Реологические, тиксотропные свойства растворов
Реологические и тиксотропные свойства или свойства, связанные с течением и деформацией растворов. Тиксотропия (с греческого – изменяющийся при встряхивании) характеризуется уменьшением вязкости раствора в процессе увеличения нагрузки и связана со способностью растворов образовывать в покое тиксотропно-обратимые структуры. Изучение реологии буровых растворов проводится в курсе «гидроаэромеханика в бурении».
Показатели реологических и тиксотропных свойств – вязкость и прочность структуры оказывают большое влияние на технологию бурения.
Вязкость обусловлена внутренним трением в растворах и является характеристикой прокачиваемости их в процессе циркуляции. При бурении следует поддерживать минимально необходимую вязкость раствора. Если вязкость излишне высокая, то в связи с большими гидравлическими сопротивлениями в кольцевом пространстве возможно раскрытие трещин в слабых пластах (гидроразрыв), поглощение раствора, затрудняется очистка его от шлама, газа, возможны снижение подачи буровых насосов, мощности турбобура, хуже охлаждается долото, увеличивается дифференциальное давление на забой и др. В то же время раствор с повышенной вязкостью при прочих равных условиях поглощается менее интенсивно, при меньшей скорости восходящего потока выносит шлам.
Стурктурообразование бурового раствора обусловливает его способность удерживать шлам, утяжелитель, газ во взвешенном состоянии: чем выше прочность структуры, тем лучше удерживающая способность. Такой раствор, попавший в пласт, его закупоривает, снижая и поглощения и проявления. Однако при этом растут гидравлические сопротивления в циркуляционной системе, что может вызвать гидроразрыв пластов и поглощение раствора как при пуске насоса, так и в процессе его работы. Очень важно для предупреждения выпадения шлама, чтобы буровой раствор при перерывах циркуляции быстро образовывал структуру достаточной прочности, т. е. обладал высокими тиксотропными свойствами.
|
|
|
Фильтрационные свойства растворов
Столб, заполняющего скважину бурового раствора, создает гидростатическое давление, как правило, превышающее давление пластовых флюидов, которые находятся в порах горных пород. В связи с тем, что все горные породы в какой то мере проницаемы, и во время бурения, при их вскрытии, под воздействием перепада давления, дисперсная среда бурового раствора проникает в околоствольное пространство.
Частицы твердой фазы перемещаются в потоке дисперсной среды в направлении стенок скважины, и в случае, если они имеют критический размер (примерно равный 1/3 размера пор), они могут застревать в порах и закупоривать их.При закупорке, в поровом пространстве задерживаются и самые мелкие частицы твердой фазы, которые откладываются на стенках скважины, образуя фильтрационную корку, через которую в околоствольное пространство поступает только фильтрат.При сооружении скважины существует два вида фильтрации:
– статическая, которая протекает без циркуляции бурового раствора;
– динамическая, которая происходит при циркуляции бурового раствора.
|
|
|
В условиях неподвижности бурового растовра (статическая фильтрация), объем фильтрата, который поступает на ед. площади пласта в ед. времени (скорость фильтрации) уменьшается. При этом, толщина фильтрационной корки возростает со скоростью, уменьшающейся во времени.В условиях циркуляции бурового раствора (динамическая фильтрация) толщина фильтрационной корки ограничевается эрозией (разрушением) при воздействии восходящего потока.При вскрытии пласта, заметно возрастает как скорость фильтрации, так и фильтрационная корка. После уравнивания скорости роста корки и скорости эрозии, скорость фильтрации и толщина корки сохраняются постоянными.Распространение фильтрата бурового раствора в радиальном направлении абсолютно не желательно, особенно при проходке слабосцементированных, рыхлых пород и вскрытии продуктивных песчано-глинистых пластов.Поступление фильтрата бурового раствора в рыхлые и слабосцементированные породы может вызывать их дополнительное увлажнение, вызывающее связанные с ним обвалы, осыпи стенок скважины, частые и длительные проработки ее ствола, прихваты бурильной колонны и др.Поступление фильтрата бурового раствора в продуктивные песчано-глинистые пласты, зачастую приводит к:
– набуханию глинистых минералов, входящих в их состав;
– образованию нерастворимых осадков, гелей и эмульсий.
|
|
|
В связи с эти уменьшается проницаемость зоны продуктивного пласта, что приводит к затруднению вызова притока пластового флюида во время освоения скважины, и, соответственно, существенно уменьшает ее дебит.Предупредить фильтрационные потери полностью, практически невозможно, но можно их максимально минимизировать. Это можно достигнуть следующим образом:
– увеличением в буровом растворе доли прочносвязанной воды, настолько прочно удерживаемой частицами твердой фазы, что эта прочная связь будет препятствовать ее удалению из бурового раствора, даже независимо от давления;
– уменьшением проницаемости фильтрационной корки;
– увеличением вязкости фильтрата и др.
|
|
|
Механизм действия реагентов – понизителей фильтрации (полимеров):
– уменьшение пространства между твердыми частицами в фильтрационной корке, которое занимают молекулы полимера, имеющие достаточно большие размеры;
– повышение вязкости фильтрата;
– уменьшение объема так называемой “свободной воды”, за счет присоединения к её молекулам полимера.
Фильтрационно-коркообразующие свойства буровых растворов традиционно оценивают показателем фильтрации и толщиной фильтрационной корки.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 409; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!