Классификация по дисперсности
Гидродинамические функции БПЖ
– гидродинамические функции:
1) очистка забоя;
2) очистка ствола и вынос шлама на дневную поверхность;
3) управление гидравлической связью системы «скважина – пласт»;
4) охлаждение породоразрушающих инструментов и трущихся поверхно-
стей;
5) передача энергии гидравлическому забойному двигателю (ГЗД) и долоту;
6) кольматация стенок ствола;
7) улучшение буримости горных пород за счет гидромониторного эффекта;
Физико-химические функции БПЖ
– физико-химические функции:
1) предупреждение набухания глин и глиносодержащих пород;
2) профилактика снижения естественной проницаемости (загрязнения) продуктивных пластов;
3) предупреждение затяжек и прихватов колонн в скважинах;
4) смазка поверхностей трения;
5) защита бурового оборудования и инструмента от коррозии;
6) снижение абразивности разбуриваемых горных пород;
7) улучшение буримости горных пород (эффект Ребиндера, повышение износостойкости элементов вооружения долот и др.);
8) предупреждение растворения водорастворимых солей, содержащихся в разрезах скважин;
9) предупреждение растворения и растепления цемента в многолетнемерзлых породах.
Требования к БПЖ (общие и технические)
Общими являются требования экологической и промышленной безопасности, технологичности и экономичности БПЖ.
Фундаментальными являются требования охраны труда и экологической безопасности промывочной жидкости.
|
|
|
Требование технологичности БПЖ, прежде всего, легкости ее обслуживания, имеет большое социальное значение. Под экономичностью БПЖ имеется в виду не только доступность и дешевизна ее как производственной продукции, хотя это и важно для получения высоких технико-экономических показателей бурения, а, главным образом, получение высокого конечного результата, обеспечивающего быструю окупаемость затрат на строительство нефтегазовой скважины.
Остальные требования к БПЖ специфичны и касаются, главным образом, буровой технологии. Обобщающим является требование эффективного выполнения целевых функций БПЖ, для реализации которого необходима высокая подготовка специалистов не только в области буровой технологии, геологии и нефтепромысловой механики, но и в области механики сплошных сред, а также в области физической химии дисперсных систем и поверхностных явлений.
Требования к БПЖ для вскрытия продуктивных пластов
Классификация БПЖ. Классификационные признаки.
Классификация буровых промывочных жидкостей призвана систематизировать, сгруппировать их по определенным признакам, позволяющимоценить область применения и выбрать тип жидкости по интервалам бурения на стадии разработки проекта для строительства скважины. Классификация промывочных жидкостей облегчает их изучение.
|
|
|
Группируют БПЖ по следующим признакам:
а) по характерным особенностям дисперсионной среды:
1) по полярности – на водной основе (полярная среда), на углеводородной основе (неполярная, гидрофобная среда);
2) по составу минерализации – хлорнатриевые, хлоркальциевые и др.;
3) по степени минерализации – пресные, слабо-, средне- и высокомине-
рализованные;
4) по щелочности – сильнокислые (pH менее 5), слабокислые(pH от 5,1 до 7), слабощелочные (pH от 7,1 до 8,4), щелочные (pH от 8,5до 11), высокощелочные (pH более 11,1);
б) по характерным особенностям дисперсной фазы:
1) по составу и содержанию активной и неактивной твердой фазы –глинистые, малоглинистые, коллоидные, аргиллитовые, карбонатные и др.;
2) по фазовому состоянию дисперсной фазы – содержащие твердую фазу (глину, мел и др.), полимергелевые, гидрогелевые;
в) по виду химобработки:
1) гуматные;
2) лигносульфонатные;
3) полисахаридные;
4) полигликолевые;
5) биополимерные и др.;
г) по способу приготовления:
1) наработанные в процессе бурения;
2) полученные с помощью специальных технических средств;
|
|
|
д) по назначению:
1) для бурения под кондуктор;
2) для разбуривания основного ствола;
3) для вскрытия продуктивных пластов;
4) для консервации скважин;
5) для борьбы с осыпями и обвалами и др.
В целом в буровой практике БПЖ подразделяются, в основном, по
первому признаку на три класса:
– растворы на водной основе;
– растворы на углеводородной основе;
– газы, газосодержащие, пенные системы.
Существуют различные подразделения классов на группы и под-
группы, при этом в основу их формирования заложены вышеперечислен-
ные классификационные признаки.
7.Характеристика дисперных систем по кинетическим свойствам, дисперсности и устойчивости
Классификация по дисперсности
Зависимость величины удельной поверхности от дисперсности Sуд = f(d) графически выражается равносторонней гиперболой (рис.).
Из графика видно, что с уменьшением поперечных размеров частиц величина удельной поверхности существенно возрастает. Если кубик с размером ребра 1 см измельчить до кубических частиц с размерами d = 10-6 см, величина общей межфазной поверхности возрастет с 6 см2 до 600 м2.
При d ≤ 10-7 см гипербола обрывается, так как частицы уменьшаются до размеров отдельных молекул, и гетерогенная система становится гомогенной, в которой межфазная поверхность отсутствует. По степени дисперсности дисперсные системы делятся на:
|
|
|
· грубодисперсные системы, d ≥ 10-3 см;
· микрогетерогенные системы, 10-5 ≤ d ≤ 10-3 см;
· коллоидно-дисперсные системы или коллоидные растворы, 10-7 ≤ d ≤ 10-5 см;
· истинные растворы, d ≤ 10-7 см.
Необходимо подчеркнуть, что самую большую удельную поверхность имеют частицы дисперсной фазы в коллоидных растворах.
Устойчивость дисперсных систем характеризуется постоянством дисперсности (распределения частиц по размерам) и концентрации дисперсной фазы (числом частиц в единице объема). Наиболее сложна в теоретическом аспекте и важна в практическом отношении проблема устойчивости аэрозолей и жидких лиофобных дисперсных систем.
Различают седиментационную устойчивость и устойчивость к коагуляции (агрегативную устойчивость). Седиментационно устойчивы коллоидные системы с газовой и жидкой дисперсионной средой, в которых броуновское движение частиц препятствует оседанию; грубодисперсные системы с одинаковой плотностью составляющих их фаз; системы, скоростью седиментации в которых можно пренебречь из-за высокой вязкости среды.
В агрегативно устойчивых дисперсных системах непосредственно контакты между частицами не возникают, частицы сохраняют свою индивидуальность. При нарушении агрегативной устойчивости дисперсных систем частицы, сближаясь в процессе броуновского движения, соединяются необратимо или скорость агрегации становится значительно больше скорости дезагрегации. Между твердыми частицами возникают непосредственные точечные ("атомные") контакты, которые затем могут превратиться в фазовые (когезионные) контакты, а соприкосновение капель и пузырьков сопровождается их коалесценцией и быстрым сокращением суммарной площади межфазной поверхности. Для таких систем потеря агрегативной устойчивости означает также потерю седимeнтационной устойчивости.
В агрегативно устойчивых системах дисперсный состав может изменяться вследствие изотермич. перегонки - молекулярного переноса вещества дисперсной фазы от мелких частиц к более крупным. Этот процесс обусловлен зависимостью давления насыщенного пара (или концентрации насыщенного раствора) от кривизны поверхности раздела фаз.
Агрегативная устойчивость и длительное существование лиофобных дисперсных систем с сохранением их свойств обеспечивается стабилизацией. Для высокодисперсных систем с жидкой дисперсионной средой используют введение веществ - стабилизаторов (электролитов, ПАВ, полимеров. В теории устойчивости Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека (теории ДЛФО) основная роль отводится ионно-электростатическому фактору стабилизации. Стабилизация обеспечивается электростатическим отталкиванием диффузных частей двойного электрического слоя, который образуется при адсорбции ионов электролита на поверхности частиц. При некотором расстоянии между частицами отталкивание диффузных слоев обусловливает наличие минимума на потенциальной кривой (дальний, или вторичный, минимум; смотри рисунок). Хотя этот минимум относительно неглубок, он может препятствовать дальнейшему сближению частиц, притягиваемых силами межмолекулярного взаимодействия. Ближний, или первичный, минимум соответствует прочному сцеплению частиц, при котором энергии теплового движения недостаточно для их разъединения. Сближаясь на расстояние, отвечающее этому минимуму, частицы объединяются в агрегаты, образование которых ведет к потере системой агрегативной устойчивости. При этом устойчивость системы к коагуляции определяется высотой энергетического барьера.
Зависимость энергии взаимодействия Е между частицами от расстояния R: 1 и 2 - ближний и дальний минимумы соответственно.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 333; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!