Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 22

 

 

добавлением  20  фунт/барр  М-I  GEL



                    М-I  BAR



          используется  в  качестве 

утяжелителя. 

Этап 1

. Нарисуйте  схему. 

 

H

2

O 

 

буровой раствор 

 

М-I GEL



   

 

 

М-I BAR



   

 

 

Этап 2. 

Определите компоненты и продукты

. 

 
 
 

H

2

O

 

8,33 фунт/галл 

 

 

буровой раствор 
16,0 фунт/галл 
1000 баррелий

 

М-I GEL



 

21,7 фунт/галл 
22,0 барр. 
 

 

 

М-I BAR



 

 

35,0 фунт/галл 

 

 

 

Продукт: буровой раствор. 
V

.

. р

б

= 1000 барр. 

ρ 

.

. р

б

= 16,0 фунт/галл 

 
Компоненты: 

М-I GEL



(2,6 г/см?) при 20 фунт/барр 

ρ

GEL

 = 2,6 х 8,33 фунт/галл = 21,7 фунт/галл. 

 

V

GEL

 =  

22

/

910

20000

/

42

/

7

,

21

/

20







барр

фунт

фунт

барр

галл

галл

фунт

барр

фунт

 барр 

= 

200

/

100

20000



мешок

фунт

барр

 мешков М-I GEL



 

H

2

O :  V

О

Н

2

(барр)            ρ

О

Н

2

 = 8,33 фунт/галл 

М-I BAR



 :  ρ

BAR

 = 35 фует/галл 

 

Этап  3

.  Напишите  уравнения,  с  одной  стороны  знака  равенства  которых  находятся 

слагаемые компоненты, а с другой -получаемые продукты. 

ρ



.

.

.

.

р

б

р

б

V

 ρ

О

Н

2

 V

О

Н

2

 + ρ

GEL

+ V

GEL

+ ρ

BAR

 + V

BAR

 



.

. р

б

V

 V

О

Н

2

+ V

GEL

+ V

BAR

 

Этап 4.

 Определите известные и неизвестные члены уравнения. 

Известные 

Неизвестные 

ρ

О

Н

2

 (8,33 фунт/галл) 

V

О

Н

2

 

ρ

BAR

 (35 фунт/галл) 

V

BAR

 

ρ

GEL

 (21,7 фунт/галл) 

 

V

GEL

  (22 барр) 

 

ρ 

.

. р

б

 (16 фунт/галл) 

 

.

. р

б

V

 (1000 барр.) 

 

 

 

 

Этап 5.

 Составьте соответствующие уравнения для неизвестных. 

На этом этапе массовый баланс имеет два неизвестных. Т.к никакой химической реакции 

не  происходит,  можно  использовать  уравнение  объёмного  баланса  для  определения  одного 
неизвестного, после чего его можно подставить в уравнение массового баланса 

1000 барр. =  V

О

Н

2

 + 22 барр. + V

BAR

 

V

BAR

 = (1000—22) - V

О

Н

2

 = (978 -  V

О

Н

2

 ). 

Этап  6

.  Определите  неизвестные  и  подставьте  их  вместо  V

BAR

    в  уравнение  массового 

баланса: 

16(1000) = 8,33(V

О

Н

2

 ) + 21,7(22( + 35(978 - V

О

Н

2

 ) 

16000 = 8,33 V

О

Н

2

 + 477,4 + 34230 - 35 V

О

Н

2

 

V

О

Н

2

 (35-8,33) = 3420 + 477,4 – 16000 = 18707,4 

V

О

Н

2

= 

галл

фунт

галл

фунт

барр

/

_

67

.

26

/

_

4

,

18707

 = 701,4 барр H

2

O 

Объём  барита  (V

BAR

)  можно  определить  по  уравнению  определения  объёма,  которое 

было подставлено в уравнение массового баланса: 

V

BAR

= 978 - V

О

Н

2

 =978 - 701,4 = 276,6 барр 

=276,6 барр( 35 фунт/галл х 42) = 276,6 барр х 1470 фунт/барр  
= 406,602 фунт 

= 

мешок

фунт

фунт

/

_

100

_

602

,

406

 =  4066 мешков М-I BAR



 

 

Поэтому,  чтобы  приготовить  1000  баррелей  бурового  раствора  плотностью  16,0 

фунт/галл с добавлением 20 фунт/барр М-I GEL



потребуется следующие объёмы материалов: 

Вода 

       - 701 барр. 

М-I GEL



    - 200 мешков 

М-I BAR



    - 4066 мешков. 

 

Смешивание бурового раствора 

Во  втором  примере  материальный  баланс  используется  для  смешивания  бурового 

раствора:  необходимо  1000  барр.  бурового  раствора  плотностью  14,0  фунт/галл.  В  амбарах 
имеется запас бурового раствора плотностью 15,4 фунт/галл объёмом 1200 барр. и 1200 барр. 
бурового раствора плотностью 11,2 фунт/галл. Какие объёмы каждого типа бурового раствора 
необходимо  смешать,  чтобы  получить  1000  барр.  бурового  раствора  плотностью  14,0 
фунт/галл? 

 
Этап 1. Начертите схему. 

  раствор 1 

 

получаемый буровой 
раствор (конечный) 

раствор 2 
 

 

 

 

Этап 2

. Определите компоненты и получаемые продукты 

раствор 1 

11,2 фунт/галл 
V б.р. 1 

 

получаемый буровой 
раствор (конечный) 

14,0  фунт/галл

 

1000 барр. 

 

 

раствор 2 

15,4 фунт/галл 
V б.р. 2 
 

 

 

 
раствор 1 

получаемый (конечный) буровой 

раствор 
   
Получаемый продукт: конечный буровой раствор. 

V

.

КОНЕЧН

= 1000 (барр.)         ρ

.

КОНЕЧН

= 14 фунт/галл 

Компоненты: 

буровой раствор 1:  

1

.

. р

б

V

 (барр.)       ρ 

1

.

. р

б

 =  11,2 фунт/галл 

буровой раствор 2:   

2

.

. р

б

V

 (барр.) 

ρ 

2

.

. р

б

 = 15,4 фунт/галл 

Этап 3

. Напишите уравнения материального баланса: 

ρ

.

КОНЕЧН

    V

.

КОНЕЧН

 = ρ 

1

.

. р

б

+ ρ 

2

.

. р

б

+

2

.

. р

б

V

 

V

.

КОНЕЧН

 = 

1

.

. р

б

V

+ 

2

.

. р

б

V

 

 

Этап 4. 

Определите известные

  

Известные

 

  Неизвестные 

V

.

КОНЕЧН

(1000 барр.)

 

1

.

. р

б

V

 

ρ

.

КОНЕЧН

( 14 фунт/галл)

 

2

.

. р

б

V

 

ρ 

1

.

. р

б

( 11,2 фунт/галл)

 

 

ρ 

2

.

. р

б

(15,4  фунт/галл)

 

 

 
Этап  5

.  Составьте  соответствующие  уравнение    для  определения  неизвестных.  Ввиду 

того,  что  никакой  химической  реакции  не  происходит,  можно  использовать  уравнение 
объёмного  баланса  для  определения  одного  неизвестного,  после  чего  подставить  его  в 
уравнение массового баланса. 

1000 барр. = 

1

.

. р

б

V

 + 

2

.

. р

б

V

 или  

2

.

. р

б

V

= (1000 -

1

.

. р

б

V

 ). 

 

Этап  6.

  Определите  неизвестные.  Подставьте  их  вместо 

2

.

. р

б

V

  в    уравнение  массового 

баланса: 

14(1000) = 11,2  

.

. р

б

V

  + 15,4 (1000 - 

.

. р

б

V

) 

14000 =  11,2 

1

.

. р

б

V

 + 15400-15,4  

.

. р

б

V

 

1

.

. р

б

V

(15,4-11,2) = 15400-14000 = 1400 

1

.

. р

б

V

= 

3

,

333

2

,

4

1400

/

_

2

,

11

4

,

15

/

.

_

1400







галл

фунт

галл

фунт

барр

 

барр. 

бурового 

раствора 

плотностью 11,2 фунт/галл. 

2

.

. р

б

V

  можно  определить  по  объемному  уравнению,  которое  было  подставлено  в 

массовый баланс. 

2

.

. р

б

V

  =  1000-

1

.

. р

б

V

  =  1000-333,3  барр.  =  666,7  барр.  бурового  раствора 

плотностью 15,4 фунт/галл. 

 

Повышение 

плотности 

бурового раствора. 

Материальный  баланс  для  увеличения  плотности      бурового  раствора  аналогичен  

балансу при определении объемов смешивания буровых растворов. Вместо смешивания двух 

 

 

буровых  растворов  смешивают  М-I  BAR



  или  FER-ОХ



  с  буровым  раствором  для 

увеличения его плотности. 

В настоящем примере буровой раствор имеет плотность 14 фунт/галл. Объём растворов 

системы равен 1000 барр. Плотность раствора необходимо поднять до 16 фунт/галл. 

Сколько потребуется М-I BAR



 и какой будет объём новой системы. 

 

Этап 1.

 Начертите схему. 

исходный б.р. 

 

конечный б.р. 

М-I BAR



 

 

 

 
Этап 2.

 Определите компоненты и получаемые продукты. 

исходный б.р. 

14,0 фунт/галл 
 
1000 барр 
 

 

конечный  буровой раствор 

16,0 фунт/галл   

М-I BAR



 

35,0  фунт/галл 

V

BAR

 

 

 

 
V

.

КОНЕЧН

 

 

Продукт: конечный буровой раствор. 

V

.

КОНЕЧН

 барр.             ρ

.

КОНЕЧН

 = 16 фунт/галл. 

Компоненты: 
Исходный буровой раствор: V

.

ИСХ

= (1000 барр.)   ρ

.

ИСХ

 = 14 фунт/галл 

М-I BAR



: V

BAR

 = 35 фунт/галл 

Этап 3

. Напишите у материального баланса: 

ρ

.

КОНЕЧН

   V

.

КОНЕЧН

=  ρ

.

ИСХ

 V

.

ИСХ

+ ρ

BAR

 V

BAR

 

 

Примечание

:  Эти  уравнения  используются  для  выведения  типовых  формул, 

применяются  для расчета утяжеленного бурового раствора. 

 

Этап 4.

 Определите известные и неизвестные. 

Известные

 

  Неизвестные 

V

.

ИСХ

 (1000 барр.)

 

V

.

КОНЕЧН

 

ρ

.

ИСХ

 ( 14 фунт/галл)

 

V

BAR

 

ρ 

.

КОНЕЧН

 ( 16  фунт/галл)

 

 

ρ 

BAR

 (35  фунт/галл)

 

 

 

Этап 5.

 Составьте соответствующие уравнения для неизвестных.  

Т.к. никакой химической реакции не происходит,  можно  уравнение объёмного баланса 

подставить в уравнение массового баланса: 

V

.

КОНЕЧН

 = 1000 + V

BAR

 

 

Этап 6.

 Определите неизвестные и подставьте их вместе V

.

КОНЕЧН

 в уравнение массового 

баланса: