6247,5кг QКССБ=73,5× 40=2940кг QCa(OH)2=73,5×4=294 кг QNaOH=73,5× 3=220,5 кг Qвода =920 ×73,5=67620 л		2. Интервал (50-675)м Vбр=221,1м3 Qгп=221,1× 90=19899кг QОкзил=221,1× 25=5527,5кг QNaOH=221,1× 4=884,4 кг QКМЦ=221,1× 4=884,4 кг QCa(OH)2=221,1×2=442,2 кг QCaSO4(2H2O)=221,1× 18=3979,8 кг Qвода=221,1× 957=211592,7 л
3. Интервал (675-950)м Vбр=118,5м3 Qгп=118,5×120=14220кг QКССБ=118,5× 30=3555 кг Qкмц=118,5 ×20=2370кг QCa(OH)2=118,5 ×5=592,5 кг QCaCl2=118,5× 6=711 кг Qвода=118,5× 919=108901,5 л		4. Интервал (950-1700)м Vбр=198,7 м Qгп=198,7 ×70=13909 кг QМК=198,7× 12=2384,4 кг QKOH=198,7 ×3=596,1 кг QKCl=198,7 ×40=7948 кг Qвода=198,7 ×935=185784,5 л
5. Интервал (1700-2700) Vбур=262 м3 Qгп=262 ×45=11790кг QКМЦ-600=262× 5=1310 кг QПАА=262× 50=13100 кг Qнефть=262× 80=20960 кг Qвода=262× 850=222700 л		5.

Определим количество утяжелителя необходимого для утяжеления бурового раствора.

В качестве утяжелителя применяем гематит: =5600 кг/м³, m_ут=0,05.

Интервал (300-675)

Количество утяжелителя:

Таблица 20-Потребность бурового раствора и компонентов для его приготовления, обработки и утяжеления

Интервал, м	Коэффи-циент запаса раствора и его ком-понентов	Тип бурового раствора и его компонентов	Норма расхода на долото бурового раствора м3/1м проходки и его компо-нентов, кг/м3 в интерва-ле	Потребность бурового раствора, м3 и его компонентов, кг
от	до	величина	источник	На запас на повер-хность	На исход-ный объём	На бурение интервала	Суммарная в интер-вале
			Полимер глинистый Бентонит КМЦ-600 Na2СО3 ФК НТФ Известковистый Бентонит КССБ NaOH Ca(OH)2 Полимер глинистый Бентонит PoliPAC R PoliPlus	0,47 60,9 0,8 0,35 0,64 0,18 0,47 0,47 8.8 1,1 5,5				23,5   23,5   23,5	73,5 1431,15 18,8 8,2 4,23 73,5 6247.5 220.5 73,5 646,8 80,52 402,6
			Полимер глинистый Бентонит КМЦ-600 Na2CO3 ФК НТФ Гипсо-известковистый Бентонит Окзил CaSO4(2H2O) КМЦ-600 NaOH Ca(OH)2 Естественнонаработаннаяглинистая суспензия Sepakoll CE 5158	0,25 114.4 1,5 0,7 1.2 0,18 0,25   0,25 2,86			77,35   77,35   77,35	93,75   93,75   93,75	221,1 140,6 65,6 112,5 16,9 221,1 5527,5 3979,8 884,4 884,4 442,2   221,1 726,63
			Естественный полимер- глинистый КМЦ-600 НТФ ФК-2000+ Na2CO3 NaHCO3 Стеарат аллюм. Хлор-кальциеывй Бентонит КССБ КМЦ-600 Ca(OH)2 CaCl2 Естестественнонаработанная глинистая суспензия. BWREO POL SL Унифлок	0,15 0,2 3,3 1,27 1,2 0,47 0,15   0,15 4,8 2,4			27,3     27,3     27,3	41,3     41,3     41,3	118,5 247,5 8,25 52,4 49,5 19,4 118,5 592,5   118,5 5735,4 2867,7
			Естественный полимер глинистый КМЦ-600 Na2CO3 NaHCO3 ФК НТФ Стеарат аллюминия Хлор-калиевый Бентонит МК KOH KCl Полимер глинистый Бентонит Tulose CHR1M	0,15 1,27 1,2 3,3 0,2 0,47 0,15 0,15 64,2 4,3			73,7     73,7     73,7		198,7 95,3 247,3 35,3 198,7 2384,4 596,1 198,7 12756,54 850,4
			Естественный полимер глинистый КМЦ-600 Na2CO3 NaHCO3 ФК НТФ Стеарат аллюминия Полимер-недиспергирующий Бентонит КМЦ-600 ПАА Нефть Полимер глинистый Бентонит Tulose CHR1M NaCl	0.15 1,27 1,2 3,3 0,2 0,47   0,15 0,15 62,4 15,6 31,2					19,1 40,5 7,1   16348,8 4087,2 8174,4

Таблица 19-Суммарная потребность компонентов бурового раствора на скважину

Название компонентов бурового раствора по вариантам	ГОСТ, ТУ, ОСТ, МРТУ и т.д. на изготовление	Потребность компонентов бурового раствора, т	Суммарная на скважину
Для бурения технологиеского интервала (номер)	Номера колонн
Бентонит	ОСТ 39-202-86	1,4	23,81				1,4	23,8		25,2
КМЦ-600	ТУ 6-55-221-1453-96	0,019	0,233	0,069	0,675	0,9	0,019	0,302	1,575	1,896
ФК-2000 Плюс	ТУ 2458-001-49472578098	0,015	0,187	0,226	0,372	0,723	0,015	0,413	1,095	1,523
НТФ	ТУ 2499-347-05763441-2000	0,004	0,027	0,013	0,023	0,029	0,004	0,040	0,052	0,096
Na2CO3	ГОСТ 5100-85Е	0,008	0,109	0,087	0,143	0,189	0,008	0,196	0,332	0,536
NaHCO3	ТУ 2156-76Е				0,135	0,224			0,359	0,359
Стеарат Al	Импорт				0,052	0,07			0,122	0,122
Варинт 2
Бентонит (палыгорскит)	ОСТ 39-202-86	6,2	6,6	14,2		95,3	6,2	20,8	120,3	147,3
КССБ	ТУ 39-094-75	2,9	2,67	3,56	6,9	7,8	2,9	6,23	14,7	23,83
NaCl						21,8			21,8	21,8
NaOH	ГОСТ 2263-79	0,2	1,48			0,83	0,2	1,48	0,83	2,51
CaSO42H2O (гипс)			3,9					3,9		3,9
КМЦ-600	ТУ 6-55-221-1453-96	0,58	2,58	2,3	0,56	8,78	0,58	4,88	9,34	14,46
Сa(OH)2	ГОСТ 9179-77	0,29	0,44	0,6			0,29	0,104		1,33
Полиакрилат
Окзил			5,51					5,51		5,51
KOH	ГОСТ 9285-78				1,16				1,16	1,16
KCl	ГОСТ 4568-95				13,4				13,4	13,4
УЩР						7,65			7,65	7,65
Na2SiO3						17,4			17,4	17,4
CaCl2			0,93	0,71				1,64		1,64
МК					2,4				2,4	2,4
нефть						38,4			38,4	38,4