Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 7

 

 

3.  Перемешайте  раствор  в  течение  10  минут  и  вылейте  в  бомбу,  убедившись,  что 

шпиндель  клапана  на  корпусе  бомбы  закрыт.  Уровень  раствора  должен  находиться  от 
края на расстоянии не менее 1/2 дюйма. 

4. Поместите лист фильтрационной бумаги (Ватман № 50) на чашу. 
5.  Плотно  закройте  крышку  и  затяните  винты  Аллена.  Убедитесь,  что  шпиндель 

обоих  клапанов  закрыты,  после  чего  поместите  бомбу  в  обогревательную  рубашку. 
Провернув бомбу, закрепите её в рубашке. 

Внимание! Поместите бомбу в рубашку так, чтобы конец с фильтрационной бумагой 

находился в нижней части. 

6. Поместите термометр в нишу в корпусе бомбы. 
7.  Поместите  установку  для  создания  давления  на  верхнем  клапане  и  закрепите 

стопорным штифтом. 

8.  Поместите  нижний  ресивер  низкого  давления  на  нижний  клапан  и  закрепите 

(см.рис.8). 

 

9.  Создайте  в  обеих  установках  давление,  равное  100  фунт/кв.д.  (7  кг/см

2

)  и 

откройте шпиндель верхнего клапана на 1/4 оборота против часовой стрелки. 

10.  По  достижении  заданной  температуры  увеличьте  давление  верхней  установки 

давления  до  600  фунт/кв.д.  (42  кг/см

2

)  и  откройте  шпиндель  нижнего  клапана  на  ? 

оборота по часовой стрелке, чтобы началась фильтрация. Фильтрат необходимо собирать 
в градуированном цилиндре в течение 30 минут. 

11. При проведении испытаний необходимо поддерживать температуру с точностью 

до ± 5°F. Когда противодавление превышает 100 фунт/кв.д. необходимо осторожно слить 
фильтрат из приёмной ёмкости. 

12. Спустя 30 минут закройте оба клапана и отвинтите винт. Выпустите фильтрат и 

стравите давление из нижней приемной ёмкости, после чего стравите давление в верхнем 
регуляторе.  Удалите  бомбу  из  рубашки  и  остудите  в  комнатной  температуре  в 
вертикальном положении. 

Осторожно!  Давление  внутри  бомбы  всё  ещё  составляет  приблизительно  500 

фунт/кв.д. 

13. Во время охлаждения бомбы измерьте объем скопившегося фильтрата и удвойте 

полученную величину. Запишите эти данные в кубических сантиметрах как фильтрата, а 
также температуру исследования. 

14.  После  того,  как  раствор  остынет,  осторожно  стравите  давление  шпинделем, 

расположенным  напротив  фильтрационной  бумаги.  Закройте  клапан  и  осторожно 
откройте  другой  конец,  чтобы  стравить  оставшееся  давление.  Разберите  устройство  и 
удалите буровой раствор. Визуально определите состояние фильтрационной корки. 

 

Проведение испытаний при температуре от 300 до 400° F .(149-233°С) 

 

Порядок действий тот же, за исключением следующих изменений 

1. При нагревании пробы бурового раствора в обеих  установках давления создается 

давление 450 фунт/кв.д. (32 кг/см

2

). В начале исследования давление в верхней установке 

поднимают  до  950  фунт/кв.д.  (66  кг/см

2

),  а  в  нижней  поддерживается  на  уровне  450 

фунт/кв.д. 

2.  Если  температура  превышает  400°  F  (204°С),  то  вместо  фильтрационной  бумаги 

необходимо использовать диски из пористой нержавеющей стали (сплав Вайнэлой х 5 или 
эквивалент). 

3. Время нагревания пробы раствора не должно превышать одного часа. 
 

Сжимаемость фильтрационной корки. 

Исследование проводится по указанной выше методике, но в бомбе поддерживается 

давление равное 200 фунт/кв.д. (14 кг/см

2

), а в нижнем ресивере-100 фунт/кв.д. (7 кг/см

2

) 

 

 

Таблица 2. 

Давление пара и объём расширения воды при температуре  

от 212 до 600°F (100=316°С). 

Температура 

Давление водяного пара 

 

     °F             

°С 

фунт/кв.д.             

     кг/см

2

 

Коэффициент 

объемного 

расширения 

при давлении насыщения 

212 

100 

14,7 

1,03 

1,04 

250 

121 

30,0 

2,11 

1,06 

300 

149 

67,0 

4,72 

1,09 

350 

177 

135,0 

9,50 

1,12 

400 

204 

247,0 

17,36 

1,16 

450 

232 

422,0 

29,78 

1,21 

500 

260 

380,0 

47,85 

1,27 

550 

288 

1044,0 

73,57 

1,36 

600 

316 

1541,0 

108,77 

1,47 

*Рекомендации  изготовителей  не  превышать  максимальные  значения  температуры, 
объёма и давлений должны соблюдаться. 

 

РАЗДЕЛ 4 

Содержание песка 

Оборудование 

Содержание  пёска  в  буровом  растворе  оценивается  с  помощью    устройства  с 

фильтром. ЖЭта процедура ввиду её простоты широко используется на промыслах. 

 

Устройство для определения содержания песка в буровом растворе 

Описание. 

Устройство  (рис.9)  состоит  из  сита  диаметром  2  1/2  д.  (200  меш,  74м),  воронки, 

соответствующей  диаметру  сита  и  стеклянной  измерительной  трубки  с  делениями, 
рассчитанной  на  объём  добавляемого  бурового  раствора,  позволяющей  определять 
процентное  содержание  песка  непосредственно  в  нижней  части  трубки,  которая 
проградуирована от 0 до 20%. 

 

 

Рис.9. Устройство для определения содержания песка в буровом растворе. 
 

Методика исследования 

1.  Заполните  до  указанной  метки  стеклянную  трубку  буровым  раствором.  Добавьте 

воды до следующей метки. Закройте трубки и энергично встряхните. 

 

 

2. Вылейте смесь на сито, добавьте ещё воды в трубку, встряхните и снова вылейте 

на сито. Повторяйте до тех пор, пока вода не станет чистой. Промойте песок, оставшийся 
на сите, от остатков бурового раствора. 

3.  Установите  воронку  широкой  частью  на  сито.  Медленно  переверните  и  вставьте 

горлышко  воронки  в  отверстие  стеклянной  трубки.  Смойте  песок  в  трубку  мелко 
разбрызгивающейся  струей  воды.  Дайте  песку  отстояться.  По  делениям  на  стеклянной 
трубке определите объемный процент содержания песка в растворе. 

 

РАЗДЕЛ 5 

Содержание жидкой и твердой фазы.           

Оборудование 

Для  определения  количества  содержащейся  в  буровом  растворе  твердой  и  жидкой 

фазы  используют  реторту.  Тщательно  измеренный  объём  пробы  бурового  раствора 
помещают  в  сосуд  и  нагревают  до  тех  пор,  пока  жидкая  фаза  не  испарится.  Пары 
пропускаются через конденсатор и скапливаются в градуированном цилиндре (процентная 
градуировка).  Объём  жидкости,  нефти  и/или  воды  измеряется  непосредственно  в 
процентах.  Объём  твёрдой  фазы,  как  растворимой  так  и  находящейся  во  взвешенном 
состоянии, определяется путем вычитания полученного объёма жидкой фазы из 100%. 

 

Описание 

Минидистиллятор  Фэнна  (рис.10)  состоит  из реторты,  чаши  для  бурового  раствора, 

вмещающей  ровно  20  см

3

  нагревательного  элемента  и  камеры  расширения.  Подающая 

трубка  соединяется  с  алюминиевым  конденсатором,  который  охлаждает  и  конденсирует 
жидкость.  Прибор  работает  от  сети  с  напряжением  110  или  220  в  постоянного  или 
переменного тока или же может работать от батарейки напряжением 23 в. Постоянный и 
переменный  ток  требуют  применения  различных  нагревательных  элементов.  Эти 
элементы  должны  меняться  при  различных  напряжениях.  Во  избежание  перелива 
жидкости через край при кипении оберните нагревательной элемент стальной «шерстью». 
Реторта  и  нагреватель  из  нержавеющей  стали  установлены  в  корпусе  из  нержавеющей 
стали размером 5х6х9 дюймов и общим весом 8 фунтов. 

 

Рис. 1.0. Реторта. 

Методика исследований 

1. Дайте пробе бурового раствора остыть до комнатной температуры. 

 

 

2. Снимите реторту и смажьте резьбу чаши для раствора термоустойчивой 

силиконовой смазки. Заполните чашу доверху раствором, который предстоит исследовать. 
Накройте чашу с раствором плотно крышкой, чтобы излишки раствора вытиснились 
наружу и оставшийся в чаше раствор соответствовал ровно 20 см

3

. Сотрите пролившийся 

раствор с крышки и резьбы. 

З.  Слегка  приоткройте  крышку  и  проведите  ею  по  краю  чаши,  чтобы  раствор  на 

внутренней стороне крышки соскрести обратно в чашу. 

4.  Выберите  нагреватель,  соответствующий  напряжению  в  сети  и  навинтите  его  на 

верхнюю часть камеры расширения. Держите нагреватель в вертикальном положении, что 
бы раствор не выплескивался в сливную трубу. 

5.  Во  избежание  выплескивания  кипящего  раствора,  оберните  нагревательный 

элемент стальной «шерстью». 

6. Вставьте сливную трубку в отверстие на конце конденсатора так, чтобы соеднение 

было  герметично.  Градуированный  цилиндр  должен  быть  установлен  так,  чтобы  в  него 
попадал конденсат. 

7. Воткните вилку конденсатора в розетку соответствующего источника питания и не 

выключайте,  до  тех  пор,  пока  те  прекратится  дистилляции,  т.е.  через  15-25  минут  в 
зависимости от содержания нефти, твёрдой фазы и окружающих условий.  

8. Подождите, пока дистиллят не остынет до комнаткой температуры. 
9. По градуированному цилиндру определите процентное содержание воды, нефти и 

твёрдой  фазы.  Введение  одной-двух  капель  раствора  аэрозоля  облегчит  определение 
границы раздела воды и нефти. 

10.  По  окончании  исследования  возьмите  находящийся  над  обогревателем 

соединительный элемент с резиновым покрытием и отсоедините реторту от конденсатора. 
С  помощью  соединительного  шнура  опустите  горячую  реторту  в  воду  для  охлаждения 
(Штепсель водонепроницаемый и его можно полностью погружать в воду). 

11.  Большая  часть  оставшейся  в  реторте  твёрдой  фазы  прилипнет  к  нагревателю,  с 

которого  её  легко можно  удалить.  Для  очистки  чаши  и  камеры  расширения  используйте 
шпатель.  Чтобы  удалить  остатки  нефти  пропустите  короткий  трубоочиститель  через 
отверстие конденсаторе и сливную трубу реторты. 

 

Анализ процентного объёма содержания твёрдой фазы, весовой метод 

Расчёты по разности  веса с использованием обычной реторты 

1. Необходимое оборудование: мерная колба ёмкостью 200 см

3

. Весы для бурового 

раствора. 

Обычная реторта объёмом 20 см

3

. 

Аналитические весы с точностью до 0,01 г. 

2. Проводится четыре измерения: 

А. Плотность бурового раствора (см. раздел 1). 
В. Вес реторты (вместе со стальной «шерстью» и зондом). 
С. Вес реторты с буровым раствором. 
D. Вес реторты с твёрдой фазой бурового раствора. 
 

Методика исследования 

1.  Подготовьте  реторту  вместе  с  зондом  и  стальной  «шерстью»  и  взвесьте.  Это 

соответствует вышеприведенному пункту В. 

2.  Разберите  реторту  и  заполните  нижнюю  чашу  буровым  раствором.  Измерение 

объема  или  использование  крышки  необязательно.  Взвесьте  вновь  собранную  реторту 
(пункт С). 

З. Нагрейте реторту как обычно; собирая дистиллят (воду или же нефть). 
4. Дайте реторте остыть и снова взвесьте. Это пункт D.